O que aconteceu com a teoria de cordas?

Fonte: Superinteressante

O texto abaixo saiu originalmente na Revista Questão de Ciência, em 2021.

O físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) foi um célebre resmungão. Quando assistia às palestras de seus colegas, costumava classificar as ideias em falsch (“errado”, em seu alemão nativo) ou ganz falsch (“muito errado”). Certo dia, um colega lhe trouxe um artigo de um jovem físico e pediu sua opinião. A resenha de Pauli teria sido nicht einmal falsch – em português, algo como “nem chega a estar errado”, ou “nem sequer errado”.

Embora a história seja apócrifa – não há qualquer evidência de que Pauli tenha dado esse coice específico –, a piadinha expressa o que muitos veem como uma característica central para o método científico: se uma hipótese não pode ser comprovada ou refutada por meio de experimentos ou observações, então ela está fora da alçada da ciência, em que todas as afirmações precisam ter algum tipo de relação com a evidência empírica.

Ou seja: Pauli não quis dizer que as ideias do jovem físico estavam erradas porque vão na contramão do que se observa na natureza (o que renderia apenas um falsch ou ganz falsch). Na verdade, o ponto é que Pauli não via uma maneira de comprovar ou refutar as afirmações feitas pelo rapaz.

O físico matemático Peter Woit, professor da Universidade Columbia, em Nova York, transformou a frase de Pauli no título de seu livro Not Even Wrong, lançado em 2006. A obra é uma crítica à teoria de cordas, uma área cabeluda da Física que alcançou os holofotes na década de 1980 com a promessa de resolver o maior impasse da ciência contemporânea: a incompatibilidade entre a mecânica quântica e a teoria da relatividade geral, que são os dois pilares da nossa compreensão do Universo.

Em diferentes momentos das décadas de 1980 e 1990, a teoria de cordas angariou um enorme número de pesquisadores esperançosos com seu poder explicativo, e vários deles permanecem na área até hoje. O físico teórico Cumrun Vafa, da Universidade Harvard, chegou a afirmar que “a teoria de cordas está permitindo o mais profundo entendimento do Universo que jamais tivemos”.

Porém, na opinião de Woit e outros personagens do debate atual, a teoria de cordas não só passa longe de alcançar seu objetivo de unificação como acabou se tornando um monstrinho matemático de complexidade intransponível, que engole verbas de pesquisa à rodo, desperdiça bons talentos na pós-graduação e é incapaz de gerar previsões verificáveis. Em suma, uma teoria que “nem sequer está errada”, mas ganhou ares de fenômeno cult.

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Vamos entender a discussão, começando pelo impasse, explicando como a teoria de cordas se propôs a resolvê-lo e os problemas que ela não conseguiu superar ao longo das últimas quatro décadas. O primeiro passo é explicar em que pé está nossa compreensão das partículas que compõem o Universo – e das forças que regem a interação entre elas. Nas palavras de Bill Bryson: “A Física nada mais é que a busca pela simplicidade definitiva, mas, até agora, tudo que temos é uma espécie de bagunça elegante”.

O estado atual

A receita do Universo é razoavelmente simples. Vamos começar arranjando algumas coisas para ocupá-lo. Coisas como pessoas, ou cachorros, ou planetas, ou galáxias inteiras. Para isso, precisaremos de três partículas fundamentais chamadas quark up, quark down e elétron. Por “fundamentais”, entenda: esses são tijolinhos indivisíveis; unidades mínimas da matéria. Não podem ser decompostos em nada menor.

O primeiro passo é juntar os quarks para formar partículas mais gordinhas chamadas prótons e nêutrons. Depois, precisamos misturar prótons e nêutrons com elétrons para formar átomos. Átomos, você sabe, vêm em vários tipos: oxigênio, hidrogênio, carbono etc. De fato, é só mudar o número de prótons para obter qualquer elemento da tabela periódica. Ótimo, temos a matéria-prima necessária para fazer coisas. Todas as coisas.

Só que não. Misturar partículas não é tão trivial quanto mexer uma massa de bolo. Alguns problemas vão emergir. Por exemplo: os prótons têm todos carga elétrica positiva, e por isso se repelem. Isso é cortesia da força eletromagnética, uma das forças fundamentais da natureza. (Pensando em termos de partículas, os físicos dizem que a força eletromagnética tem uma partícula mensageira chamada fóton, e que quando os prótons estão se repelindo, eles na verdade estão trocando fótons entre si, que transmitem o recado do afastamento. Esse detalhe é supérfluo agora, mas se tornará relevante daqui a alguns parágrafos.)

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