A Teoria de tudo: O sonho da Física

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A Teoria de tudo é um dos temas mais quentes dentro da Física moderna. Em verdade, essa Teoria consiste numa ideia de que, todo o universo, poderia ser descrito através de uma única fundamentação. Assim, com esse arcabouço físico teríamos em mãos toda a compreensão do universo em mãos, de forma completa e única.

De fato, a Teoria de Tudo é incrivelmente elegante, para alguns um sonho distante de ser concebida, para outros uma motivação de intensa pesquisa. Nesse sentido, nós da MeuGuru elaboramos esse texto para te dar uma visão geral sobre essa importante teoria da Física.

As interações fundamentais da natureza

De início, antes de nos aventurarmos diretamente sobre nosso objetivo principal vamos reentender o que são as interações fundamentais da natureza. Existem quatro forças fundamentais da natureza: a força gravitacional, a força eletromagnética, a força forte e a força fraca. E vamos discutir um pouco sobre elas. Com efeito.

A força gravitacional é a força que mantém os planetas em órbita em torno do Sol e mantém as estrelas unidas em galáxias. É a força mais fraca das quatro, mas é a única que atua em todas as massas. Foi descrita pela primeira vez por Isaac Newton em sua lei da gravitação universal.

A força eletromagnética é responsável pelos fenômenos elétricos e magnéticos. Ela é responsável por manter os elétrons orbitando em torno do núcleo dos átomos, permitindo assim que a matéria se mantenha coesa. Também é responsável pelo funcionamento dos motores elétricos e dos dispositivos eletrônicos, como computadores e smartphones.

A força forte é responsável pela coesão dos núcleos atômicos. Ela é responsável por manter os prótons e nêutrons unidos no núcleo dos átomos e é a força mais forte das quatro fundamentais. A força forte é essencial para a existência de elementos químicos e, portanto, para a existência de toda a matéria.

A força fraca é responsável pela radioatividade e pela decaimento dos núcleos atômicos. Ela é a força mais fraca das quatro fundamentais, mas é essencial para explicar como os átomos podem se transformar em outros elementos químicos e como a energia nuclear pode ser liberada.

A Teoria de tudo: Unificando as leis

De fato, as quatro forças da natureza mencionadas anteriormente compõem a descrição física de toda realidade. Entretanto, um dos desejos da física é saber se, sob certas condições, podemos unificar tais forças sobre uma unica descrição. De fato, isso já foi feito na história da Física em especial no eletromagnetismo que uniu a eletricidade e o magnetismo.

Ademais, as teorias do eletromagnetimos, nuclear forte e fraca também já foram unificadas sob uma descrição do chamado Modelo padrão de partículas. O Modelo Padrão descreve três tipos de partículas elementares: os léptons, os quarks e os bósons. Os léptons incluem elétrons, múons e neutrinos, enquanto os quarks incluem prótons e nêutrons. Os bósons incluem as partículas responsáveis pelas forças fundamentais, como o fóton, que é responsável pela força eletromagnética, e os bósons W e Z, que são responsáveis pela força fraca.

Entretanto, a previsão da Teoria de tudo seria ir além do Modelo Padrão. Em verdade, a ideia geral já havia sido estudada por Einstein e Hawking. Em especial, o último físico foi relevante para esse cenário. De fato, nós vemos que sus estudos contribuiram para o surgimento de teorias sobre a gravidade quântica. Entretanto, mesmo duas grandes mentes da física não conseguiram conceber a teoria de Tudo.

Os problemas da gravidade e novos desafios

Em verdade, o grande desafio da Teoria de Tudo é incluir a força gravitacional no seu arcabouço teórico. De fato, essa questão talvez hoje constitua o santo Graal da física, sendo que a mente que resolver esse problema, possivelmente, será considerado a maior de todas. Nesse sentido, elencamos algumas das motivações que fazem a introdução dessa força tão complicada para a Teoria de Tudo.

  • A força gravitacional é muito fraca em comparação as outras interações, dificultando suas medições.
  • O longo alcance dos campos gravitacionais dificultam a compreensão da mesma. Uma vez que sua extensão é muito grande, isso faz com que diversos corpos interajam.
  • A gravidade, talvez não seja uma força mas sim uma propriedade do espaço. Decerto, é isso que a relatividade geral propõem e mostra com sucesso.

Apesar dessas dificuldades, a pesquisa nesse assunto continua fortemente ativa. Em especial, nesse âmbito surgem teorias que buscam conceber a teoria de tudo. Entretanto, nós vemos que essas teorias, por vezes, inserem diversas outras teorias (até mesmo 26 dimensões) no espaço-tempo. Logo, ao passo que resolvem um problema, tornam-se intestáveis. Nesse sentido, destacamos a Teoria das Cordas e a Gravitação quântica de Loop.

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