Como reconciliar os dois pilares conflitantes da física moderna: teoria quântica e gravidade? Por muito tempo, os cientistas acreditaram que mais cedo ou mais tarde a ciência reconheceria esta ou aquela teoria como dominante, mas a realidade, como sempre, revelou-se muito mais interessante. Uma nova pesquisa sugere que a gravidade pode surgir de flutuações aleatórias no nível quântico.
Entre as duas teorias fundamentais que explicam a realidade que nos rodeia, a teoria quântica apela às interações entre as menores partículas da matéria, enquanto a relatividade geral se refere à gravidade e às maiores estruturas em todo o universo. Desde os dias de Einstein, os físicos têm tentado preencher a lacuna entre esses ensinamentos, mas com sucesso variável.
Uma maneira de reconciliar a gravidade com a mecânica quântica era mostrar que a gravidade é baseada em partículas indivisíveis de matéria, os quanta. Esse princípio pode ser comparado a como os próprios quanta de luz, os fótons, representam uma onda eletromagnética. Até agora, os cientistas não tiveram dados suficientes para apoiar esta suposição, mas Antoine Tilloy (Antoine Tilloy) do Instituto de Óptica Quântica. Max Planck em Garching, Alemanha, tentou descrever a gravidade com os princípios da mecânica quântica. Mas como ele fez isso?
Mundo quântico
Na teoria quântica, o estado de uma partícula é descrito por sua função de onda. Ele, por exemplo, permite calcular a probabilidade de encontrar uma partícula em um ponto ou outro do espaço. Antes da medição em si, não está claro não apenas onde a partícula está, mas também se ela existe. O próprio fato da medição cria literalmente a realidade ao "destruir" a função de onda. Mas a mecânica quântica raramente trata da medição, e é por isso que é uma das áreas mais controversas da física. Lembre-se do paradoxo de Schrödinger: você não pode resolvê-lo até que faça uma medição abrindo uma caixa e descobrindo se o gato está vivo ou não.
Uma solução para esses paradoxos é o chamado modelo GRW, que foi desenvolvido no final dos anos 1980. Essa teoria inclui fenômenos como "erupções" - colapsos espontâneos da função de onda dos sistemas quânticos. O resultado da sua aplicação é exatamente o mesmo como se as medições fossem realizadas sem observadores propriamente ditos. Tilloy o modificou para mostrar como pode ser usado para se chegar a uma teoria da gravidade. Em sua versão, um flash que destrói a função de onda e força a partícula a ficar em um lugar também cria um campo gravitacional neste momento no espaço-tempo. Quanto maior o sistema quântico, mais partículas ele contém e mais freqüentes explosões ocorrem, criando assim um campo gravitacional flutuante.
O mais interessante é que o valor médio dessas flutuações é o próprio campo gravitacional que a teoria da gravidade de Newton descreve. Essa abordagem para unir a gravidade com a mecânica quântica é chamada de quase clássica: a gravidade surge de processos quânticos, mas continua sendo uma força clássica. “Não há razão real para ignorar a abordagem quase clássica, em que a gravidade é fundamental em um nível fundamental”, diz Tilloy.
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O fenômeno da gravidade
Klaus Hornberger, da Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha, que não participou do desenvolvimento da teoria, trata-a com grande simpatia. No entanto, o cientista destaca que antes que esse conceito constitua a base de uma teoria unificada que reúna e explique a natureza de todos os aspectos fundamentais do mundo que nos rodeia, será necessário resolver uma série de problemas. Por exemplo, o modelo de Tilloy pode definitivamente ser usado para obter a gravidade newtoniana, mas sua correspondência com a teoria gravitacional ainda precisa ser verificada usando a matemática.
No entanto, o próprio cientista concorda que sua teoria precisa de uma base de evidências. Por exemplo, ele prevê que a gravidade se comportará de maneira diferente dependendo da escala dos objetos em questão: para átomos e para buracos negros supermassivos, as regras podem ser muito diferentes. Seja como for, se os testes revelarem que o modelo de Tillroy realmente reflete a realidade, e a gravidade é de fato uma consequência das flutuações quânticas, isso permitirá aos físicos compreender a realidade que nos cerca em um nível qualitativamente diferente.
Vasily Makarov
