O que aconteceu com a Teoria de Tudo?

Sarah Charley - Symmetry - 06/07/2023

"O mundo é provavelmente muito mais complicado do que jamais poderíamos imaginar," diz um dos idealizadores da Teoria de Tudo.
[Imagem: Sandbox Studio/Kimberly Boustead]

Teoria de tudo ou de nada?

"Somente os otimistas conseguem alguma coisa neste mundo". O físico teórico John Ellis, um dos criadores do Modelo Padrão da Física de Partículas, conta ter lido este ditado em uma embalagem de doce.

A mensagem ficou gravada, tanto que, em 1986, ele fez referência a essa sabedoria de embalagem de bala em seu artigo "A Supercorda: Teoria de tudo ou de nada?", publicado na revista Nature.

"Eu estava muito otimista," conta ele. "Eu estava bastante positivo sobre isso."

De acordo com Ellis, "Teoria de Tudo" é um termo bastante irônico para uma estrutura abrangente que une todos os fenômenos físicos em um nível fundamental. A ideia se tornou viral, tanto científica quanto culturalmente. Inúmeros autores, filósofos e influenciadores científicos aderiram ao movimento, incluindo os criadores de um filme biográfico de 2014 sobre Stephen Hawking.

Então, por que tão poucas pessoas falam sobre uma Teoria de Tudo hoje?

"Ela seria um único motor que impulsiona tudo. Isso é claramente atraente, mas também uma visão romântica do mundo ao nosso redor," defende o professor Francesco Sannino, da Universidade do Sul da Dinamarca.

Teoria de Tudo: Será Weinstein a superação de Einstein?
[Imagem: Timothy Yeo/CQT/National University of Singapore]

O bom demais Modelo Padrão

Hoje, Ellis diz que ainda é otimista, mas suas expectativas são mais moderadas. "Eu ficaria feliz com uma teoria de qualquer coisa," diz ele. "Qualquer coisa além do que é descrito pelo Modelo Padrão."

O Modelo Padrão é a teoria que os físicos têm para descrever o mundo subatômico. Mas o Modelo Padrão não é uma Teoria de Tudo. Ele não consegue explicar a origem da matéria no Universo ou sua expansão acelerada, nem por que as galáxias giram como se contivessem uma enorme quantidade de matéria invisível, apelidada de matéria escura. O Modelo Padrão não consegue explicar a gravidade, muito menos como a gravidade pode ser unificada com as outras três forças fundamentais.

Mas, para ir além do Modelo Padrão, e em direção a uma Teoria de Tudo, os cientistas precisam de um ponto de apoio na forma de um desvio inesperado - um desvio que eles ainda precisam encontrar.

"O Modelo Padrão é bom demais," diz o professor Peter Woit, da Universidade de Colúmbia. "Apesar de um grande esforço, não conseguimos chegar a algo melhor."

Tem alguma coisa no núcleo dos átomos que ainda não entendemos.
[Imagem: Jefferson Lab]

Decepção com o LHC

Quando o LHC (Large Hadron Collider) começou a operar, em 2008, os físicos esperavam que finalmente descobririam a física além do esperado. "Vários colegas pensaram que veríamos 100 novas partículas no primeiro dia," conta Sannino. "Isso foi ingênuo e não o que a natureza decidiu."

Ellis e muitos outros físicos esperavam que o LHC descobrisse a supersimetria, uma extensão do Modelo Padrão que resolve muitos problemas adicionando muitas novas partículas. A descoberta experimental da supersimetria teria sido um passo concreto em direção à Teoria das Supercordas, a versão da "Teoria de Tudo" que Ellis divulgou em seu artigo de 1986.

"A Teoria das Cordas coloca tudo em uma sonhada Teoria de Tudo - você só precisa comprar mais sete dimensões," ironiza Sannino.

Mas o LHC encontrou apenas uma nova partícula fundamental: o bóson de Higgs, que era a peça final do Modelo Padrão. Todos os outros resultados do LHC apenas reforçaram previsões do Modelo Padrão.

A supersimetria parece cada vez menos provável de estar certa, e a Teoria das Supercordas nunca se materializou em algo com previsões concretas e testáveis.

"O resto da comunidade está se perguntando: 'Onde está o bife?'," comenta Ellis. "Ainda não houve nenhum bife. Talvez os físicos de partículas tenham se tornado um pouco vegetarianos e perdido o interesse pela fibrosa carne."

A principal candidata à superação da física atual é a Teoria das Supercordas, mas que ainda não foi totalmente desenrolada.
[Imagem: Christoph Schütz/Pixabay]

Continuamos procurando

Uma fração considerável da comunidade de físicos já foi otimista de que poderiam cultivar a Teoria das Cordas para obter uma ferramenta matemática capaz de previsões concretas. "Isso ainda não aconteceu," diz Ellis. "As pessoas agora estão muito mais cautelosas."

Mas nem tudo está perdido. A Teoria das Cordas forneceu novas formas de pensar sobre as relações entre a gravidade e as outras forças fundamentais, bem como insights sobre a física da matéria condensada e o que acontece durante as colisões nucleares dentro do LHC.

Quando íons pesados colidem dentro do LHC, seus quarks e glúons internos se fundem em um fluido quase perfeito. Esse fenômeno é difícil de explicar usando abordagens tradicionais, mas as ideias da Teoria das Cordas mostram como elas podem interagir umas com as outras de forma a produzir um fluido com viscosidade e resistência extremamente baixas.

"A Teoria das Cordas se transformou não apenas em uma candidata a Teoria de Tudo - embora isso ainda soe muito bem - mas também em uma teoria de algumas coisas também," diz Ellis.

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[Imagem: ESO]

Mundo complicado

Ellis reconhece que o caminho para uma Teoria de Tudo acabou sendo muito mais difícil do que ele e a comunidade científica imaginaram na década de 1980. "O mundo é provavelmente muito mais complicado do que jamais poderíamos imaginar," diz ele.

Mas ele continua sendo um otimista, e ainda acha que os físicos devem mirar alto. "Newton unificou o movimento da maçã e o movimento da Lua," diz ele. "Se colocarmos nossa visão no alto, obteremos insights profundos."

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