• Começa Com Um Estrondo

Por que a teoria das cordas não é uma teoria científica

Crédito da imagem: usuário do flickr Trailfan, via https://www.flickr.com/photos/7725050@N06/631503428 .

Os cientistas trabalham nisso, é consistente com a ciência e espera ser o maior avanço científico de todos. Mas está faltando um ingrediente-chave.

A partir de agora, os teóricos das cordas não têm explicação de por que existem três grandes dimensões, além do tempo, e as outras dimensões são microscópicas. Propostas sobre isso estão por todo o mapa. – Edward Witten

Existem muitas maneiras diferentes de definir ciência, mas talvez uma com a qual todos possam concordar é que é um processo pelo qual:

1. conhecimento sobre o mundo natural ou um fenômeno particular é coletado,
2. uma hipótese testável é apresentada sobre uma explicação natural e física para esse fenômeno,
3. essa hipótese é então testada e validada ou falsificada,
4. e uma estrutura abrangente – ou teoria científica – é construída para explicar a hipótese e que faz previsões sobre outros fenômenos ,
5. que é então testado e validado, caso em que novos fenômenos a serem testados são procurados (de volta ao passo 3), ou falsificado, caso em que um novo hipótese testável é apresentada (de volta ao passo 2)…

e assim por diante. Esse processo científico sempre envolve a coleta contínua de mais dados, o refinamento contínuo ou a substituição direta de hipóteses quando o domínio de validade da teoria é excedido e o teste que submete essa teoria a validação adicional ou falsificação potencial.

É assim que a ciência sempre progrediu, quer a reconheçamos ou não. O heliocentrismo substituiu o geocentrismo porque explicava fenômenos que o geocentrismo não conseguia, incluindo:

• As luas de Júpiter,
• as fases e tamanhos relativos de Vênus e Marte em diferentes épocas do ano,
• e a periodicidade das órbitas cometárias.

Crédito da imagem: trabalho de domínio público dos usuários do Wikimedia Commons Nichalp e Sagredo, das fases (e tamanho angular) de Vênus no modelo heliocêntrico.

A gravidade newtoniana substituiu as leis de Kepler por causa de seu poder preditivo adicional, combinando mecânica terrestre e celeste. Mesmo a relatividade de Einstein, tanto especial quanto geral, surgiu por causa das falhas da mecânica newtoniana em explicar o comportamento próximo à velocidade da luz e em campos gravitacionais fortes. Foram necessárias observações muito além do que era capaz no tempo de Newton, como as medições da vida útil das partículas produzidas em decaimentos radioativos e a órbita de Mercúrio ao redor do Sol ao longo dos séculos. A coleta contínua de dados – em novos regimes, com maior precisão e em escalas de tempo mais longas – nos permitiu ver as rachaduras nas teorias científicas do dia, bem como onde estava o potencial de expansão além delas.

Agora, chegamos aos dias atuais. A relatividade geral de Einstein ainda é nossa principal teoria da gravidade, tendo passado em todos os testes experimentais e observacionais lançados em seu caminho, desde a lente gravitacional até o arrastamento do quadro relativístico até o decaimento das órbitas binárias do pulsar, enquanto três outras forças fundamentais – o eletromagnetismo e a força nuclear forte e fraca forças — são descritas por teorias quânticas de campo. Essas duas classes de teorias são fundamentalmente incompatíveis e incompletas por si só, e indicam que há mais no Universo do que entendemos atualmente, apesar de o sucesso do Modelo Padrão e a necessidade de uma teoria quântica da gravidade .

Crédito da imagem: NASA, do conceito de um artista de Gravity Probe B orbitando a Terra para medir a curvatura do espaço-tempo.

Uma opção para uma solução para este enigma é a teoria das cordas, ou a ideia de que tudo o que percebemos como uma partícula ou força é simplesmente uma excitação de uma corda fechada ou aberta, vibrando em frequências específicas, mas únicas.

Pode parecer que, ao chamá-la de teoria das cordas e apresentá-la como uma possível solução para uma questão científica, já respondemos afirmativamente: sim, a teoria das cordas é uma teoria científica. Mas é apenas uma teoria no matemático sentido, o que significa que tem seu próprio conjunto de axiomas, postulados, elementos, bem como os teoremas e corolários que podem ser derivados deles. A teoria dos conjuntos, a teoria dos grupos e a teoria dos números são exemplos de teorias matemáticas, e a teoria das cordas é outro exemplo.

Crédito da imagem: Almoço, usuário do Wikimedia Commons, de uma projeção 2-D de uma variedade de Calabi-Yau, um método popular de compactar as dimensões extras e indesejadas da Teoria das Cordas.

Mas é um físico teoria?

Ele faz previsões físicas, como:

• a existência de dez dimensões,
• que as constantes fundamentais são determinadas pelo vácuo da teoria das cordas,
• a existência de partículas supersimétricas,
• e que existe uma relação matematicamente equivalente entre uma teoria da gravidade quântica em, digamos, cinco espaço tridimensional e uma teoria de campo sem gravidade na fronteira (e, portanto, em quatro dimensões) desse espaço.

Estas são, sem dúvida, previsões sobre o Universo físico. Mas podemos testar qualquer uma dessas previsões?

Crédito da imagem: trabalho de domínio público do usuário do Wikimedia Commons Rogilbert.

A resposta, até agora, é não . O primeiro é um grande problema: precisamos livrar-se de seis dimensões para recuperar o Universo que vemos, e há mais maneiras de fazer isso do que átomos no Universo. O que é pior, é que cada maneira que você faz isso dá um vácuo diferente para a teoria das cordas, sem uma maneira clara de obter as constantes fundamentais que descrevem o Universo que habitamos, que é a segunda previsão. A terceira previsão veio vazia, mas precisaríamos alcançar energias que são ~1015 vezes maiores do que o que o LHC pode produzir para descartar completamente a teoria das cordas e falsificá-la. Além disso, partículas supersimétricas não são uma previsão única da teoria das cordas; encontrar significariam apenas que a teoria das cordas não está descartada, não que esteja certa. E a última previsão é apenas matemática, não física. Não nos dá nada específico para procurar ou testar sobre o nosso Universo.

Embora houvesse uma conferência inteira sobre isso no início deste mês , impulsionado por um artigo de opinião controverso escrito há um ano por George Ellis e Joe Silk , a resposta é muito clara: não, a teoria das cordas não é uma teoria científica . A maneira como as pessoas estão tentando transformá-lo em ciência é – como Sabine Hossenfelder e Davide Castelvecchi relatório — redefinindo o que é ciência.

Crédito da imagem: Gideon Pisanty, de Tulipa agenensis sharonensis (Dinsm.) Feinbrun, Dor-Habonim Beach, Israel, 26 de fevereiro de 2012.

Que absurdo! Se eu te mostrasse uma tulipa e dissesse, isso é uma rosa, você poderia me mostrar todas as rosas do mundo e dizer, não, esses são rosas, aquele é uma tulipa. Se eu mudasse a definição de rosa para incluir tulipas, isso faria com que uma tulipa se tornasse uma rosa? Ou estaria eu apenas transformando uma definição e distinção úteis em menos úteis?

Crédito da imagem: domínio público, recuperado de https://pixabay.com/en/globe-earth-country-continents-73397/ .

Se você quiser subir ao nível de uma teoria científica, você precisa fazer previsões testáveis ​​– e, portanto, falsificáveis ​​ou validáveis. Mesmo um estado físico que surge como consequência de uma teoria estabelecida, como o multiverso, não é uma teoria científica até que tenhamos uma maneira de confirmá-la ou refutá-la; é apenas uma hipótese, mesmo que seja uma Boa hipótese. O que é interessante sobre a teoria das cordas é que, quando foi proposta pela primeira vez, foi chamada de hipótese das cordas, pois foi reconhecido que essa ideia ainda não havia ascendido ao status de uma teoria completa. (É claro que, naquela época, a hipótese era de que as cordas eram a entidade fundamental dentro dos núcleos atômicos, em vez de quarks e glúons.)

Crédito da imagem: G. S. Sharov (Tver State U.), 2013, via http://inspirehep.net/record/1233875 .

Ainda é uma hipótese física, e talvez algum dia se torne uma teoria científica fisicamente interessante. Quando esse dia chegar, todos daremos as boas-vindas orgulhosamente à teoria das cordas como ciência. Até lá, todos podemos concordar que a teoria das cordas é interessante pelas possibilidades que possui. Se essas possibilidades são relevantes ou significativas para o nosso Universo, no entanto, é uma questão que a ciência não consegue resolver hoje.

Sair seus comentários em nosso fórum , ajuda Começa com um estrondo! entregar mais recompensas no Patreon , e ordem nosso primeiro livro, Além da Galáxia , fora agora!

Compartilhar: