>br>
br>Albert Einstein
br>
A busca de Einstein por uma teoria unificada
Depois de se ter tornado famoso por vários avanços brilhantes na física, incluindo o movimento browniano, o efeito fotoeléctrico, e as teorias especiais e gerais da relatividade, Albert Einstein passou os últimos trinta anos da sua vida numa busca infrutífera de uma forma de combinar gravidade e electromagnetismo numa única teoria elegante.
Einstein foi motivado por uma necessidade intelectual de unificar as forças da natureza. Ele sentiu muito fortemente que toda a natureza deve ser descrita por uma única teoria. “O intelecto que procura uma teoria integrada não pode ficar satisfeito com a suposição de que existem dois campos distintos totalmente independentes um do outro pela sua natureza”, disse Einstein na sua palestra Nobel em 1923.
Além disso, ele acreditava que havia uma ligação entre a necessidade de resolver paradoxos aparentes da mecânica quântica e a necessidade de unificar o electromagnetismo e a gravidade. Einstein sempre insistiu que a mecânica quântica poderia ser derivada de alguma teoria mais completa. Para Einstein, que nunca estava satisfeito com a estranheza e aleatoriedade inerentes à teoria quântica, qualquer teoria de campo unificado aceitável tinha de ter a mecânica quântica como consequência.
Nos anos 20, quando Einstein começou o seu trabalho numa teoria de campo unificado, o electromagnetismo e a gravidade eram as únicas forças conhecidas, e o electrão e o protão eram as únicas partículas subatómicas conhecidas. A maioria dos físicos da época estavam entusiasmados com a teoria quântica recentemente descoberta, e passaram o seu tempo absorvido com a exploração das suas bizarras e interessantes consequências. Não viam grande necessidade de uma teoria que unisse electromagnetismo e gravidade.
Mas Einstein, e vários outros cientistas, trabalharam no problema da unificação. Em 1918, Hermann Weyl propôs um esquema de unificação baseado numa generalização da geometria Riemanniana. Inspirado no trabalho de Weyl, Theodor Kaluza mostrou que ao alargar o espaço-tempo a cinco dimensões, podia-se produzir as equações de Einstein em quatro dimensões, mais um conjunto extra de equações que é equivalente às equações de Maxwell para o electromagnetismo. A quinta dimensão seria compacta, enrolada tão pequena que não a podemos detectar. Oskar Klein refinou mais tarde esta ideia.
p>
>>div> Crédito foto: Alan Richards
último quadro negro de Einstein, Institute for Advanced Study (1955).
p>Einstein gostou da abordagem quinqu-dimensional. Em 1919, escreveu a Kaluza: “A ideia de alcançar a unificação por meio de um mundo cilíndrico quadridimensional nunca teria surgido em mim… À primeira vista, gosto imenso da sua ideia”. Kaluza publicou o seu artigo em 1921, e Einstein publicou o seu primeiro artigo sobre a teoria do campo unificado, com Jacob Grommer, seguindo uma abordagem semelhante, em 1922.
Outra abordagem Einstein tentou alargar a relatividade geral para incluir as equações de electromagnetismo, generalizando o tensor métrico, mantendo a geometria 4-dimensional.
Einstein trabalhou persistentemente nestas duas abordagens básicas durante os últimos trinta anos da sua vida, mas nenhum dos métodos produziu a teoria unificada completa que procurava.
P>Ele perseguiu e logo rejeitou ideia após ideia. “A maioria da minha descendência intelectual acaba muito jovem no cemitério das esperanças desiludidas”, escreveu Einstein numa carta em 1938.
Mas nunca desistiu da sua busca por uma teoria unificada. Mesmo deitado no seu leito de morte, ele continuou o seu trabalho. No dia anterior à sua morte, pediu que lhe fossem trazidas as suas últimas notas.
Uma razão para o fracasso de Einstein em descobrir uma teoria unificada pode ser a sua rejeição da mecânica quântica, o que o levou a ignorar novos desenvolvimentos na física e a distanciar-se do resto da comunidade física. Einstein estava ciente da sua posição, e comentou em 1954 que “devo parecer uma avestruz que enterra para sempre a sua cabeça na areia relativista para não enfrentar o quanta maléfico”. Mas quanto mais trabalhava na unificação, mais longe Einstein se afastava do resto da comunidade física.
Einstein também se tornou cada vez mais absorvido em argumentos matemáticos formais, em vez de seguir a intuição física que o tinha guiado na sua juventude às suas grandes descobertas.
Muita gente diz que Einstein falhou porque estava simplesmente à frente do seu tempo. Os conhecimentos e ferramentas necessários para completar uma teoria unificada simplesmente não tinham sido desenvolvidos antes da morte de Einstein em 1955.
Hoje em dia, muitos físicos estão a retomar a sua busca. A abordagem mais promissora parece ser a teoria das cordas, que requer 10 ou mais dimensões e descreve todas as partículas elementares como cordas vibratórias, com diferentes modos de vibração produzindo diferentes partículas.
A teoria das cordas ainda não fez quaisquer previsões testáveis, e alguns cientistas preocupam-se que os teóricos das cordas, como Einstein nos seus últimos anos, se tenham afastado demasiado da realidade física na sua obsessão por belas matemáticas. Mas muitos outros acreditam que a teoria das cordas tem de facto a chave para completar a busca de Einstein, e os investigadores esperam encontrar formas de testar algumas das previsões da teoria das cordas.
Embora o seu próprio trabalho nunca tenha produzido uma teoria física útil, Einstein estabeleceu a unificação como um objectivo importante da física. De facto, uma teoria de tudo é comummente chamada o “Santo Graal” da física moderna. Einstein ficaria provavelmente satisfeito por tantos físicos estarem a dedicar entusiasticamente as suas carreiras à prossecução do seu sonho.
Ed. Nota: À medida que o Ano Mundial da Física chega ao fim, estamos a terminar a nossa série de colunas históricas concentradas em Einstein. Estamos também a mudar de autores. Durante cinco anos, “Este Mês na História da Física” foi escrito pela editora associada Jennifer Ouellette; as próximas colunas (assim como esta) serão o trabalho do escritor científico Ernie Tretkoff.