A mãe de todas as teorias de cordas passou em um teste que nenhuma teoria da gravidade quântica ainda conseguiu passar.
A teoria M traz para uma única estrutura matemática todas as cinco versões consistentes da teoria das cordas (bem como uma descrição de partículas chamadas supergravidade ). Em várias condições físicas, parece com cada uma dessas teorias.É difícil ser a "teoria de tudo". A TV tem uma tarefa difícil - empurrar a gravidade para dentro das leis quânticas da natureza de tal maneira que, em larga escala, a gravidade se pareça com a curvatura do tecido espaço-temporal, que Albert Einstein descreveu em sua teoria geral da relatividade. De alguma forma, a curvatura do espaço-tempo surge como um denominador comum das unidades quantizadas de energia gravitacional - partículas conhecidas como
gravitons . Mas tentativas ingênuas de calcular a interação dos gravitons levam a infinidades sem sentido, o que sugere a necessidade de uma compreensão mais profunda da gravidade.
A teoria das cordas, ou, tecnicamente, mais corretamente, a teoria m, é frequentemente descrita como o principal candidato à TV em nosso universo. Mas ela não tem nenhuma evidência empírica, pois não há nenhuma outra idéia alternativa sobre como a gravidade pode se combinar com todas as outras forças fundamentais. Por que as teorias m dão uma vantagem sobre outras?
Essa teoria, como você sabe, afirma que os gravitons, como elétrons, fótons e tudo mais, não são partículas pontuais, mas elusivamente elásticos elásticos de energia, ou "cordas" que vibram de maneiras diferentes. O interesse pela teoria das cordas aumentou acentuadamente em meados da década de 1980, quando os físicos perceberam que ela dava uma descrição matematicamente consistente da gravidade quântica. Mas cinco versões bem conhecidas da teoria eram "perturbadoras", ou seja, elas pararam de funcionar sob certas condições. Os teóricos poderiam calcular o que acontece quando duas cordas gravitacionais colidem com altas energias, mas são impotentes antes que a fusão dos gravitons seja tão extrema que dê origem a um buraco negro.
Então, em 1995, o físico Edward Witten descobriu a mãe de todas as teorias de cordas. Ele encontrou vários sinais de que as teorias das cordas de perturbação se encaixam em uma teoria coerente de não-perturbação, que ele chamou de "teoria M". A teoria M, em vários contextos físicos, parece uma das teorias das cordas, mas não tem restrições nas condições - e esse é um requisito importante para a teoria de tudo. Ou pelo menos foi o que disseram os cálculos de Whitten. "Whitten poderia ter argumentado sem escrever as equações da teoria M, que é impressionante por si só, mas deixa muitas perguntas sem resposta", explicou David Simmons-Duffin, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia.
Outra explosão de pesquisa ocorreu dois anos depois, quando o físico
Juan Maldacena descobriu a correspondência AdS / CFT: a implementação do princípio holográfico que combina a gravidade na região espaço-tempo, conhecido como "espaço anti-de Sitter" (AdS), com uma descrição quântica de partículas ( teoria de campo conforme, CFT) movendo-se ao longo da fronteira desta região. O AdS / CFT fornece uma definição completa da teoria M para um caso especial da geometria espaço-tempo do AdS, preenchida com energia negativa, o que faz com que ela se incline de maneira diferente do nosso Universo. Para esses mundos ficcionais, os físicos podem descrever processos em qualquer energia, incluindo a formação e evaporação de buracos negros. Os 16.000 trabalhos mencionados por Muldasen nos últimos 20 anos estão principalmente tentando fazer esses cálculos para entender melhor o AdS / CFT e a gravidade quântica.
Essa simples sequência de eventos levou a maioria dos especialistas a concluir que a teoria M é a principal candidata à TV, embora sua definição exata em um universo como o nosso permaneça desconhecida. Se a teoria está correta é uma questão separada. As cordas que ela oferece - assim como as medições dobradas adicionais nas quais essas cordas devem vibrar - são 10 milhões de bilhões de vezes menos que a resolução de experimentos como o Large Hadron Collider. E algumas características macroscópicas da teoria que já podiam ser vistas, como cordas cósmicas ou supersimetria, não foram encontradas.
Outras versões da TV têm muitos problemas técnicos diferentes, e nenhuma delas ainda repetiu a consistência matemática da teoria das cordas - como um cálculo de tal processo, por exemplo, como a dispersão de gravitons uns pelos outros. Segundo Simmons-Duffin, nenhum dos rivais conseguiu concluir o primeiro passo ou a primeira “correção quântica” desse cálculo. Um filósofo chegou a argumentar que o status da teoria das cordas, como a única teoria consistente conhecida, é considerada prova de sua verdade.
Entre rivais distantes, há
gravidade assintoticamente segura , a teoria E8 [também é uma “
teoria excepcionalmente simples de tudo ”],
geometria não comutativa e
sistemas de férmions causais . A gravidade assintoticamente segura, por exemplo, sugere que a força da gravidade pode mudar quando se move para uma escala menor, de modo a evitar o infinito nos cálculos. Mas até agora ninguém conseguiu fazer esse truque funcionar.