Relatividade Geral x mecânica quântica

Cientistas já propuseram um espaço-tempo modular para explicá-lo no nível quântico (Imagem: Reprodução/Science Photo Library)

A Relatividade Geral e as leis da mecânica quântica já foram comprovadas por inúmeros e exaustivos testes, mas falham quando os cientistas tentam unificá-las. A primeira descreve a gravidade no universo em grande escala, enquanto a segunda explica as partículas que formam a matéria.

Einstein mostrou que o espaço e o tempo podem ser pensados ​​como uma unidade contínua, o espaço-tempo, algo geralmente descrito como uma espécie de “tecido” — uma metáfora útil, já que não podemos enxergar essa estrutura. É aí onde mora o problema: como explicá-lo em escalas menores se não podemos enxergá-lo?

Na mecânica quântica, tudo é explicado por meio das partículas, inclusive as mais fundamentais, como os quarks que formam os prótons e nêutrons (que por sua vez formam o núcleo dos átomos). Mas não existe nenhuma partícula que forma o espaço-tempo (apesar de algumas hipóteses sugerirem o contrário).

Além disso, não há nenhuma evidência da atuação de uma força gravitacional no mundo quântico. Na verdade, as duas teorias, por mais estabelecidas que estejam por meio de experimentos observacionais, não são compatíveis. Por isso os físicos buscam uma “falha” em alguma delas, ou uma nova física que as unifique.

E é aí que entram os buracos negros, pois eles parecem ser a chave desse mistério. O “núcleo” de um buraco negro seria muito menor que as partículas da mecânica quântica, menores até mesmo do que as leis da física atual permitem. Mas, ainda assim, a singularidade exerceria uma enorme força gravitacional. Mas como?

Há outras contradições, como o paradoxo da informação. Basicamente, as informações que cada partícula do universo carrega não podem se perder (de acordo com as leis da termodinâmica quântica). Mas muitas partículas são “engolidas” pelos buracos negros, que, por sua vez, um dia devem simplesmente evaporar. Para onde, então, vão aquelas informações que não podem desaparecer?

Nem a mecânica quântica, nem a Relatividade Geral, explicam essas questões. Por isso, os cientistas tentam buscar uma nova teoria que não apenas as unifica, mas que também explique todo o universo — a teoria de tudo. Uma das candidatas mais conhecidas é a Teoria das Cordas.