Branas para leigos como eu

Mas, afinal, o que é a teoria das cordas? O que são as branas? Já li muita coisa por aí sobre este assunto árido, mas ao mesmo tempo empolgante. Vou tentar fazer neste post um apanhado geral para que leigos como eu consigam ter uma idéia aproximada desta bela teoria. No entanto, este conceito revolucionário ainda não passa de uma "quase-filosofia" baseada em fórmulas matemáticas elegantes, porém sem uma mísera comprovação científica. O quadro pode mudar quando estiver em operação na Europa o acelerador de partículas CERN, que, se tudo correr bem, começa a funcionar este ano.
A nossa história começa quando os físicos no meio do século XX tentam unificar duas teorias: a da relatividade e a quântica. Uma explica com perfeição as forças que agem em nosso dia-a-dia e no mundo macro. A outra, pode ser aplicada apenas na dimensão dos átomos. Einstein morreu sem conseguir decifrar o enigma que durante muitos anos atormentou gerações de físicos.
Nesta busca do Santo Graal unificador, surgiu o Modelo Padrão, que conseguia juntar, a grosso modo, partículas fundamentais como eletromagnetismo e cromodinâmica quântica, mas falhava miseravelmente ao tentar colocar no caldeirão outra força indispensável que é a gravidade.
Daí surgiu a Teoria das Cordas. Saem de cena as partículas e entram as cordas (ou filamentos). A idéia central é que tudo no universo, inclusive eletricidade e gravidade, tem origem a partir de pequenas e vibrantes fibras de energias. Dentro do quark, que seria a menor partícula, existiriam as cordas.
Essas cordas vibram em diferentes freqüências formando inúmeros padrões que vão criar as partículas fundamentais que conhecemos na natureza. Ou seja: tudo no universo, toda a matéria, teria como base as cordas.
Porém, a partir deste conceito, surgiram muitas teorias no estilo "mais do mesmo". Para colocar ordem, veio a solução unificadora que perdura até hoje: a teoria M. Claro que mais portas heterodoxas foram abertas para acomodar este raciocínio. Para tudo fazer sentido e as equações matemáticas baterem, precisamos de 11 dimensões. Isso mesmo: onze!
Em nosso mundo conhecemos três dimensões: esquerda-direita (largura), frente e atrás (profundidade) e em cima e embaixo (altura). As demais dimensões não poderiam ser vistas por nós. Porém, as idéias bizarras não terminaram por aí.
Ainda dentro da teoria M, algumas cordas aumentam de tamanho de maneira gigantesca formando membranas, que foram rebatizadas de Branas. Uma brana pode ser tridimensional ou até ter mais dimensões. Segurem-se que agora vem a parte radical: algumas têm tanta energia e crescem tanto que viram um universo...
No filme Universo Elegante, baseado na obra do físico Brian Greene (que também apresenta o documentário), há uma imagem muito boa que reproduzo também aqui: imaginem um pão de forma fatiado. Cada fatia destas seria uma brana com um universo próprio. Teríamos, portanto, vários universos e seríamos parte de um deles.
As partículas de cada universo não conseguiriam atravessar as branas (com exceção da gravidade, que veremos mais adiante). Portanto, não existe uma ligação possível entre um universo e outro. A partir desta idéia, surge outra possibilidade: o choque entre as branas poderia dar início ao Big Bang. Também neste caso a teoria não conseguiu fechar todas as pontas e os físico e matemáticos ainda precisam gastar mais fosfato para encontrar uma solução satisfatória. De qualquer maneira, isso explicaria o que causou a tal explosão fundamental, o que existia antes dela e deixa no ar uma questão inquietante: poderíamos a qualquer momento ser vítimas de outro choque de branas e explodirmos em novo Big Bang. Radical, não?
Agora a questão de um milhão de dólares: como provar tudo isso? Por enquanto, só temos uma bela teoria. Porém, nada foi comprovado de maneira cartesiana, o que causa um embaraço desgraçado no meio científico. Algumas possibilidades estão sendo tentadas no acelerador de partículas Fermilab, nos EUA, e outras tantas vão ser testadas no maior acelerador de todos que está sendo construído na Europa e deve funcionar até o final de 2007. O CERN será 7 vezes mais potente que seu "co-irmão" americano.
Uma pista seguida por nossos "físicos CSI" é a gravidade. Das forças fundamentais da física a que sempre intrigou os físicos era a gravidade e sua discrepância frente ao eletromagnetismo. Ninguém sabia o motivo pelo qual a gravidade era mais fraca. Agora, com a Teoria M pode existir uma explicação. Como tudo é feito de cordas, a gravidade teria o graviton como seu filamento base. Diferentemente de outras cordas, esta seria fechada e solta. Não ficaria presa à brana como as demais. Ou seja: poderia fluir de uma brana para a outra. Com isso a força da gravidade seria menor porque ficaria diluída em outros universos. Alguns gostam de extrapolar e sonham com comunicação por ondas gravitacionais entre os universos...
Mas voltando aos experimentos científicos, a primeira possibilidade é ver se em choque de partículas a força conhecida como graviton some. Se desaparecer, isso pode indicar que foi para outro universo ou dimensão. Uma prova circunstancial como essa diminuíria um pouco o ceticismo quanto à Teoria M.
Outro experimento é encontrar a supersimetria que também faz parte central da teoria M. Para cada partícula subatômica (elétron, próton, gravitons, fóton) deve existir um parceiro muito mais pesado chamado sparticle (ou superparceiras). Um elétron, por exemplo, teria um Selétron como companheiro de simetria. Como os sparticles são muito pesados, os aceleradores de partículas atuais não conseguem vê-los, mas o CERN poderá revelar isso.
Se tudo isso der errado? Bom, com certeza será o maior fiasco científico de todos os tempos. Contudo, todos os envolvidos, em maior ou menor grau, concordam que será uma surpresa se as sofisticadas teorias matemáticas que compõem a Teoria das Cordas, a Teoria M e as branas não se provarem corretas. De qualquer forma, a única certeza, pegando emprestada outra imagem do documentário, é que o Universo poderá ser mais estranho do que qualquer um já imaginou.

Alguns links interessantes:
Entrevista com a física Lisa Randall
Marcelo Glesiser e a Teoria das Cordas
Resenha da revista Ciência Hoje sobre o livro Universo Elegante
You tube tem alguns dos capítulos da série Universo Elegante, mas sem legendas
DVD-R da série Universo Elegante e com legendas pode ser comprado no Brasil
LHC (o acelerador do CERN) é explicado de forma didática no site do Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

Pesquise no Buscapé preços de livros de Marcelo Gleiser, Lisa Randall, da obra Universo Elegante e demais publicações sobre a teoria das cordas