(SuperBooks) #1

não é tão simples como poderia pensar-se! )


Há um teorema matemático que afirma que qualquer teoria que obedeça à mecânica quântica e à relatividade tem
sempre de obedecer à simetria composta CPT. Por outras palavras, o universo teria de comportar-se da mesma
maneira, se substituíssemos as partículas por antipartículas, tomássemos a sua imagem no espelho e ainda se
invertêssemos o sentido do tempo. Mas Cronin e Fitch demonstraram que, se substituíssemos partículas por
antipartículas e se considerássemos a imagem no espelho, mas não invertêssemos o sentido do tempo, o universo
não se comportaria da mesma maneira. As leis da física, portanto, devem :, alterar-se quando se inverte o sentido
do tempo -- não obedecem à simetria T.


Certamente que o Universo primitivo não obedece à simetria T: à medida que o tempo passa, o Universo expande-
se; se andasse para trás, o Universo ter-se-ia contraído. E, como existem forças que não obedecem à simetria T,
segue-se que, enquanto o Universo se expande, essas forças podem provocar que mais positrões se transformem
em quarks do que electrões em antiquarks. Como o Universo se expandiu e arrefeceu, os antiquarks e os quarks
aniquilaram-se e como havia mais quarks do que antiquarks, restou um pequeno excesso de quarks. São eles que
constituem a matéria que hoje vemos e da qual nós próprios somos feitos. Assim, a nossa existência real podia ser
considerada como confirmação das teorias da grande unificação embora apenas de uma forma qualitativa; as
incertezas são tais que é impossível predizer o número de quarks que sobreviveriam à aniquilação ou até se o que
restaria seriam quarks ou antiquarks. (Se, no entanto, o excesso fosse de antiquarks, teríamos muito simplesmente
chamado quarks aos antiquarks e vice-versa).


As teorias da grande unificação não incluem a força da gravidade. Isto não tem muita importância, porque a
gravidade é uma força tão fraca que os seus efeitos podem geralmente ser desprezados quando lidamos com
partículas elementares ou átomos. Contudo, o facto de ser de longo alcance e sempre atractiva significa que todos
os seus efeitos se juntam. Portanto, pata um número suficientemente grande de partículas de matéria, as forças
gravitacionais podem dominar todas as outras forças. É por isso que a gravidade determina a evolução do Universo.
Mesmo para objectos do tamanho de estrelas, a força atractiva da gravidade pode vencer todas as outras forças e
fazer com que a estrela sofra um colapso. O meu trabalho nos anos 70 incidiu nos buracos negros que podem
resultar desses :, colapsos estelares e dos campos gravitacionais que os rodeiam. Foi isso que levou aos primeiros
indícios de como as teorias da mecânica quântica e da relatividade geral podiam influenciar-se uma à outra um
vislumbre de uma teoria quântica da gravidade ainda por encontrar.


A primeira categoria é a força de gravitação. Esta força é universal, ou seja, todas as partículas a sentem, conforme a
sua massa ou energia. A gravidade é, de longe, a mais fraca das quatro forças; é tão fraca que nem daríamos por
ela, se não fossem duas propriedades especiais: pode agir a grandes distâncias e é sempre atractiva, o que significa
que as forças de gravitação fraquíssimas que actuam entre as partículas individuais em dois corpos grandes, como a
Terra e o Sol, podem somar-se para produzir uma força significativa. As outras três forças são ou de curto alcance,
ou por vezes atractivas e por vezes repulsivas, tendendo a anular-se. Segundo a maneira como a mecânica quântica
encara o campo gravitacional, a força entre duas partículas de matéria é representada como sendo transportada por
uma partícula de spin 2, chamada gravitão. Este não tem massa própria, de modo que a força que transmite é de
longo alcance. A força gravitacional entre o Sol e a Terra é atribuída à troca de gravitões entre as partículas que
constituem estes dois corpos. Embora as partículas permutadas sejam virtuais, produzem realmente um efeito
mensurável: fazem com que a Terra orbite em torno do Sol! Os gravitões reais provocam aquilo a que os físicos :,
clássicos chamariam ondas gravitacionais que são muito fracas e tão difíceis de detectar que nunca foram
observadas.


A categoria seguinte é a força electromagnética, que interactua com partículas carregadas de electricidade como os
electrões e os quarks, mas não com partículas sem carga, como os gravitões. É muito mais forte que a força de
gravitação: a força electromagnética entre dois electrões é de cerca de um milhão de milhões de milhões de milhões
de milhões de milhões de milhões (1 seguido de quarenta e dois zeros) de vezes maior do que a força de gravitação.
Contudo, há duas espécies de carga eléctrica: positiva e negativa. A força entre duas cargas positivas é repulsiva, tal
como a força entre duas cargas negativas, mas entre uma carga negativa e uma carga positiva a força é atractiva.
Um corpo grande, como a Terra ou o Sol, contém quase o mesmo número de cargas positivas e negativas. Assim, as
forças atractivas e repulsivas entre partículas individuais quase que se anulam e há pouquíssima força
electromagnética disponível. No entanto, nas pequenas escalas dos átomos e das moléculas, as forças
electromagnéticas dominam. A atracção electromagnética entre electrões de carga negativa e protões de carga
positiva no núcleo obriga os electrões a orbitarem em torno do núcleo do átomo, tal como a atracção gravitacional
obriga a Terra a girar à volta do Sol. A atracção electromagnética é vista como sendo causada pela troca de grande
número de partículas virtuais sem massa, de spin 1, chamadas fotões. De novo, os fotões trocados são partículas
virtuais. Contudo, quando um electrão transita de uma órbita possível para outra [também permitida] mais próxima do
núcleo, é libertada energia e é emitido um fotão real que pode ser observado pela vista humana como luz visível, se
tiver o comprimento de onda certo, ou por um detector de fotões como um filme fotográfico. Da mesma maneira, se
um :, fotão real colidir com um átomo, pode deslocar um electrão de uma órbita mais próxima do núcleo para outra
mais afastada. Isto gasta a energia do fotão, que é absorvido.