domingo, 7 de outubro de 2007

A assinatura da natureza

Einstein montou um mundo estranho, mas verdadeiro

Como os cientistas constroem suas teorias? Tudo começa com uma ou mais hipóteses ou princípios, os arcabouços que sustentam o resto. Se um princípio que serve de base para uma teoria é incorreto, a teoria desaba, como um prédio sem fundação. Einstein era o rei dos princípios. Sua teoria da relatividade especial, de 1905, é baseada em dois: as leis da física são as mesmas para observadores em movimento com velocidade constante; e a velocidade da luz é sempre a mesma, independente do movimento de sua fonte ou do observador.O primeiro princípio não era novidade, conhecido já desde o século 17. O da velocidade da luz, porém, era novo e ousado.

Com ele, Einstein propôs que a luz fosse diferente do que conhecemos. Afinal, se você está num carro a 60 km/h e joga uma bola para a frente a 20 km/h, uma pessoa na calçada vê a bola a 80 km/h (60+20=80), descontando a resistência do ar, naturalmente. Com a luz é diferente: substituindo a bola por uma lanterna, a luz tem a mesma velocidade para você no carro ou alguém na calçada: 300 mil quilômetros por segundo.

Estranho mundo esse que Einstein construiu. Estranho, mas verdadeiro. Porém, algo que ele não abordou é o valor da velocidade da luz. Os 300.000 km/s equivalem, aproximadamente, à velocidade da luz no vácuo. (O valor é ligeiramente menor, mas não importa.) Por que não 230.000 km/s, ou 400.000.000 km/s? O que determina o valor da velocidade da luz? Ninguém sabe. O valor é usado na construção da teoria e tudo depende dele. Ele é uma "constante da natureza", um número medido mas não explicado, com um papel fundamental na descrição dos fenômenos naturais. A velocidade da luz não é a única constante da natureza.

Longe disso. Como ela, existem outras que aparecem em teoria diferentes. Às vezes, várias constantes aparecem na mesma fórmula. Cada uma delas contém informações sobre aspectos diferentes da física do sistema. Por exemplo, a velocidade da luz é importante quando as velocidade são muito altas, mas ela não aparece na descrição dos movimentos de baixa velocidade, os do nosso dia-a-dia. Outra constante importante é a constante gravitacional de Newton, que determina a intensidade da atração gravitacional entre duas massas, sejam elas duas bolas de futebol ou o Sol e a Terra. Como é de esperar, essa constante só é relevante em situações nas quais a força gravitacional atua. Viajando ao mundo dos átomos, moléculas e partículas subatômicas, outras constantes vão aparecendo, determinando a intensidade das interações entre os constituintes fundamentais da matéria. Dois elétrons sofrem uma repulsão controlada pelo valor de sua carga elétrica, outra constante fundamental da natureza.

Ninguém sabe por que o elétron tem a carga que tem, mas seu valor é essencial na descrição dos átomos, estabelecendo as propriedades de vários materiais ou então de reações químicas. As constantes da natureza são como as impressões digitais do Universo onde vivemos. Caso mudem, mudam também as características físicas do mundo: átomos ficam instáveis; estrelas, planetas e pessoas, inviáveis. Algumas teorias sugerem que nosso Universo é muito particular -outros universos existiriam e suas constantes teriam valores que proibiriam a formação de estruturas complexas. Difícil saber. Outras teorias afirmam que todas as constantes são, em princípio, calculáveis a partir de uma só, a "mãe" de todas as constantes. Pode ser. No meio tempo, o desafio permanece. Será que um dia explicaremos por que a velocidade da luz é 300.000 km/s?

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