Tecnologia Científica
Alena Tensor — uma nova esperança para a unificação na física
A busca pela gravidade quântica já dura 100 anos, mas não é o único desafio de unificação na física. Muitos de nós acreditamos que um dia haverá uma teoria de unificação — uma teoria que reconciliará muitas teorias físicas divergentes.
Por
Piotr Ogonowski - 11/12/2024
Conexões entre áreas de conhecimento, introduzidas por Alena Tensor. Crédito: Piotr Ogonowski (criado com o suporte de ferramentas de IA)
A busca pela gravidade quântica já dura 100 anos, mas não é o único desafio de unificação na física. Muitos de nós acreditamos que um dia haverá uma teoria de unificação — uma teoria que reconciliará muitas teorias físicas divergentes.
Nosso novo artigo publicado na Physica Scripta traz novas esperanças de que tal teoria exista. Ele demonstra que o uso de um certo objeto matemático chamado Alena Tensor reconcilia várias teorias físicas, incluindo relatividade geral , eletrodinâmica, mecânica quântica e mecânica do contínuo. Isso finalmente permitirá que os cientistas unifiquem as descrições usadas na física?
O que é Alena Tensor?
Qualquer movimento sob a influência de forças pode ser matematicamente representado como movimento ao longo de um caminho curvo. Usando geometria diferencial, pode-se igualmente assumir que a trajetória foi reta, enquanto o espaço no qual o movimento ocorreu é curvo. Pode parecer complicado, mas pode-se assumir que há uma transformação matemática que nos permite descrever o espaço-tempo curvo equivalentemente como espaço-tempo plano onde certas forças atuam.
Há muito tempo se suspeita que tal transformação exista, embora as opiniões sobre o assunto sejam divididas. Alguns físicos acreditam que o tensor métrico , um objeto matemático que descreve a curvatura do espaço-tempo, é simplesmente uma característica do espaço-tempo. Alguns físicos, na maioria das vezes físicos matemáticos, são da opinião de que tal transformação deveria existir.
Alena Tensor fornece exatamente essa transformação. Em resumo, Alena Tensor pode endireitar o espaço-tempo curvo enquanto preserva todas as conclusões da relatividade geral. Essa propriedade por si só torna Alena Tensor uma ferramenta extremamente valiosa, mas isso é apenas o começo.
Alena Tensor em espaço-tempo plano e curvo
Usamos Alena Tensor para descrever um sistema com um campo eletromagnético , obtendo três forças no espaço-tempo plano: eletromagnetismo (o que não é surpreendente), "contra a gravidade" e força de reação à radiação.
A força de reação da radiação já é conhecida na física. Ela salvaguarda o princípio da conservação de energia e garante que a energia de um corpo em aceleração não exceda a energia disponível no sistema físico.
A força "contra a gravidade" generaliza a equação clássica de Newton para a gravidade, fornecendo uma descrição relativística da gravidade no espaço-tempo plano, totalmente consistente com a relatividade geral:
- Ele reproduz fielmente o movimento descrito no espaço-tempo curvo.
- Essa força não atua em queda livre, respeitando o princípio da equivalência.
- A gravidade nesta descrição não é uma força, mas a oposição à gravidade é.
- O Tensor de Alena permite uma transição suave para a descrição usada na teoria
eletromagnética e então acontece que:
- Partículas carregadas não podem permanecer em repouso completo e devem ter spin, o que está de acordo com a mecânica quântica.
- A razão para a existência de massa (e energia) de partículas carregadas é o momento magnético.
- O resultado acima explica basicamente o que é matéria, embora até agora ele se aplique apenas a partículas elementares carregadas e exija generalização para outros campos.
O Alena Tensor também permite uma transição suave para as equações da relatividade geral. Os resultados obtidos fornecem algumas respostas para as questões que há muito intrigam os físicos, a respeito de, por exemplo, singularidades de buracos negros, constante cosmológica, energia escura e matéria escura.
Finalmente temos gravidade quântica?
A maioria dos esforços tradicionais na busca pela gravidade quântica até agora se concentraram em tentar traduzir as leis da mecânica quântica para o espaço-tempo curvo. Alena Tensor inverte completamente essa abordagem. É muito mais fácil agora descrever a gravidade no espaço-tempo plano de uma forma que reproduza matematicamente a relatividade geral e então use as ferramentas conhecidas da mecânica quântica.
Portanto, no artigo derivamos equações quânticas descrevendo todo o sistema físico com todas as forças mencionadas anteriormente. Acontece que essas são as três principais equações quânticas atualmente conhecidas. Isso leva à conclusão completamente surpreendente: significaria que a gravidade está presente na mecânica quântica desde o início. Deve-se admitir que provavelmente ninguém esperava tal solução para o quebra-cabeça. No artigo, também explicamos por que era tão difícil detectar a gravidade em equações quânticas.
O que acontece depois?
Há tempos interessantes pela frente, mas ninguém deve esperar uma revolução imediata. A ciência não se desenvolve no ritmo das mensagens nas redes sociais. Levará vários meses para que este artigo de pesquisa seja notado, vários meses antes que os pesquisadores se interessem por ele, o leiam e usem seus resultados. Também leva muitos meses para conduzir e descrever a pesquisa usando o novo aparato matemático, depois passar pelo processo de revisão por pares e publicá-lo.
Nos primeiros artigos, devemos esperar tentativas de falsificar Alena Tensor, porque na física, como em toda ciência, precisamos ter certeza de que nossos próximos passos levam na direção certa. Se a falsificação enganar e mais pesquisas e experimentos confirmarem os resultados obtidos com Alena Tensor, podemos esperar que nos próximos três a 10 anos, isso levará à unificação e reconciliação de muitas descrições atualmente usadas na física.
Também é inteiramente possível que o artigo passe despercebido ou que ninguém prossiga com pesquisas posteriores, como já aconteceu muitas vezes antes com inovações na ciência. Ao contrário da crença popular, para a maioria dos leitores, a inovação do artigo é uma desvantagem — é mais difícil de ler, entender e aceitar. As dificuldades durante o longo processo de publicação também indicam que muitos periódicos científicos veem muito risco em publicar pesquisas inovadoras, especialmente se seus autores não forem cientistas amplamente conhecidos.
Felizmente, este artigo foi eventualmente publicado por um periódico altamente respeitado e inclusivo que avalia o valor científico mais alto do que critérios não meritórios, pelo qual gostaria de expressar publicamente meu mais alto respeito. O editor e os revisores forneceram críticas construtivas, e seus comentários substantivos ajudaram a melhorar significativamente o artigo, exatamente da maneira como a ciência deve funcionar. No entanto, parece que a pesquisa sobre métodos não convencionais de unificação da física (e Alena Tensor é uma delas) pode exigir muito mais tempo e perseverança.
A esperança é que as futuras gerações de físicos concluam o desenvolvimento deste método apesar dos obstáculos e, em 20 a 40 anos, Alena Tensor inspirará a comunidade científica a unificar a física.
Esta história faz parte do Science X Dialog , onde pesquisadores podem relatar descobertas de seus artigos de pesquisa publicados. Visite esta página para obter informações sobre o Science X Dialog e como participar.
Mais informações: Piotr Ogonowski et al, Alena Tensor em aplicações de unificação, Physica Scripta (2024). DOI: 10.1088/1402-4896/ad98ca
Piotr Ogonowski é professor na Universidade Kozminski, Varsóvia, Polônia, com quase 30 anos de experiência como professor, autor de uma série de palestras e treinamentos, pesquisador e autor de publicações em física e gestão. Em 2010, foi selecionado como um dos quatro especialistas que consultaram mudanças planejadas nas regras para cofinanciamento de projetos inovadores de fundos da UE na Polônia. Nos anos de 2018 a 2022, foi membro do grupo de especialistas em órgão auxiliar na Chancelaria do Primeiro-Ministro da Polônia.
