The Elegant Universe

The Elegant Universe
Brian Greene
Vintage Books - 2003

Desde tempos imemoriais o homem tenta explicar o mundo ao seu redor. Tudo leva a crer que as primeiras tentativas foram empreendidas por meio da criação de mitos. Em diversos mitos primitivos os elementos da natureza eram humanizados e explicados pelas ações e sentimentos de personagens que os representavam. Se era difícil entender as causas naturais dos raios, da chuva e dos ventos, por exemplo, era mais simples aceitar que esses fenômenos fossem resultado dos estados de ânimo dos seus guardiões ou conseqüência de contendas entre eles. Os raios eram lançados à terra em momentos de cólera de alguma entidade celeste e os ventos eram soprados por algum ser volúvel mas de grande poder. Estórias criadas em torno desses seres imaginários, os mitos explicavam não apenas os fenômenos climáticos mas também a criação do homem, dos animais, enfim, da própria Terra e de todo o Universo.

Com o tempo os mitos evoluíram naturalmente para as religiões. Primeiramente as pagãs, onde cada ser ou entidade que representava um elemento da natureza passou a ser um deus com personalidade e vontade próprias. Num estágio posterior estas foram substituídas pelas grandes religiões que existem até os dias de hoje. Em particular, nas chamadas religiões monoteístas, o elenco dos deuses da natureza foi susbstituído por um Deus único, infinitamente poderoso, que teria criado o Universo e todos os seres que o habitam num ato voluntarioso que dispensa explicações. Segundo a perspectiva religiosa, tudo o que parece incompreensível ao ser humano pode ser explicado, em última análise, pela vontade divina.

Entretanto, as explicações míticas e religiosas foram sempre insuficientes para algumas pessoas. Observadores atentos cedo perceberam que a natureza está repleta de regularidades. Dia e noite sempre se alternam e as estações do ano se sucedem previsivelmente. Objetos largados de uma certa algura caem invariavelmente para a terra e nunca de outro modo. A observação dessas regularidades foi pouco a pouco criando a noção de que a natureza é compreensível e pode ser explicada sem necessidade de se recorrer a expedientes metafísicos. A lenta evolução dessa idéia culminou no que hoje se chama de Ciência e que tem se mostrado a ferramenta mais poderosa que a humanidade jamais teve ao seu dispor.

"The Elegant Universe" fornece uma panorâmica para o leitor leigo de como a Ciência do fim do século XX e início do século XXI tenta explicar os componentes básicos da natureza, a partir dos quais tudo mais pode ser entendido. A busca por teorias fundamentais capazes de abranger todos os fenômenos físicos ganhou grande destaque a partir da década de 1980 quando foi criado o termo "Teoria de Tudo" (TOE - "Theory of Everything"). A ambição de poder descobrir tais leis fundamentais se baseia na crença reducionista, segundo a qual, para se conhecer um objeto é necessário e suficiente conhecer os seus componentes e como eles se relacionam. Embora exista uma corrente crescente de cientistas descontentes com a aplicação cega do reducionismo (ver "A Different Universe" de Robert Laughlin), a maioria deles, senão a totalidade, concorda que este princípio tenha sido o motor propulsor da Física até os dias de hoje e não deve ser desprezado. O resultado desse processo é que temos uma visão em camadas da matéria. Substâncias químicas são formadas por moléculas, que são agrupamentos de átomos, por sua vez são formados por elétrons, prótons e nêutrons. No núcleo, prótons e nêutrons são formados por quaks. Finalmente, na camada mais básica, elétrons e quarks seriam apenas cordas vibrando em espaços multidimensionais.

Brian Greene se esforçou para escrever um livro que pudesse ser entendido por não especialistas mas que tivesse algum interesse também para cientistas de outras áreas que desejassem um resumo atualizado sobre os mais recentes avanços da Física. O resultado é um livro sem nenhuma fórmula matemática (cf. com "The Road to Reality" de Roger Penrose) e repleto de analogias com o cotidiano que facilitam a sua compreensão. De um modo geral Greene é habilidoso ao lançar mão dessas analogias e elas são esclarecedoras. Contudo, esse expediente é usado talvez em demasia e, em alguns casos, poderia ter sido dispensado pois acaba insultando a inteligência do leitor. A parte inicial de "Elegant Universe" apresenta o contexto da física no século XX e sua leitura segue fluida sem problemas. A partir da parte III, onde a Teoria das Cordas é apresentada, o nível de atenção na leitura deve ser redobrado pois tanto a necessidade de abstração como a quantidade de informação aumentam grandemente. A apresentação é simplificada mas o material é complexo e Greene não foge do compromisso de tentar explicar todas a idéias importantes. Finalmente, para os leitores mais familiarizados com matemática e física, há um grande número de notas explicativas no fim do volume onde mais detalhes podem ser encontrados sobre diversas passagens.

Como é sabido, os dois pilares da física do século XX são a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade. Ambas surgidas nas primeiras décadas do século, essas duas teorias causaram profundas revoluções no modo de se encarar a realidade física. Sua importância é provavelmente maior que aquela causada pela mudança de perspectiva resultante da substituição do geocentrismo pelo heliocentrismo no século XVI. Ambas vêm resistindo bravamente a todos os testes que os cientistas têm sido capazes de idealizar para verificar a sua veracidade. Ambas fornecem previsões numéricas precisas para inúmeros fenômenos. A Mecânica Quântica, em particular, é capaz de calcular certos parâmetros do elétron que estão de acordo com valores experimentais em 1 parte por bilhão, o que é uma precisão assombrosa! Entretanto, apesar de todo esse sucesso, essas teorias escondem um sério problema. Na maior parte do século XX, embora os físicos estivessem cientes dele, preferiram ignorá-lo e concentrar seus esforços no aperfeiçoamento das teorias. O problema é que elas são incompatíveis entre si.

A Mecânica Quântica se aplica ao domínio microscópico das partículas sub-atômicas enquanto que a Teoria da Relatividade se aplica ao domínio astronômico das estrelas e galáxias. A disparidade entre essas escalas é tamanha que, a princípio, parece não haver possibilidade de conflito entre elas. De fato, talvez para a grande maioria dos fenômenos físicos, aplica-se apenas uma das teorias pois a outra não traria nenhuma contribuição. Contudo, em certos casos especiais é preciso utilizar ambas simultaneamente. Essas situações extremas são o interior dos buracos negros e os instantes que sucederam o Big Bang. Em ambos os casos estamos lidando com dimensões minúsculas, o domínio da Mecânica Quântica, e massas enormes, o domínio da Teoria da Relatividade, porém elas são incapazes de produzir previsões consistentes. Uma teoria que pretende explicar a natureza deve ter aplicação geral e não apenas restrita a certos casos. É o que os cientistas entdendem por "elegância". Uma teoria é tão mais elegante quanto mais básica e mais abrangente for. A busca por uma "Teoria Quântica da Gravidade", incorporando elementos de ambas, tornou-se o Santo Graal da Física no fim do século XX. A Teoria das Cordas é, provavelmente, a teoria com maior potencial de sucesso nessa empreitada.

Brian Greene é ele próprio um forte proponente da Teoria das Cordas e procurou fazer um relato não apenas como testemunha mas principalmente como participante ativo no seu desenvolvimento. Albert Einstein foi talvez o último grande cientista solitário a dar importantes contribuições científicas. De lá para cá, a Física vem se tornando cada vez mais um empreendimento cooperativo onde grupos de dezenas e, às vezes, centenas de cientistas colaboram no ataque a certos problemas. Portanto é impraticável dar crédito a todos eles no livro, mas Greene faz um trabalho justo na mediada do possível, dando nomes a todos os que deram as principais contribuições à Teoria das Cordas nos útlimos anos e em especial àqueles que trabalharam com ele. Tendo Greene participado de importantes descobertas, é natural elas sejam citadas no seu próprio livro. Por exemplo, a descoberta das simetrias espelhadas, onde duas formas Calabi-Yau podem dar origem a propriedades físicas idênticas é relatada com bastante detalhe. Da mesma forma, desenvolvimentos dessa idéia como os colapsos de esferas 2d e 3d que podem causar a ruptura do tecido do espaço-tempo sem levar a catástrofes físicas têm o seu espaço garantido. Como o livro se propõe a ser um relato geral sobre o desenvolvimento da Teoria das Cordas e não apenas sobre o seu próprio trabalho, às vezes soam um pouco como exibicionismo tantas referências às suas descobertas, ainda que Greene se empenhe em manter um perfil baixo e valorizar a participação dos parceiros.

É possível que a leitura de "The Elegant Universe" cause um grande impacto no leitor e que faça parecer que a Teoria das Cordas é, de fato, a tão procurada Teoria de Tudo. Pode ser que, como acredita Greene, este seja mesmo o caso. De qualquer forma, há ainda muito terreno a percorrer antes que ela assuma o mesmo grau de confiança que a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade. Até o momento, e após mais de duas décadas de intensas pesquisas, a Teoria das Cordas ainda não foi capaz de fazer previsões que pudessem ser comprovadas experimentalmente. De fato, o seu domínio é tão incrivelmente diminuto que isso talvez nunca seja possível. Esse distanciamento da verificação experimental tem sido alvo da crítica de alguns cientistas (ver "Not Even Wrong" de Peter Woit e "The Trouble With Physics" de Lee Smolin) que acreditam que a Teoria das Cordas seja mais uma filosofia matemática ou um mito moderno do que Ciência propriamente dita. Qualquer que seja o veredito final, "The Elegant Universe" é um livro elegante, honesto e que apresenta idéias incrivelmente interessantes.