A física quântica e a teoria da relatividade: uma comparação primordial

A física quântica e a teoria da relatividade são duas das teorias mais importantes da física moderna. Apesar de terem surgido em momentos diferentes da história, elas têm muitos pontos em comum e muitos físicos têm se dedicado a entender melhor como elas se relacionam. Neste artigo, vamos discutir algumas dessas relação entre as duas teorias e o que cada uma delas tem a nos dizer sobre o universo.

Física quântica: a teoria do mundo subatômico

A física quântica é a teoria que governa o comportamento das partículas subatômicas, como prótons, elétrons e fótons. Essas partículas não seguem as leis do mundo macroscópico que conhecemos, onde os objetos têm uma localização bem definida e se movem de acordo com as leis clássicas da física. Na física quântica, as partículas não têm posição definida até que sejam medidas, e só então é possível saber onde elas estão. Além disso, as partículas quânticas podem estar em vários estados ao mesmo tempo, um fenômeno conhecido como superposição.

Einstein e a teoria da relatividade

Enquanto a física quântica lida com as partículas subatômicas, a teoria da relatividade aborda as leis do universo em grande escala. Albert Einstein propôs sua primeira teoria da relatividade em 1905, descrevendo os efeitos da gravidade sobre a luz e os movimentos de objetos em altas velocidades. Mais tarde, em 1915, ele introduziu a teoria geral da relatividade, que descreve a gravidade como uma curvatura do espaço-tempo.

A relação entre as duas teorias

Embora a física quântica e a teoria da relatividade sejam frequentemente associadas a áreas completamente diferentes da física, elas têm pontos em comum que os físicos têm explorado cada vez mais nos últimos anos. Uma dessas áreas de superposição é a gravidade quântica, que busca unificar a teoria quântica e a teoria da relatividade para criar uma teoria de tudo.

Na gravidade quântica, os físicos tentam explicar como a gravidade pode ser descrita por uma teoria quântica, superando uma das maiores limitações das duas teorias. A física quântica e a teoria da relatividade são duas das teorias mais bem sucedidas da física, mas juntas enfrentam uma incongruência na descrição da gravidade em escalas subatômicas.

Uma promissora tentativa de unificar as duas teorias, é conhecida como a Teoria das Cordas, que sugere que as partículas subatômicas são na verdade cordas vibrantes. Ela foi proposta pela primeira vez na década de 1960, mas só recentemente foi possível começar a testá-la teoricamente. A teoria das cordas sugere que a gravidade não é uma força fundamental, mas sim um efeito secundário das vibrações das cordas, que são a verdadeira base de toda a física.

Diferenças fundamentais

Embora haja muitas semelhanças entre a física quântica e a teoria da relatividade, também há diferenças fundamentais. Por exemplo, a física quântica lida apenas com partículas subatômicas, enquanto a teoria da relatividade aborda o universo em grande escala. Além disso, a física quântica é probabilística, o que significa que as medições de partículas quânticas fornecem apenas probabilidades sobre onde a partícula pode estar, enquanto a teoria da relatividade é determinística e descreve o universo em termos de leis precisas que governam todos os objetos em movimento.

Conclusão

A física quântica e a teoria da relatividade são duas teorias fundamentais da física moderna, cada uma com suas próprias abordagens para descrever o universo. Embora elas sejam frequentemente tratadas como campos separados, há muitas áreas em que elas se sobrepõem e muitos físicos trabalhando no objetivo de unificar as duas teorias. A teoria das cordas é uma das propostas mais promissoras para unificar a teoria quântica e a teoria da relatividade, mas ela ainda está sendo testada teoricamente. À medida que os físicos continuam a explorar as possíveis ligações entre essas teorias, certamente veremos muitas novas descobertas nos próximos anos.