Branas

Objetos teóricos chamados “branas” de 3 e 7 dimensões tem algo de especial e podem explicar porque vivemos num universo tridimensional.

Esquerda, direita; para frente, para trás; para cima, para baixo. Por que o mundo tem três dimensões espaciais? Andreas Karch, da Universidade de Washington, e Lisa Randall, de Harvard, oferecem uma explicação em potencial, dentro do contexto das teorias em desenvolvimento para unificar a relatividade com a mecância quântica. Seus cálculos mostram que três e sete seriam os números preferidos de dimensões espaciais no universo.

Não existe nenhum princípio físico que obrigue a existência de três dimensões. De acordo com as leis conhecidas tanto faz se o mundo tem uma, três, vinte ou qualquer outro número.

Em um universo com quatro dimensões espaciais, por exemplo, poderíamos pegar uma garrafa de leite de dentro da geladeira, sem abrir a geladeira. Isso porque poderíamos passar “por cima” da parede da geladeira pela dimensão a mais do espaço, do mesmo modo que podemos tocar “o interior” de uma folha de papel (objeto bidimensional) em nosso mundo tridimensional, simplesmente atravessando sua borda por cima.

Cordas e mangueiras

A teoria das supercordas, um esquema dos físicos teóricos para tentar unificar a descrição de todas as forças da natureza, só funciona com nove dimensões. Assim, os teóricos de cordas precisam explicar onde foram parar as outras seis dimensões que afirmam existir. Uma das possíveis explicações é de que nosso universo é como uma mangueira de jardim. De longe ela parece uma linha, um objeto unidimensional, mas de perto descobrimos que ela é bidimensional - sua dimensão “extra” (a circunferência da mangueira) é pequena e enrolada. Como existem muitas maneiras de “compactificar”, isto é, encolher e enrolar dimensões extras, e não há como saber qual é a correta, ainda não há uma resposta.


Nosso universo poderia ser uma “3-brana” imersa num espaço de dimensão maior. Toda matéria (representada na figura pelo ser humano) e as forças eletromagnética (imã e a radiação solar na figura) e nucleares (o desenho de um núcleo atômico) estariam confinadas dentro da brana, exceto a gravidade (mais a esquerda) que poderia vazar para fora.

Curvando e vazando

Uma alternativa à compactificação para explicar o sumiço das dimensões extras foi proposta por Lisa Randall e Raman Sundrum em 1999. Nosso mundo tridimensional poderia ser uma “folha” em um mundo de dimensão maior. Todas os campos de força e de matéria estariam confinados nesta folha, ou “3-brana”, como os físicos a chamam, com exceção da força da gravidade que é diferente.

A relatividade geral de Einstein diz que a gravidade é produto da deformação do espaço e do tempo provocada pela matéria e energia no universo. Como a gravidade é uma manifestação do próprio espaço-tempo ela não estaria confinada e “vazaria” para fora da 3-brana – uma explicação de porque a gravidade é tão mais fraca que as outras forças. O ponto chave é que mesmo com a gravidade vazando, não perceberíamos a existência da dimensão extra porque a mesma gravidade poderia curvar o espaço tão intensamente de forma a esconder a outra dimensão de nossa vista que, na prática, mesmo a gravidade se comportaria como se o mundo fosse tridimensional.

A idéia das branas abriu novas possibilidades – um “multiverso” de dimensão superior povoado de universos paralelos cada qual confinado em sua brana, mas ainda não responde a nossa pergunta.

Relaxando

Agora, em artigo publicado na edição de outubro da Physical Review Letters, “Relaxando para três dimensões”, Karch e Randall mostram o que a teoria das branas pode dizer a respeito. O modelo deles supõe um universo de nove dimensões espaciais com quantidades iguais de branas de todas dimensões, de 1 a 9, e suas respectivas anti-branas (branas “gêmeas”a não ser por sua carga oposta; a colisão entre brana e anti-brana provoca a aniquilação de ambas). Esse universo começa em um big-bang e vai se expandindo. Com o passar do tempo, as branas expandem junto com o universo e colidem umas com as outras, um verdadeiro gás onde as partículas, em vez de átomos ou moléculas, são branas. Já que ninguém conhece os detalhes de uma colisão entre branas, o que eles usaram foram princípios gerais, como o da “causalidade” (nada viaja mais rápido que a luz), para impor limites e conseguir uma estimativa das frações relativas entre os tipos de branas no final da evolução. Resultado: na maioria, sobrevivem as 3-branas e as 7-branas. Estas duas dominam, ocupando a maior parte do espaço e com a maior parte da energia. Portanto, três e sete são as dimensionalidades mais prováveis em que poderíamos estar vivendo.

E.T. em 7D

Andreas Karch não imagina como seria a vida de extraterrestres vivendo nas regiões 7D que seu modelo prevê existirem no universo. “Em todo caso, sistemas planetários como os conhecemos não se formariam. A possibilidade de órbitas estáveis é o que faz o mundo tridimensional mais interessante”, concluí Karch, do fato que em 7 dimensões a gravidade decairia mais rápido com a distância. Contudo, poderia acontecer das outras branas terem outras forças interessantes, diferentes das nossas. “Mas a menos que outras branas estejam próximas da nossa nas dimensões extras, nunca saberemos”, diz Karch.

Verificação experimental

Espera-se testar a existência de dimensões extras no Grande Colisor de Hádrons (LHC, Large Hadron Colider). O acelerador de partículas mais energético a ser construído, entra em operação em 2007, e pode em suas colisões criar minúsculos buracos negros, se existirem dimensões extras pelas quais a gravidade vaza.

Karch também espera que o “princípio de relaxação” (o fato de que a evolução do universo começa com condições genéricas e termina com condições particulares) que eles usaram em seu artigo, possa no futuro fazer mais previsões experimentais a serem testadas, além do fato de vivermos em três dimensões.

bom trabalho Carlos...

"Em um universo com quatro dimensões espaciais, por exemplo, poderíamos pegar uma garrafa de leite de dentro da geladeira, sem abrir a geladeira. Isso porque poderíamos passar “por cima” da parede da geladeira pela dimensão a mais do espaço, do mesmo modo que podemos tocar “o interior” de uma folha de papel (objeto bidimensional) em nosso mundo tridimensional, simplesmente atravessando sua borda por cima."

Assim só o cérebro.

Muito bom o texto carlos, se bem um pouco desatualizado.

Safra2008 escreveu:"Em um universo com quatro dimensões espaciais, por exemplo, poderíamos pegar uma garrafa de leite de dentro da geladeira, sem abrir a geladeira. Isso porque poderíamos passar “por cima” da parede da geladeira pela dimensão a mais do espaço, do mesmo modo que podemos tocar “o interior” de uma folha de papel (objeto bidimensional) em nosso mundo tridimensional, simplesmente atravessando sua borda por cima."

Assim só o cérebro.

Muito bom o texto carlos, se bem um pouco desatualizado.

Porque desatualizado?

Newtein escreveu:Porque desatualizado?

Porque já se sabe que não são 4 dimensões espaciais, mas sim 9 ou 10.

Carlos Costa escreveu:

Newtein escreveu:Porque desatualizado?

Porque já se sabe que não são 4 dimensões espaciais, mas sim 9 ou 10.

Hum mas foi confirmado experimentalmente?

como é que se confirma experimentalmente uma coisa destas?
Apenas com cálculos e teorias...digo eu

experimentalmente...acho que é mais dificil

JoTa_9 escreveu:como é que se confirma experimentalmente uma coisa destas?
Apenas com cálculos e teorias...digo eu

experimentalmente...acho que é mais dificil

Sim tambem acho e as unicas teorias que dizem que existe 9 ou 10 dimençoes e a teoria M ou o resto das teorias da unificação e elas ainda nao foram comprovadas por isso no meu ver o artigo e actual.

Newtein escreveu:Hum mas foi confirmado experimentalmente?

Não foi não. Actualmente a física teórica está muito mais avançada do que a física experimental.
Um prova indirecta da veracidade da Teoria M, será a possível descoberta das parceiras supersimétricas de todas as partículas (bosões e fermiões).

Mais uma vez, onde se poderá descobrir essas parceiras supersimétricas, é no LHC.
Está em todas o "homem".

Hum entao se nao foi confirmada experimentalmente o seu artigo encontra-se actual.
Quanto ao LHC voçe tem razao ele e o principal trunfo da fisica experimental.

Newtein escreveu:Hum entao se nao foi confirmada experimentalmente o seu artigo encontra-se actual.

Também se encontra desactualizado porque só fala das Teorias das Cordas Heteróticas em separado, e não na sua "coligação" que resultou na Teoria M.

Podes encontrar textos mais actualizados sobre branas (denominadas agora de p-branas) no livro Universo Elegante escrito por o físico de cordas, Brian Green.

Carlos Costa escreveu:

Newtein escreveu:Hum entao se nao foi confirmada experimentalmente o seu artigo encontra-se actual.

Também se encontra desactualizado porque só fala das Teorias das Cordas Heteróticas em separado, e não na sua "coligação" que resultou na Teoria M.

Podes encontrar textos mais actualizados sobre branas (denominadas agora de p-branas) no livro Universo Elegante escrito por o físico de cordas, Brian Green.

Sim sim eu conheço o livro ja o li e ja vi o documentario, que por sinal sao optimos.
Mas o que eu queria dizer com actual e que nada disso foi confirmado ate hoje por tanto podas as 5 teorias das cordas e a sua mae a teoria M sao actuais.

Sim, claro, falta a comprovação experimental. Por enquanto é só teoria.

A 4ª dimensão a que se refere suponho que seria o tempo logo não conseguiriamos tirar a garrafa de dentro da geleira sem a abrir.
Mas em relação ás varias dimensões julgo que ainda são teorias ainda nada está comprovado a não ser o tempo como uma 4ª dimensão. Corrigam-me se estiver errado.

Tig a quarta dimensão a que eles se referem e a quarta dimensão espacial com o tempo seriam 5.
Quanto ao resto a unica prova que temos e que a quarta dimensao e o tempo as outras fazem parte de teorias ainda nao confirmadas.

As três dimensões (altura, largura e comprimento) e a dimensão temporal, já estão comprovadas.
As três dimensões é óbvio que existem, e a Teoria da Relatividade Geral comprovou a dimensão temporal.
Quanto às restantes são apenas teorias. De facto só surgiram quanto se tentou encontrar uma teoria de tudo. Descobriu-se que era mais fácil encontrar uma teoria de tudo se "adicionasse-mos" mais dimensões às equações, do que com as três espaciais e uma temporal actuais.

Achei este trabalho na rede. É de um físico o Instituto de Física da USP
http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/abdala.pdf

Carlos Costa escreveu:As três dimensões (altura, largura e comprimento) e a dimensão temporal, já estão comprovadas.
As três dimensões é óbvio que existem, e a Teoria da Relatividade Geral comprovou a dimensão temporal.
Quanto às restantes são apenas teorias. De facto só surgiram quanto se tentou encontrar uma teoria de tudo. Descobriu-se que era mais fácil encontrar uma teoria de tudo se "adicionasse-mos" mais dimensões às equações, do que com as três espaciais e uma temporal actuais.

Carlos eu acho que querias dizer altura, largura e profundidade certo? =P

Newtein então era o que eu dizia o tempo é a 4ª Dimensão. Não percebi aquilo de dizer seriam 5 com o tempo.

tig escreveu: Newtein então era o que eu dizia o tempo é a 4ª Dimensão. Não percebi aquilo de dizer seriam 5 com o tempo.

Voçe poderia tirar alguma coisa do frigorifico sem o abrir se existise 4 dimensoes que somadas com o tempo dariam 5

tig escreveu:Carlos eu acho que querias dizer altura, largura e profundidade certo? =P

A profundidade já faz parte da altura.
Uma linha recta, infinitivamente fina, é uma dimensão. Ao ser possível movermo-nos para a esquerda e para a direita, faz duas dimensões, e depois ao ser possível movermo-nos para cima e para baixo (altura e profundidade) faz três dimensões.