Atualizado 8 de setembro de 2025 por Sergio A. Loiola
Físicos propõe que o espaço-tempo seja granular. Em um espaço-tempo quantizado, formados por átomos de espaço, unificaria a mecânica quântica e relatividade.
A Pesquisa foi publicada na Revista Classical and Quantum Gravity.
Um dos maiores problemas para a unificação da teoria da relatividade e da mecânica quântica é justamente a quantização, a ideia central na mecânica quântica de que tudo pode ser desmembrado até os quanta, os menores pacotes possíveis de qualquer coisa.
Os chamados observáveis, como a energia ou o momento angular, só podem assumir valores discretos, e não valores contínuos. Isso também afeta as interações eletromagnéticas e as forças fraca e forte, que também são quantizadas.
Veremos a seguir a aventura da busca pela quantização, e a nova hipótese de um espaço-tempo granular.
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Em busca do Quantum de gravidade e do quantum de espaço-tempo
Para entender melhor fenômenos-chave, como o Big Bang ou os buracos negros, é necessário um modelo que una os dois conceitos, elaborando uma teoria quântica da gravidade, ou uma gravidade quântica.
[Imagem: T. Thiemann/FAU Erlangen]
Contudo, ninguém conseguiu quantizar a gravidade. Esse tem sido um problema grave na física.
Para contornar as dificuldades da unificação, Físicos alemães abriram uma nova rota que pode unificar os campos da mecânica quântica e da teoria da relatividade.
O professor Wieland acredita ter encontrado um atalho: Quantizar o espaço e o tempo.
Quando dividimos o espaço-tempo em pequenas unidades discretas, a gravidade, que é um fenômeno macroscópico, pode ser explicada pela teoria quântica.
“Nossa abordagem é que o espaço e o tempo em si não são contínuos, mas consistem em pequenas porções,” explica ele. “Se essa tese estiver correta, então a gravidade também pode ser descrita com a ajuda da teoria quântica.”
Não é a primeira vez que os físicos propõem a existência de “átomos de espaço”, ou seja, de que o espaço seria formado por unidades fundamentais.
Esse ponto de vista está incluído em outra proposta controversa, a de que o Universo é um Holograma. Mas ainda estamos aquém das condições técnicas para comprovar a ideia.
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O espaço-tempo é granular?
Em um espaço-tempo quantizado, uma bola não descreve uma trajetória suave e contínua do pé do jogador até a rede – ela dá passos definidos de uma posição à outra.
Da mesma forma, não há relógio que divida a passagem do tempo em intervalos arbitrariamente finos – ele progride em passos, como o ponteiro dos segundos de um relógio analógico.
No mundo macroscópico, esses passos não são percebidos porque são extremamente pequenos.
Um elemento importante nesse conceito de espaço-tempo quantizado consiste nas unidades de Planck – cunhadas por Max Planck (1858-1947) -, um sistema fundamental de unidades que podem ser construídas unicamente a partir da velocidade da luz e das constantes naturais da gravidade e da teoria quântica.
Vídeo: A Estranha Realidade Dos MUNDOS QUÂNTICOS
Outra constante, a potência de Planck, pode ser calculada a partir das unidades de Planck. Wieland está focando sua nova proposta na potência de Planck.
“Nossa compreensão atual é que a potência – isto é, a quantidade de energia que pode ser emitida por unidade de tempo – pode se tornar infinitamente grande em nosso Universo,” explica ele.
“Isso faz com que algumas das equações parciais em uma descrição teórica quântica da gravidade se tornem insolúveis.”
O que ele conseguiu demonstrar agora é que, em um espaço-tempo quantizado, há um limite superior para a potência.
Esse limite, que, como a velocidade da luz, não pode ser excedido, é justamente a potência de Planck – ela é inimaginavelmente grande, com 1053 watts, mas ainda assim limitada.
“Se minhas considerações teóricas se comprovarem verdadeiras, será possível decompor o poder das ondas gravitacionais nos menores quanta,” explicou Wieland.
Esse é o problema que ele abordará a seguir, juntamente com a questão de como a gravidade influencia a estrutura causal do mundo.
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HIPÓTESE DE ESPAÇO-TEMPO GRANULAR PODE UNIFICAR A FÍSICA
Bibliografia
Revista: Classical and Quantum Gravity
Artigo: Evidence for Planck luminosity bound in quantum gravity
Autores: Wolfgang Wieland
Vol.: 42, Number 6
DOI: 10.1088/1361-6382/adb536
Inovação Tecnológica
Espaço formado por átomos de espaço unifica mecânica quântica e relatividade
