Capítulo XI

 

A ORIGEM DAS FORÇAS DA NATUREZA

    

“ Oiço e esqueço; Vejo e lembro-me; Faço e compreendo.”

- Confúcio -

 

 

     De acordo com o modelo padrão da Cosmologia, os cientistas, de uma maneira geral, aceitam que houve um momento de criação para o Universo. Neste modelo propõem uma Teoria Unificada segundo a qual consideram que nas fracções de segundo imediatamente após o Big Bang todas as quatro forças conhecidas da Natureza já existiam, sendo que estas encontravam-se reunidas em forma de uma única grande força super poderosa, designada por Grande Força Unificada.

     A origem e características desta força é, no entanto, muito indefinida mas seria esta a responsável por dominar os primeiros instantes de um Universo Primitivo, que não era formado por matéria mas sim por energia sob a forma de radiação.

     A Teoria assume que as quatro forças, tão distintas da Natureza, a Força da Gravidade; a Força Electromagnética; a Força Nuclear Forte; e a Força Nuclear Fraca, já estavam presentes desde o início do Universo e que estas actuavam de uma forma única, com propriedades misteriosas e singulares, porém, não se sabe muito bem como ou qual a função e comportamento desta força …

     Força de quê?!

     Adiantam que esta Força Unificada foi alterando as suas características ao longo do tempo, e à medida que o Universo foi arrefecendo esta força se separou em quatro, ramificando-se gradualmente nas quatro forças actualmente conhecidas. No entanto, não nos dão nenhuma justificação suficientemente clara que explique este processo, simplesmente pensa-se que foi assim que aconteceu. Os seus argumentos base assentam nas constantes de acoplamento das respectivas forças e na união e convergência das mesmas quando enquadradas numa Física de Altas Energias, característica de um Universo Primordial.

     Sem ter de recorrer a cálculos requintados, talvez haja uma outra solução.

     A análise que pretendo apresentar baseia-se numa versão muito mais simples e decorre das evidências cosmológicas.

     Retomando a nossa História Natural do Universo, seria bom pararmos por uns momentos e reflectirmos sobre a seguinte questão:

     Qual é a característica comum de todas as Forças da Natureza?

     Olhando assim de repente, não se consegue ver nenhuma semelhança entre elas, em nada … ou quase nada!

     Vamos tentar recapitular as propriedades e características destas Forças em pormenor. Comecemos por investigar se há alguma relação entre a Força Electromagnética e a Força Gravitacional.

     A primeira coisa que nos ensinam na escola é que a Força Electromagnética é uma Força de Radiação e que a Força Gravitacional não é uma Força de radiação.

     Preparem-se, porque nem tudo o que nos ensinam na escola é verdade!

     Vamos agora aqui tecer alguns comentários acerca destas duas forças.

     Notemos, inicialmente, o enunciado da Lei da Gravitação Universal feita por Newton: “dois corpos com massa atraem-se na razão directa das suas massas e na razão inversa do quadrado da distância entre elas.”.

     Tomemos agora o enunciado da Lei de Coulomb para a Força Electromagnética: “dois corpos carregados electricamente exercem uma força proporcional às suas cargas e inversamente proporcional à distância entre eles.” Neste caso, a Lei tem algo mais para acrescentar: caso as cargas sejam opostas haverá atracção, caso contrário, haverá repulsão.

     Primeiramente, notemos a semelhança na estrutura das duas Leis: ambas dizem que a força é proporcional ao atributo relevante: massa para a Gravitação, carga eléctrica para a Electricidade; ambas compactuam com uma constante do meio, K constante dieléctrica, G constante gravitacional; e ambas variam na razão inversa do quadrado da distância.

     As duas fórmulas destas forças têm na realidade um padrão semelhante:

 

Fem = K. Q.Q

               r2

 

Fg  = G. m.m

              r2

    

     Será isto um acaso da Natureza?! A Natureza tem poucos acasos!

     Foi com base nesta simetria da Lei de Coulomb e da Lei de Newton que fez Einstein pensar que isto não poderia ser pura coincidência.

     Até ao fim da sua vida, Einstein tentou descrever todas as Forças da Natureza através de um formalismo de unificação. Levou anos a tentar levar a cabo esta unificação, que pudesse descrever todas as forças da Natureza através de uma só equação. Acreditou sempre, até ao seu último suspiro, que havia uma relação.

     Infelizmente, não teve a possibilidade de confirmar que há realmente uma relação! Einstein estava certo … mais uma vez.

     A verdade está toda inscrita no Grande Livro da Natureza.

     Façamos realçar as características assertivas destas duas Forças:

 

1º  No caso do Electromagnetismo pólos idênticos repelem-se

    ( o Electromagnetismo é naturalmente repulsivo );

     No caso da Gravitação pólos idênticos atraem-se

    ( a Gravidade é naturalmente atractiva ).

 

 2º No caso do Electromagnetismo há sempre um dipolo electromagnético

      ( não há monopolos magnéticos, sempre que se divide um íman, obtém- 

      -se  sempre um novo íman com dois polos );

      No  caso da  Gravitação, ocorre  o  inverso,  há  sempre  monopolos

      Gravitacionais.

     ( não há dipolos gravitacionais, sempre que dividimos uma massa não

      encontramos   massas   negativas   que   experimentem   repulsão

      gravitacional).

 

3º O que uma Força tem, a outra não tem;

    O que uma Força faz, a outra não faz.

 

     Será que se consegue obter a partir daqui algum padrão?!  

     Eu vejo um padrão.  Vocês não vêem o padrão?!

     Aqui não há simetria, pois não … há Assimetria!!

     Parece que há aqui escondido uma espécie de Algoritmo de Assimetria!

     Será que a Natureza também percebe um pouco de Informática?!

     Simetria … sempre que pronuncio esta palavra, não vos faz lembrar nada?      

     Assimetria … não faz passar nada no vosso pensamento?!

     Assimetria … Assimetria … Assimetria!!!

     Foi precisamente neste momento que no meu cérebro se fez luz, e todos os meus neurónios se acenderam em flash!

     Magnífico, soberbo, fenomenalmente simples!

     Mais uma pista: Uma nova ferramenta que os físicos inventaram para estudar as propriedades da Natureza chama-se Simetria.

     Como todos sabem, o conceito vulgar de simetria consiste na reflexão de um objecto em frente a um espelho plano. Um objecto está relacionado com a sua imagem no espelho.

     Num objecto simétrico, uma esfera por exemplo, a sua reflexão apresenta exactamente as mesmas características que o objecto original e mesmo que tentemos efectuar qualquer movimento de rotação no objecto original, a sua imagem no espelho não se altera. Isto significa que essa transformação não conduziu a quaisquer diferenças na imagem analisada.

     E este é considerado como um exemplo de Simetria Geométrica, contudo, existem outros tipos de Simetria, mais abstractas, utilizadas por muitos físicos das partículas.

     O conceito de simetria aplica-se a certos processos na área da Física, cujo termo técnico é designado por Paridade ou Simetria.

     A simetria é importante nos processos físicos da Natureza; a quebra de simetria também.

     Praticamente todas as forças respeitam a simetria, menos uma que a quebra…

     Qual é a Força que se associa à Assimetria? Qual é a Força que não obedece à simetria no espelho?

     Deixo-vos a reflectir…

     Deixem-me reformular a pergunta. Com este cenário que vimos até agora, pergunto-vos:

     Qual poderia ser a Mãe de todas as Forças? A Força que esteve sempre presente, praticamente desde o início!?

     Pois está claro! Certamente estamos a referirmo-nos à Força Fraca.

     E o que é a Força Fraca?!

     É a Força responsável pela desintegração radioactiva. Correcto?

     Pois bem, a Força Fraca é a Força da Radiação!

     E não vos parece que uma Força de Radiação iria produzir novas Forças de Radiação … mais fracas … mas ainda assim de radiação?!

     Penso que aquilo que é necessário ponderar é o modo como, à partida, isto poderia ser possível.

     Tentemos desvendar qual o processo deste mecanismo.

     Retomemos o nosso exemplo da mutação neutrão-protão ou, mais precisamente, desintegração Beta.  

     A Natureza não pode inventar. Mas por exemplo, se eu tiver uma laranja, não posso inventar duas laranjas, mas posso dividir a minha laranja. Certo?!

     No processo de desintegração Beta a Natureza também não pode inventar, por isso, divide as suas propriedades.  

     No caso específico da mutação neutrão-protão tem-se:

  

    1º  Divisão da Massa:

 

massaneutrão = massaprotão + massaelectrão + massaneutrino

 

      2º Divisão da Carga:

 

carganeutrão = cargaprotão + cargaelectrão + carganeutrino

 

    

     Sabemos que há partículas mediadoras da Força Fraca que provocam esta transformação. São os Bosões W+ e W- e o Bosão Z0.

     Exactamente três partículas transmissoras! … muito interessante

     Na sua notação física correspondente tem-se:

                                

               

n0 = W+ + W- + Zo

                                

 

    n0 = p+  +  e-  +  vo

    

    

     A Natureza não desvenda de imediato todos os seus segredos! Será que conseguimos obter a partir daqui uma terceira divisão?

 

     3º  Divisão das … ?

 

     E se eu alterar isto assim:

 

ForçaFraca =   mp+  +  me-  + mvo

 

      E se eu me lembrar que preciso de saber de onde vem isto assim:

 

ForçaForte + ForçaElectromagnética + ForçaGravitacional

 

     E se eu reequacionar a equação e puser isto assim:

 

ForçaFraca  =  ForçaForte + ForçaElectromagnética + ForçaGravitacional

 

     Já vêem o padrão?!

     A Força Fraca divide a Massa … A Força Fraca divide as Cargas e …

 

A Força Fraca divide as FORÇAS!

 

     A Força Fraca, é fraca só de nome, pois ela é o pilar central de todas as Forças da Física!