06/11/2015

Teoria das Cordas

«Os teóricos das partículas estão actualmente preocupados com cordas e não com partículas. Dizem-nos que o mundo não é, afinal de contas, constituído de minúsculas entidades semelhantes a pontos ou bolas de bilhar em miniatura, mas unidades unidimensionais que fazem arcos à escala de Planck, com 10-33cm de diâmetro, cerca de 1020vezes mais pequenas do que um núcleo atómico. A escala em que estas cordas está para o átomo assim como o átomo está para o Sistema Solar.
A característica fundamental destas cordas é que elas não são consideradas unidimensionais no sentido comum do termo. Pelo contrário, envolvem oscilações em mais dimensões do que as três dimensões de espaço e uma de tempo que costumamos usar. Estas dimensões “extra”, embora essenciais para determinar as propriedades das cordas, estão ocultas da vista pela compactificação.
O exemplo usual de compactificação é imaginar uma mangueira vista de longe. Parece uma linha unidimensional. Mas, se observarmos de mais erto, veremos que é feita de uma folha bidimensional (que pode ondular de maneiras interessantes) que envolve a terceira dimensão. O mesmo truque pode ser usado matematicamente com qualquer número e dimensões, encolhendo-as e deixando visíveis apenas as conhecidas quatro dimensões.
Na teoria das cordas não há partículas diferentes, apenas estes minúsculos arcos de corda (que envolvem dez ou mais dimensões) vibrando de maneira diferentes. Tal como nós podemos tocar notas diferentes numa única corda de violino, fazendo-a vibrar de maneiras diferentes, uma espécie de vibrações de cordas deve corresponder a um electrão, outra a um quark, outra a um fotão, etc.
Então, em meados da década de 1990, surgiram as membranas (muitas vezes referida como a teoria M). Que aconteceria, se as cordas tivessem sido realmente enroladas a partir de uma falha ou membrana? A dimensão extra é imediatamente enrolada, pelo que a membrana se comporta de dez dimensões da teoria das cordas considerada até então teoria-padrão. A ideia é tomada a sério, porque a teoria M oferece um pacote único para descrever todas as forças e partículas da natureza. Anteriormente, havia várias versões diferentes da teoria das cordas, mas verifica-se que são todas manifestações de uma só teoria M. Uma grande recompensa pelo pequeno preço de acrescentar apenas mais uma dimensão à história.


CORDA CÓSMICA
Alguns modelos da origem do Universo a partir do Big Bang implicam que a matéria que sobejou do Big Bang pode ter congelado em tubos compridos e finos e ficado aprisionado. Esta matéria chama-se corda cósmica e, embora ninguém tenha ainda encontrado provas da sua existência, os físicos já determinaram as propriedades que ela deve ter, se alguma vez for descoberta.
O tubo que contém matéria proveniente do Big Bang será muito mais fino do que o mais fino cabelo – seriam necessário cem mil biliões de tubos destes colocados lado a lado para preencher o diâmetro de um único núcleo atómico. Mas embora seja tão estreito, cada centimetro da corda conteria o equivalente a dez mil biliões de toneladas de matéria comum. Assim, um arco de corda cósmico com uma circunferência de apenas um metro pesaria tanto como a Terra.
Se a corda cósmica existe, encontra-se sob a forma de arcos, porque se tivesse extremidades, a matéria congelada do Big Bang, que se encontra no seu interior, vazaria. A energia extrema da matéria no interior das cordas fá-las-ias ficarem tensas, procurando expandir-se, tal como uma fita elástica distendida. Agitar-se-iam e vibrariam ressoando como as cordas de uma guitarra, ao percorrerem o seu caminho através do Universo. Esta vibração extrairia  a energia dos arcos transformando a sua massa em pulsos de energia radiação gravitacional) e vazando-a para longe, eventualmente para o nada.
Num cenário especulativo mas intrigante, estes arcos supermaciços da corda, com anos-luz de diâmetro, podiam ter sido deixados pelo Big Bang. O intenso impulso gravitacional dos arcos teria atraído enormes nuvens de gás, que formou as galáxias que hoje vemos. Mas, quando as galáxias se formaram, a vibração dos arcos tê-los-ia paralisado, nada deixando atrás.as galáxias que vemos hoje podem comparar-se ao sorriso do gato de Cheshire, depois do corpo (a corda cósmica) se ter desvanecido.»

Extrato deO Pequeno Livro da Ciência - John Gribbin, 1999, Editora Bizâncio

Em física, a teoria das cordas é uma estrutura teórica em que as partículas de ponto como da física de partículas são substituídos por objetos unidimensionais denominados cordas. Na teoria das cordas, os diferentes tipos de partículas elementares observados surgem dos diferentes estados quânticos destas cordas. Além dos tipos de partículas postulados pelo modelo padrão da física de partículas, a teoria das cordas, incorpora naturalmente a gravidade, e por isso é uma candidata a uma Teoria de Tudo, um modelo matemático independente que descreve todas as forças fundamentais e as formas de matéria. Para além deste papel hipotético na física das partículas, a teoria das cordas tem uma ampla utilização como ferramenta teórica na física e lançou luz sobre muitos aspectos da teoria quântica de campos e gravidade quântica.
A primeira versão da teoria das cordas, denominada de teoria das cordas bosónica, era constituída apenas pela classe de partículas conhecidas como bosões, embora tenha sido a partir desta teoria que se desenvolveu a teoria das supercordas, que diz que uma conexão (uma "supersimetria") existe entre bosões e a classe de partículas chamadas fermiões. A teoria das cordas requer a existência de dimensões espaciais extras para sua consistência matemática. Em modelos físicos realistas construídos a partir da teoria das cordas estas dimensões extras são normalmente compactadas até atingirem escalas extremamente pequenas.


A teoria das cordas foi estudada pela primeira vez no final dos anos 1960 como uma teoria da força nuclear forte, antes de ser abandonada em favor da teoria da cromodinâmica quântica. Posteriormente, percebeu-se que as mesmas propriedades que tornavam a teoria das cordas inadequados como uma teoria da física nuclear, faziam dela uma candidata excelente para uma teoria quântica da gravidade.
Foram desenvolvidas cinco teorias de cordas consistentes antes de se se compreender, em meados de 1990, que essas teorias poderiam ser obtidas em diferentes limites de uma única teoria, de onze dimensões: A Teoria-M.
Muitos físicos teóricos (entre eles Stephen Hawking, Edward Witten, e Juan Maldacena) acreditam que a teoria das cordas é um passo para a descrição correta fundamental da natureza. Deve-se ao facto de a teoria das cordas permitir a combinação consistente da teoria quântica de campos e da relatividade geral, concorda com idéias gerais da gravitação quântica, tais como o princípio holográfico e a termodinâmica dos buracos negros, e porque passou muitos testes não-triviais da sua consistência interna. De acordo com Hawking, em particular, "a teoria-M é o único candidato para uma teoria completa do universo". Outros físicos, como Richard Feynman, Roger Penrose e Sheldon Glashow Lee, têm criticado a teoria das cordas por esta não fornecer previsões experimentais inovadoras em escalas de energia acessíveis e dizem que é um fracasso como uma teoria de tudo.

Visão geral

A ideia para o ponto de partida da teoria das cordas é de que as partículas de ponto, da Física de Partículas elementares, também podem ser modelados como objectos unidimensionais denominados cordas. De acordo com a teoria das cordas, as cordas podem oscilar de várias maneiras. Em escalas de distâncias maiores que o raio da corda, cada modo de oscilação dá origem a uma espécie diferente de partícula, com massa, carga e outras propriedades determinadas pela dinâmica da corda. A divisão e recombinação das sequências correspondem à emissão e absorção de partículas, dando origem às interações entre as partículas. Uma analogia para os modos de vibração das cordas é a produção de uma corda de violão de várias notas musicais distintas. Nesta analogia, as notas diferentes correspondem a diferentes partículas.
Na teoria das cordas, cada um dos modos de oscilação da corda corresponde a um modo sem massa, partícula de spin-2. Esta partícula é designada de gravitão, uma vez que medeia uma força que tem as propriedades de gravidade. Uma vez que se acredita que a teoria das cordas é uma teoria da mecânica quântica, matematicamente consistente, a existência deste estado gravitão implica que a teoria das cordas seja uma teoria quântica de gravidade.
A teoria das cordas inclui cordas abertas, que têm duas extremidades distintas, e cordas fechadas, que formam um ciclo completo. Os dois tipos de cordas comportam-se de maneiras ligeiramente diferentes, dando origem a diferentes tipos de partículas. Por exemplo, todas as teorias de cordas têm modos de corda gravitacional fechadas, mas apenas às cordas abertas pode corresponder as partículas conhecidas como fotões, porque as duas extremidades de uma corda aberta podem sempre encontrar-se e conectar-se, formando uma cadeia fechada. Todas as teorias de cordas contêm cordas fechadas.
O modelo mais antigo de corda, a corda bosónica, só era constituída pela classe de partículas conhecidas como bosões. Este modelo descreve, a energias suficientemente baixas, uma teoria da gravidade quântica, que inclui também (se forem incluídas igualmente cordas abertas) bosões de calibre, como o fotão. No entanto, este modelo apresenta problemas. O que é mais significante é que a teoria tem uma instabilidade fundamental, que se acredita resultar na deterioração (pelo menos parcial) do próprio espaço-tempo. Além disso, tal o como o nome implica, o espectro de partículas contém somente bosões, partículas que, como o fótão, obedecem a regras específicas de comportamento. Grosso modo, os bosões são os constituintes da radiação, mas não da matéria, que é feita de fermiões. A investigação de como uma teoria das cordas pode incluir fermiões levou à invenção da supersimetria, uma relação matemática entre os bosões e os fermiões. As teorias de cordas que incluem vibrações fermiónicas são agora conhecidas como Teorias das Supercordas; têm sido descritos vários tipos, mas pensa-se actualmente que são todas os limites de outra teoria, a Teoria do Multiverso.
Uma vez que a teoria das cordas incorpora todas as interacções fundamentais, incluindo a gravidade, muitos físicos esperam que possa descrever totalmente o nosso universo, tornando-se assim numa Teoria de Tudo. Um dos objectivos da pesquisa actual na teoria das cordas é o de encontrar uma solução da teoria de que seja quantitativamente idêntica ao modelo padrão, com uma pequena constante cosmológica, que contenha a matéria escura e um mecanismo plausível para a inflação cósmica. Ainda não se sabe se a teoria das cordas tem uma solução deste tipo, nem se sabe quanta liberdade a teoria permite para escolher os pormenores.
Um dos desafios da teoria das cordas é que a teoria completa ainda não tem uma definição satisfatória em todas as circunstâncias. A dispersão das cordas tem uma definição mais directa ao usarem-se as técnicas da Teoria de Perturbação, mas não se sabe, em geral, como definir a teoria das cordas não-perturtivamente. Também não é claro se há qualquer princípio de que a teoria das cordas selecciona o seu estado de vácuo, a configuração do espaço-tempo que determina as propriedades do nosso universo.

Cordas

O movimento de um ponto-tipo partícula pode ser descrito por um desenho gráfico da sua posição em relação ao tempo. A imagem resultante mostra a linha do universo (world line) da partícula no espaço-tempo. De forma semelhante, pode-se desenhar um gráfico que descreve o progresso de uma corda conforme o tempo passa. A corda, que se parece com uma pequena linha, por si só, vai estender-se pela superfície bidimensional conhecida como a superfícies do universo (world sheets). Os diferentes modos de cordas (que dão origem a partículas diferentes, tais como o fotão ou o gravitão) aparecem como ondas sobre esta superfície.
Uma sequência fechada parece um pequeno circulo, pelo que a sua superfície do universo será semelhante a um tubo. Uma corda aberta parece um segmento com dois pontos, pelo que a sua superfície do universo será parecido com uma tira. Em linguagem mais matemática, são ambas superfícies de Riemann, a tira que tem um limite e a tipo-tubo.
As cordas podem juntar-se e dividir-se. Isto reflecte-se pela forma nas suas superfícies de universo, ou seja, pela sua topologia. Por exemplo, se uma corda fechada se separa, a sua superfície de universo irá ficar parecida com um único tubo a separar-se em dois. Esta topologia é geralmente referida como um par de calças. Se uma corda fechada se parte e mais tarde volta a ligar-se, a superfície de universo irá ficar com a forma de um tubo que se separou em dois e estas duas partes voltam a juntar-se num só tubo. Uma corda aberta fazendo a mesma coisa, terá uma superfície de universo que se parece com um anel ligado a duas tiras.
Na mecânica quântica, calcula-se a probabilidade de uma partícula-ponto de se propagar a partir de um ponto a outro através da soma de certas quantidades chamadas amplitudes de probabilidade. Cada amplitude está associada com uma superfície de universo diferente da partícula. Este processo de soma sobre todas as amplitudes das superfícies do universo possíveis é designada de integral de caminho. Na teoria das cordas, calculam-se as probabilidades de um modo semelhante, somando-se as quantidades associadas com as superfícies de universos, juntando uma configuração de cadeia inicial para uma configuração final. É neste sentido que a teoria das cordas se estende à teoria quântica de campos, substituindo partículas pontuais por cordas. Como na teoria quântica de campos, o comportamento clássico dos campos é determinada por uma acção funcional, que na teoria das cordas tanto pode ser a acção Nambu-Goto como a acção Polyakov.

Branas

Na teoria das cordas e teorias relacionadas, como as teorias de supergravidade, a brana é um objecto físico que generaliza a noção de uma partícula ponto a dimensões maiores. Por exemplo, uma partícula de ponto pode ser vista como uma brana de dimensão zero, enquanto uma sequência pode ser vista como uma brana de dimensão um. Também é possível considerar branas dimensionais mais elevadas. Na dimensão p, são designadas de p-branas. A palavra brana vem da palavra "membrana", que se refere a uma membrana bidimensional.
As branas são objectos dinâmicos que se podem propagar através do espaço-tempo de acordo com as regras da mecânica quântica. Têm massa e podem ter outros atributos, como carga. A p-brana estende um volume (p+1) dimensional no espaço-tempo, designado de volume de universo (world volume). Os físicos estudam muitas vezes campos análogos aos do campo electromagnético que estão no world volume de uma brana.
Na teoria das cordas, D-branas são uma classe importante de branas que surgem quando se consideram as cordas abertas. Como uma corda aberta se propaga através do espaço-tempo, os seus valores-limite são obrigados a sustentarem-se numa D-brana. A letra "D", no D-brana refere-se ao facto de se impor uma certa condição matemática no sistema conhecido como a condição de contorno de Dirichlet. O estudo das D-branas na teoria das cordas tem levado a resultados importantes, como a correspondência AdS/CFT, que lançou luz sobre muitos problemas da teoria quântica de campos.
As branas também são estudadas frequentemente a partir de um ponto de vista puramente matemático, uma vez que estão relacionadas a temas como simetria de espelho homological e geometria não-comutativa. Matematicamente, as branas podem ser representados como obje tos de certas categorias, como a categoria derivada de feixes coerentes sobre uma variedade de Calabi-Yau, ou a categoria de Fukaya.

Dualidades

Na física, o termo dualidade refere-se a uma situação em que dois sistemas físicos, aparentemente diferentes, vêm a mostrarem-se equivalentes de uma forma não trivial. Se duas teorias estão relacionados por uma dualidade, significa que uma teoria pode ser transformada de forma em que acaba como outra teoria. Diz-se então que as duas teorias são duais uma sobre a outra debaixo de transformação. Isto é, as duas teorias são diferentes descrições matemáticas para os mesmos fenómenos.
Além de fornecer um candidato para uma teoria do tudo, a teoria das cordas oferece muitos exemplos de dualidades entre diferentes teorias físicas e, portanto, pode ser usada como uma ferramenta para a compreensão das relações entre as diversas teorias.

S-, T-, e U-dualidade

Estas são dualidades entre teorias de cordas que relacionam, aparentemente, quantidades diferentes. Escalas de distância grandes e pequenas, bem como os pontos fortes e fracos de acoplamento, são quantidades que sempre marcaram limites muito distintos de comportamento, num sistema físico, nas físicas clássica e quântica. Mas as cordas podem desvanecer as diferenças entre o grande e o pequeno, o forte e o fraco, e é assim que estas cinco teorias muito diferentes acabam por se relacionar. A T-dualidade relaciona as escalas de distância pequenas e grandes entre as teorias de cordas, enquanto a S-dualidade relaciona as forças fortes e fracas de acoplamento entre as teorias de cordas. A U-dualidade liga a T-dualidade e a S-dualidade.

Teoria-M

Antes da década de 1990, os teóricos das cordas acreditavam que haviam cinco teorias de supercordas distintas: Tipo I, tipo II-A, tipo II-B, e os dois tipos da teoria das cordas heterótica (SO/32) e E8×E8). A ideia era que a partir destas cinco teorias candidatas, apenas uma era a verdadeira Teoria de Tudo, e que essa teoria era a única cujo baixo limite de energia, com dez dimensões espaço-temporais compactadas até quatro, correspondia à física observada no nosso mundo actual. Acredita-se, agora, que a imagem é incorreta e que as cinco teorias das supercordas estejam relacionadas umas com as outras pelas dualidades acima descritas. A existência destas dualidades sugere que as cinco teorias das cordas são, de facto, casos especiais de uma teoria mais fundamental chamada Teoria-M.

Teoria das Cordas
Tipo
Dimensões do
espaço-tempo
Detalhes
Bosónica
26
Só bosões, sem fermiões, i.e., só existem forças e não matéria. Cordas abertas e fechadas. Problema: existência de uma partícula imaginária, taquião, a qual representa uma instabilidade na teoria.
I
10
Supersimetria entre as forças e matéria, ambas com cordas abertas e fechadas. Inexistência de taquiões. O grupo de simetria é SO(32).
IIA
10
Supersimetria entre forças e matéria, com apenas cordas fechadas vinculadas às D-branas. Inexistência de taquiões. Fermiões sem massa não são quirais.
IIB
10
Supersimetria entre forças e matéria, com apenas cordas fechadas vinculadas a D-branas. Inexistência de taquiões. Fermiões sem massa quirais.
HO
10
Supersimetria entre forças e matéria, apenas com cordas fechadas.Sem taquiões. Heterótico, i.e, os movimentos direitos e esquerdo da corda divergem. O grupo simétrico é SO(32).
HE
10
Supersimetria entre forças e matéria, apenas com cordas fechadas. Sem taquiões. Heterótico. Grupo de simetria E8xE8.


Dimensões extras

Número de dimensões
Uma característica intrigante da teoria das cordas é que ela prediz dimensões extras. Na teoria das cordas clássica o número de dimensões não é fixa por qualquer critério de consistência. No entanto, para fazer uma teoria quântica consistente, é necessário que a teoria das cordas esteja contida num espaço-tempo da chamada "dimensão crítica": É preciso ter 26 dimensões espaço-temporais para a corda bosónica e 10 para a de supercordas. Isto é necessário para assegurar o desaparecimento da anomalia conformal da teoria de campo conformal da superfície de universo conformal. O entendimento actual indica que existem formas menos triviais de satisfazer este critério. Existem soluções cosmológicas numa variedade mais ampla de dimensionalidades e essas dimensões diferentes estão relacionadas por transições dinâmicas. De forma mais precisa, as dimensões são diferentes valores da "carga central efectiva", uma contagem de graus de liberdade que reduz a dimensionalidade em regimes curvos fracos.
Trata-se da Teoria-M, de dimensionalidade 11, que requer que o espaço-tempo tenha 11 dimensões, em oposição às usuais três dimensões espaciais mais a quarta dimensão do tempo. As teorias de cordas originais da década de 1980 descreviam casos especiais de teoria-M onde a décima primeira dimensão é um círculo muito pequeno ou uma linha, e se essas fórmulas são considerados como fundamentais, então a teoria das cordas requer 10 dimensões. Mas a teoria também descreve outros universos como o nosso, com quatro dimensões espaço-temporais observáveis, assim como universos com até 10 dimensões espaciais planas e também casos em que a posição de algumas das dimensões são descritas por uma série complexa, em vez de um número real. A noção da dimensão espaço-tempo não é fixa na teoria das cordas: É melhor pensar diferente em diferentes circunstâncias.
Nada nas teorias do electromagnetismo de Maxwell ou da relatividade de Einstein faz este tipo de previsões; essas teorias exigem físicos para inserir o número de dimensões manualmente e de forma arbitrária, e este número é fixo e independente da energia potencial. A teoria das cordas permite relacionar o número de dimensões para escalar a energia potencial. Em termos técnicos, isto acontece porque existe uma anomalia de calibre para cada número separado das dimensões previstas,e a anomalia de calibre pode ser combatida através da inclusão de energia potencial não trivial em equações para resolver o movimento. Além disso, a ausência de energia potencial na "dimensão crítica" explica porque as soluções de espaço-tempo planas são possíveis.



Isto pode ser melhor compreendido fazendo notar que um fotão incluído numa teoria consistente (tecnicamente, uma partícula que leva uma força relacionada com uma simetria de calibre ininterrupta) não deve ter massa. A massa do fotão que é prevista pela teoria das cordas depende da energia do modo da corda que representa o fótão. Esta energia inclui uma contribuição do efeito Casimir, ou seja, a partir das flutuações quânticas na corda. O tamanho desta contribuição depende do número de dimensões, uma vez que para um maior número de dimensões são possíveis um número maior de flutuações na posição da corda. Logo, o fotão num espaço-tempo plano não terá massa - e da consistência da teoria - só para um determinado número de dimensões. Quando o cálculo é feito, a dimensionalidade crítica não é quatro, como seria de se esperar (três eixos de espaço e uma de tempo). O subconjunto de X, é igual à relação de flutuações dos fotões de uma dimensão linear. O espaço plano da teoria das cordas é de dimensionalidade-26 no caso bosónico, enquanto que as Supercordas e teorias-M acabam por envolver 10 ou 11 dimensões para soluções planas. Na teoria das cordas bosónicas, as 26 dimensões vêm da equação Polyakov. A partir de qualquer dimensão superior a quatro, é necessário considerar a forma como estas são reduzidas a quatro dimensões do espaço-tempo.

Dimensões compactas

Foram propostos dois modos para resolver esta contradição aparente. A primeira é compactificar as dimensões extras, ou seja, as 6 ou 7 dimensões extras são tão pequenas a ponto de serem indetectáveis pelos meios actuais.
Para manter um grau elevado de supersimetria, esses espaços compactificados devem ser muito especiais, o que se reflete na sua holonomia. Uma variedade de dimensionalidade-6 deve ter uma estrutura SU(3), um caso particular deste (sem torção) é a holonomia SU(3), tornando-se num espaço de Calabi-Yau, e uma variedade de dimensionalidade-7 deve ter estrutura G2, com a holonomia G2 novamente sendo uma específicação. Estes espaços têm sido estudados na tentativa de relacionar a teoria das cordas com o Modelo Padrão de dimensionalidade-4, em parte devido à simplicidade computacional proporcionada pela suposição de supersimetria. Recentemente têm sido feitos progressos na construção de compactificações mais realistas, que excluem o grau de simetria de Calabi-Yau ou variedades G2.
Uma analogia padrão para isto é considerar o espaço multidimensional como uma mangueira de jardim. Se o tubo é visto a partir de uma distância suficiente, parece ter apenas uma dimensão, a do comprimento. Se se imaginar uma bola suficientemente pequena e inseri-la na mangueira, a bola irá-se mover mais ou menos numa única dimensão, pois o único movimento de relevância será aquele em que a bola percorre o comprimento da mangueira. No entanto, à medida que nos aproximamos da mangueira, descobre-se que esta contém uma segunda dimensão, a sua circunferência. Assim, uma formiga rastejando dentro dela irá-se mover em duas dimensões (e uma mosca iria-se mover em três dimensões). Esta "dimensão extra" é visível apenas dentro de uma faixa relativamente perto da mangueira, ou se se usarem objectos suficientemente pequenos. Da mesma forma, as dimensões extras compactas são apenas "visíveis" a distâncias extremamente curtas, ou usando partículas com comprimentos de onda muito curtos (da ordem do raio do dimensão compacta), que na mecânica quântica significa energias muito elevadas.

Cenário Universo-brana

Outra possibilidade é que nós estamos "presos" numa dimensão 3 +1 (três dimensões espaciais mais uma dimensão do tempo), um subespaço de todo o universo. Devidamente localizada, a matéria e os campos de calibre Yang-Mills vão existir normalmente, se o subespaço-tempo é um conjunto excepcional do universo maior. Estes "conjuntos excepcionais" são ubíquos nas n-dobras Calabi-Yau e podem ser descritos como subespaços sem deformações locais, semelhante a um vinco em numa folha de papel, a vizinhança deste é muito diferente do próprio subespaço excepcional. No entanto, até ao trabalho de Randall e Sundrum, não se sabia que a gravidade podia ser adequadamente localizada num subespaço-tempo. Além disso, o espaço-tempo pode ser estratificado 3+1, contendo estratos de várias dimensões, permitindo-nos habitar no estrato dimensional – estas geometrias ocorrem naturalmente nas compactificações Calabi-Yau. Tais sub-espaços são D-branas, logo estes modelos são conhecidos como cenários de universos-brana.

Efeito das dimensões ocultas

Em ambos os casos, a gravidade, actuando nas dimensões ocultas, afeta outras forças não-gravitacionais como o electromagnetismo. Na verdade, os primeiros trabalhos de Kaluza demonstraram que a relatividade geral prevê a existência de electromagnetismo em cinco dimensões. No entanto, por causa da natureza das variedades Calabi -Yau, não existem nenhumas forças novas a aparecer a partir das pequenas dimensões, mas a sua forma tem um efeito profundo sobre a forma como as forças entre as cadeias aparecerem no universo quadridimensional. Em princípio, portanto, é possível deduzir a natureza destas dimensões extras pela necessidade de coerência com o modelo padrão, mas isso ainda não é uma possibilidade prática. Também é possível extrair informações sobre as dimensões ocultas por testes de precisão da gravidade, mas até agora estes só têm colocado limites superiores do tamanho de tais dimensões ocultas.

Testabilidade e previsões experimentais
Apesar de uma grande quantidade de trabalho recente se ter focado a utilizar a teoria das cordas para construir modelos realistas da física de partículas, várias grandes dificuldades complicaram os esforços para testar os modelos com base na teoria das cordas. A mais significativa é o tamanho extremamente pequeno do comprimento de Planck, que é aquele que se espera estar perto do comprimento da corda (o tamanho característico de uma corda, onde cordas se tornam facilmente distinguíveis de partículas). Outro problema é o grande número de vácuos metaestáveis da teoria das cordas, o que pode ser suficientemente diversificado para acomodar quase todos os fenómenos que podem ser observados a baixas energias.

Cordas harmónicas

Uma previsão da teoria das cordas é a existência de cordas harmónicas. A energias suficientemente elevadas, a natureza tipo-corda de partículas tornar-se-ia óbvia. Deve haver cópias mais pesadas de todas as partículas, que correspondem a vibrações harmónicas mais elevadas da corda. Ainda não é claro o quão elevadas estas energias são. Na maioria dos modelos de cordas convencionais, seriam próximos dos valores da energia de Planck, que são 1014 vezes mais elevadas do que as energias acessíveis ao acelerador de partículas LHC, o que torna impossível de testar estas previsões em qualquer acelerador num futuro próximo. No entanto, nos modelos com dimensões extras, poderiam ser potencialmente produzidas no LHC, ou a energias não muito distancias do seu alcance.

Cosmologia

De acordo com o entendimento actual da teoria das cordas, esta faz uma série de previsões para a estrutura do universo quando considerado a escalas maiores. Muitas fases da teoria das cordas têm energias de vácuo positivas muito elevadas. As regiões do universo que se encontram em tal fase irão sofrer uma rápida expansão inflacionaria num processo conhecido como inflação eterna. Como tal, a teoria prevê que a maior parte do universo está com uma rápida inflação. No entanto, estas fases expansionárias não são estáveis e podem decair pela nucleação das bolhas de baixa energia de vácuo. Uma vez que a nossa região do universo não está em rápida expansão, a teoria das cordas prevê que nos encontramos numa dessas bolhas. A curvatura espacial do universo dentro das bolhas que se forma devido a este processo, é negativa – uma predição testável. Além disso, eventualmente irão-se gerar novas bolhas no vácuo aparente e colidir com ele. Estas colisões levam a potenciais impressões observáveis em cosmologia. No entanto é possível que nenhum destes fenómenos seja observado se a curvatura espacial for demasiado pequena e as colisões demasiado raras.
Debaixo de certas condições, cordas fundamentais produzidas no fim, ou próximo do fim, podem ser "esticadas" até proporções astronómicas. Estas cordas cósmicas poderiam ser observadas de diversas formas, por exemplo pelos seus efeitos gravitacionais de lente. No entanto, certas teorias de campo também prevêem o surgimento de cordas dos defeitos topológicos na configuração do campo.

Supersimetria

Se confirmada experimentalmente, a supersimetria, poderia ser considerada igualmente uma evidência circunstancial, porque todas as teorias de cordas consistentes são supersimétricas. No entanto, a ausência de partículas supersimétricas nas energias acessíveis ao LHC não iriam necessariamente refutar a teoria das cordas, uma vez que a escala de energia a que a supersimetria é quebrada poderia estar muito acima da faixa do acelerador.
Correspondência AdS/CFT
A teoria de correspondência conformal de campo anti-de Sitter (AdS/CFT) é uma relação que diz que a teoria das cordas é em certos casos equivalente a uma teoria quântica de campos. Mais precisamente, considera-se corda, ou teoria M, num fundo anti-de Sitter. Isto significa que a geometria do espaço-tempo é obtida através da perturbação de uma certa solução na equação de Einstein no vácuo. Neste cenário, é possível definir uma noção de "fronteira" do espaço-tempo. Os estados de correspondência AdS/CFT deste limite pode ser considerado como o "espaço-tempo" para uma teoria quântica de campos, e esta teoria de campo é equivalente à teoria gravitacional em massa no sentido de que há um "dicionário" para traduzir os cálculos numa teoria em cálculos noutra teoria.

Aplicações à cromodinâmica quântica

Uma vez que a teoria das cordas se relaciona com a teoria quântica do campo comum, a correspondência AdS/CFT pode ser usada como uma ferramenta teórica para fazer cálculos na teoria quântica de campos. Por exemplo, a correspondência tem sido usada para estudar o plasma de quarks-glúões, um estado exótico da matéria produzida em aceleradores de partículas.
A física do plasma de quarks-glúões é regida pela cromodinâmica quântica, a teoria fundamental da força nuclear forte, mas essa teoria é matematicamente dificil de tratar em problemas que envolvam o plasma de quarks-glúões. A fim de entender certas propriedades do plasma de quarks-glúões, os teóricos, portanto fezem uso da correspondência AdS/CFT. Uma versão desta correspondência relaciona a teoria das cordas a uma determinada teoria de calibre supersimétrico chamado Super teoria de Yang-Mills N=4. A última teoria fornece uma boa aproximação para a cromodinâmica quântica. Assim, é possível traduzir os problemas que envolvem o plasma quark-glúão em problemas de teoria das cordas que são mais tratáveis. Usando estes métodos, os teóricos têm calculado a viscosidade de cisalhamento do plasma dos quarks-glúões. Em 2008, estas previsões foram confirmadas na Relativistic Heavy Ion Collider no Brookhaven National Laboratory.

Aplicações em física de matéria condensada

Além disso, os métodos de teoria das cordas têm sido aplicados a problemas da física de matéria condensada. Certos sistemas de matéria condensada são difíceis de entender, quando utilizados os métodos usuais da teoria quântica de campos, e a correspondência AdS/CFT pode permitir aos físicos entenderem melhor estes sistemas, descrevendo-os na linguagem da teoria das cordas. Teve-se algum sucesso ao métodos da teoria de cadeia para descrever a transição de um superfluido de um isolador.

Ligações com a matemática
Além de influenciar a pesquisa na física teórica, a teoria das cordas tem estimulado uma série de grandes desenvolvimentos na matemática pura. Como muitas ideias da física teórica em desenvolvimento, a teoria das cordas não dispõe actualmente de uma formulação matemática rigorosa em que todos os seus conceitos possam ser definidos com precisão. Como resultado, os físicos que estudam a teoria das cordas são muitas vezes guiados pela intuição física ao conjecturarem relações entre as aparentemente diferentes estruturas matemáticas que são utilizadas para formalizar as diferentes partes da teoria. Posteriormente estas conjecturas são provadas por matemáticos, e, desta forma, a teoria das cordas tem servido como fonte de novas ideias na matemática pura.

Simetria de espelho

Uma das maneiras em que a teoria das cordas influenciou a matemática foi através da descoberta da simetria de espelho. Na teoria das cordas, a forma das dimensões espaciais não observadas são normalmente codificadas em objectos matemáticos chamados variedades de Calabi-Yau. Estes são de interesse na matemática pura, e podem ser usados para construir modelos realistas da física da teoria das cordas. Na década de 1980, percebeu-se que dado um tal modelo físico, não era possível reconstruir com exclusividade uma variedade Calabi-Yau correspondente. Em vez disso, verificou-se que há duas variedades de Calabi-Yau que dão origem à mesmo física. Estas variedades são referidas como sendo o "espelho" um do outro. A existência desta relação de simetria-espelho entre as diferentes variedades de Calabi-Yau tem consequências matemáticas significativas, pois permite aos matemáticos resolverem muitos problemas da geometria algébrica enumerativa. Hoje os matemáticos ainda trabalham para desenvolver uma compreensão matemática da simetria de espelho com base na intuição dos físicos.
Algebra de operadores vértice
Além de espelhar simetria, as aplicações da teoria das cordas na matemática pura incluem os resultados da teoria de álgebras de operadores de vértice. Por exemplo, as ideias da teoria das cordas foram usados por Richard Borcherds, em 1992, para provar a conjectura monstrous moonshine relacionando o grupo monstrous (a construção provenientes da teoria dos grupos, um ramo da álgebra) e funções modulares (uma classe de funções que são importantes na teoria de números).

História

Os primeiros resultados
Algumas das estruturas reintroduzidas pela teoria das cordas surgiu mais cedo, pela primeira vez, como parte do programa de unificação clássica iniciada por Albert Einstein. A primeira pessoa a adicionar uma quinta dimensão à relatividade geral foi o matemático alemão Theodor Kaluza em 1919, que observou que a gravidade em cinco dimensões descrevia tanto a gravidade e o electromagnetismo em quatro. Em 1926, o físico sueco Oskar Klein deu uma interpretação física da dimensão não observável - estava enrolada num pequeno círculo. Einstein introduziu um tensor métrico não simétrico, enquanto que muito mais tarde Brans e Dicke acrescentaram uma componente escalar à gravidade. Estas ideias seriam revividas dentro da teoria das cordas, onde são exigidas por obrigação de consistência.
A teoria das cordas foi originalmente desenvolvida durante a década de 1960 e início de 1970 como uma teoria de hadrões nunca bem sucedida, as partículas subatómicas, como o prótão e neutrão que sofrem a interacção forte. Na década de 1960, Geoffrey Chew e Steven Frautschi descobriram que os mesões formam famílias chamadas trajectórias de Regge com massas relacionadas com spins de uma forma que foi mais tarde entendida por Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen e Leonard Susskind como a relação esperada por cordas rotativas. Chew defendeu, fazendo uma teoria para as interacções entre estas trajectórias, que estas cordas não eram compostas por qualquer partícula fundamental, mas que construíam as suas interacções a partir de condições de auto-consistência na matriz-S.
A abordagem matriz-S foi iniciada por Werner Heisenberg em 1940 como uma forma de construir uma teoria que não se baseava nas noções locais de espaço e tempo, o que Heisenberg acreditava quebrar à escala nuclear. Embora a escala estivesse longe por várias ordens de magnitude, a abordagem ele defendia era ideal para uma teoria quântica da gravidade.
Ao trabalharem com dados experimentais, R. Dolen , D. Horn e C. Schmid desenvolveram algumas regras de soma para a troca de hadrões. Quando uma partícula e anti-partícula se dispersam, podem ser trocadas partículas virtuais por duas formas qualitativamente diferentes. No canal-s, as duas partículas aniquilam-se para formar estados intermediários temporários que acabam no estado final das partículas. No canal-t, as partículas trocam estados intermediários por emissão e absorção. Na teoria de campo, as duas contribuições somam-se, um dando uma contribuição contínua de fundo, os outros picos em certas energias. Nos dados, ficou claro que os picos estavam a roubar ao fundo - os autores deram a interpretação de que a contribuição canal-t foi dual para o canal-s, ou seja, ambos descreviam toda a amplitude e incluíam o outro.
O resultado foi amplamente divulgado por Murray Gell-Mann, levando Gabriele Veneziano a construir uma amplitude de espalhamento que tinha a propriedade da dualidade Dolen-Horn-Schmid, mais tarde renomeada dualidade da superfície do universo (world sheet duality). A amplitude precisava de pólos onde as partículas aparecessem, em trajectórias rectilíneas, e há uma função matemática especial cujos pólos são uniformemente espaçados a meio da linha – a função Gama – que era muito usada em linhas rectas, com resíduos geralmente positivos, que obedecia à dualidade e tinha a escala Regge apropriada a altas energias. A amplitude podia ajustar os dados dos quase-feixes de dispersão assim como outros acessos do tipo Regge, e tinha uma representação integral sugestiva de que poderia ser usada para a generalização.
Ao longo dos próximos anos, centenas de físicos trabalharam para completar o programa de inicialização para este modelo, com muitas surpresas. Veneziano descobriu que, para a amplitude de espalhamento descrever a dispersão de uma partícula que aparece na teoria, uma condição de auto-consistência óbvia, a partícula mais leve devia ser um taquião. Miguel Virasoro e Joel Shapiro encontraram uma amplitude diferente, agora entendida como sendo a de cordas fechadas, enquanto Ziro Koba e Holger Nielsen generalizaram a representação integral de Veneziano à dispersão de multiparticulas. Veneziano e Sergio Fubini introduziram um formalismo operador para calcular as amplitudes de espalhamento de que foi um precursor da teoria conformal das superfícies de universo, enquanto Virasoro entendeu como remover os pólos com resíduos de sinal errado, usando uma restrição sobre os estados, Claud Lovelace calculou uma amplitude de loop, e observou que existia uma incoerência a menos que a dimensão da teoria seja 26. Charles Thorn, Peter Goddard e Richard Brower provaram que não há estados mal-sinalizados propagando em dimensões menores ou iguais a 26 .
Em 1969, Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen e Leonard Susskind reconheceram que a teoria poderia ser dada numa descrição do espaço e no tempo em termos de cordas. As amplitudes de espalhamento foram obtidas de forma sistemática do princípio de acção por Peter Goddard, Jeffrey Goldstone, Claudio Rebbi e Charles Thorn, dando uma imagem de espaço-tempo para os operadores de vértice introduzidos por Veneziano e Fubini e uma interpretação geométrica para as condições Virasoro.
Em 1970, Pierre Ramond adicionou fermiões ao modelo, o que o levou a formular uma supersimetria bidimensional para cancelar os estados errados de inscrição. Pouco tempo depois, John Schwarz e André Neveu acrescentaram outro sector com a teoria de Fermi. Nas teorias de fermiões, a dimensão crítica era 10. Stanley Mandelstam formulara uma teoria conformal de superfície do universo, tanto para o caso de Bose como para o de Fermi, dando um caminho-integral à teoria de campo bidimensional para gerar o formalismo do operador. Michio Kaku e Keiji Kikkawa deram uma formulação diferente da corda bosónica, como um caminho de campo de cordas, com um número infinito de tipos de partículas e com campos tomando valores e não em pontos, mas em laços e curvas.
Em 1974, Tamiaki Yoneya descobriu que todas as teorias de cordas conhecidas incluíam um spin-2 partículas sem massa que obedeciam as identidades Ward corretas de forma a serem um gravitão. John Schwarz e Joel Scherk chegaram à mesma conclusão e deram o salto ousado ao sugerir que a teoria das cordas era uma teoria da gravidade e não uma teoria de hadrões. Reintroduziram a teoria Kaluza-Klein, como forma de dar sentido às dimensões extras. Ao mesmo tempo, a cromodinâmica quântica foi reconhecida como a teoria correta dos hadrões, deslocando a atenção dos físicos e, aparentemente, deixando o programa de inicialização na lata de lixo da história.
A teoria das cordas finalmente conseguiu sair da lata de lixo, mas na década seguinte, todo o trabalho sobre a teoria foi completamente ignorado. Ainda assim, a teoria continuou a desenvolver-se a um ritmo constante, graças ao trabalho de um punhado de devotos. Ferdinando Gliozzi, Joel Scherk e David Olive compreenderam em 1976 que as cordas Ramond e Neveu Schwarz originais eram separadamente inconsistente e precisavam de ser combinadas. A teoria resultante não tinha taquiões e foi provada a supersimetria do espaço-tempo por John Schwarz e Michael Green, em 1981. No mesmo ano, Alexander Polyakov deu à teoria um caminho moderno de formulação integrante, e passou a desenvolver extensivamente a teoria de campo conformado. Em 1979, Daniel Friedan mostrou que as equações de movimentos da teoria das cordas, que são generalizações das equações de Einstein da relatividade geral, surgem a partir das equações do grupo de renormalização para a teoria do campo bidimensional. Schwarz e Green descobriram a dualidade-T e construíram duas teorias de supercordas - IIA e IIB relacionados pela dualidade-T e as teorias do tipo I, com cordas abertas. As condições de consistência tinham sido tão fortes, que toda a teoria foi determinada quase exclusivamente com apenas algumas escolhas discretas.

Primeira revolução das supercordas
No início de 1980, Edward Witten descobriu que a maioria das teorias da gravidade quântica não poderia acomodar fermiões quirais como o neutrino. Isso levou-o, em colaboração com Luis Alvarez-Gaume a estudar as violações das leis de conservação nas teorias de gravidade com anomalias, concluindo que o tipo I da teorias de cordas eram inconsistentes. Green e Schwarz descobriram uma contribuição para a anomalia que Witten e Alvarez-Gaume não tinham visto, que restringiu o grupo de calibre do tipo da teoria das cordas a ser SO(32). Ao começar a entender este cálculo, Edward Witten convenceu-se de que a teoria das cordas era realmente uma teoria consistente da gravidade, e tornou-se um defensor de alto perfil. Seguindo o exemplo de Witten, entre 1984 e 1986, centenas de físicos começaram a trabalhar neste campo, e isso às vezes é chamada a primeira revolução das supercordas.
Durante este período, David Gross, Jeffrey Harvey, Emil Martinec e Ryan Rohm descobriram as cordas heteróticas. O grupo de calibre dessas cordas fechadas foram duas cópias do E8, e qualquer cópia poderia facilmente e, naturalmente, incluir o modelo padrão. Philip Candelas, Gary Horowitz, Andrew Strominger e Edward Witten descobriram que as variedades de Calabi-Yau são as compactificações que preservam um valor realista da supersimetria, enquanto Lance Dixon e outros trabalharam além das propriedades físicas das orbifolds, singularidades geométricas permitidas na teoria das cordas. Cumrun Vafa generaliou as dualidades-T de círculos para variedades (matemáticas) arbitrárias, criando o campo matemático de espelho simetria. Daniel Friedan, Emil Martinec e Stephen Shenker desenvolveram a quantização covariante das supercordas usando técnicas de teoria de campo conformes. David Gross e Vipul Periwal descobriu que a teoria das cordas de perturbação era divergente. Stephen Shenker mostrou que divergiam muito mais rápido do que na teoria de campo, sugerindo que estavam a faltar novos objectos não-perturbativos.
Na década de 1990, Joseph Polchinski descobriu que a teoria requer objectos de dimensões superiores, chamados D-branas e identificou-as com as soluções de buracos negros de supergravidade. Entendeu-se que estas seriam os novos objectos sugeridos pelas divergências perturbativas e abriram um novo campo com uma estrutura matemática extremamente rica. Rapidamente se tornou óbvio que as D-branas e outras p-branas, não só cordas, formavam a matéria da teoria das cordas, e a interpretação física das cordas e branas foi revelada – são um tipo de buraco negro. Leonard Susskind incorporou o princípio holográfico de Gerardus 't Hooft à teoria de cordas, identificando os longos estados de cordas altamente excitados com os estados térmicos comuns de buracos negros. Como sugerido por 't Hooft, as flutuações do horizonte dos buracos negros, a teoria da superficie do universo ou da teoria do volume do universo, descreve não só os graus de liberdade dos buraco negros, mas todos os objectos próximos também.

Segunda revolução das supercordas
Em 1995, na conferência anual dos teóricos das cordas da Universidade do Sul da Califórnia (USC), Edward Witten fez um discurso sobre a teoria das cordas que, em essência, uniu as cinco teorias das cordas que existiam na época,dando origem a uma nova teoria dimensional-11 chamada teoria-M. A Teoria-M também foi prefigurado na obra de Paul Townsend aproximadamente ao mesmo tempo. A onda de actividade que começou neste momento é às vezes designada de segunda revolução das supercordas.
Durante este período, Tom Banks, Willy Fischler, Stephen Shenker e Leonard Susskind formularam a teoria da matriz, uma descrição holográfica completa da teoria-M usando branas IIA D0. Esta foi a primeira definição da teoria das cordas que foi totalmente não-perturbativa e uma realização matemática concreta do princípio holográfico. É um exemplo de um indicador da dualidade gravidade calibrada e actualmente é entendida como sendo um caso especial da correspondência AdS/FT. Andrew Strominger e Cumrun Vafa calcularam a entropia de determinadas configurações das D-branas e encontraram acordo com a resposta semi-clássica para os buracos negros extremamente carregados. Petr Hořava e Witten encontraram a formulação das onze dimensões das teorias das cordas heteróticas, mostrando que as orbifolds resolvem o problema da quiralidade. Witten observou que a descrição eficaz da física das D-branas a baixas energias é feita por uma teoria de calibre supersimétrico, e encontrou interpretações geométricas de estruturas matemáticas na teoria de calibre que ele e Nathan Seiberg já haviam descoberto em termos da localização das branas.
Em 1997, Juan Maldacena observou que as excitações de baixa energia de uma teoria perto de um buraco negro consistem em objectos próximos do horizonte, o que para buracos negros extremamente carregados é parecido com o espaço anti-de Sitter. Observou que neste limite a teoria de calibre descreve as excitações das cordas perto das branas. Então, Maldacena hipotizou que a teoria das cordas na geometria perto do horizonte de um extremo carregado de um buraco negro, uma esfera espacial anti-de Sitter com fluxo, é igualmente bem descrita pela baixa energia limitante da teoria de calibre, a teoria Yang-Mills simétrica N=4. Esta hipótese, que é chamada de correspondência AdS/CFT, veio a ser desenvolvida por Steven Gubser, Igor Klebanov e Alexander Polyakov, e por Edward Witten, e é actualmente bem aceite. É uma realização concreta do principio holográfico, que tem implicações de longo alcance para os buracos negros, localidade e informações em física, assim como a natureza das interacções gravitacionais. Através desta relação, mostrou-se que a teoria das cordas está relacionada com as teorias de calibre como a cromodinâmica quântica e isto levou a um aprofundamento do entendimento do comportamento dos hadrões, trazendo a teoria das cordas de volta às suas raízes.


As críticas

Alguns críticos da teoria das cordas dizem que é um fracasso como uma teoria de tudo. Alguns críticos notáveis incluem Peter Woit, Lee Smolin, Philip Warren Anderson, Sheldon Glashow, Lawrence Krauss, e Carlo Rovelli. Algumas críticas comuns incluem:
  1. São necessárias energias muito elevadas para testar a gravidade quântica;
  2. Há falta de especificidade nas previsões, devido ao grande número de soluções possíveis;
  3. Falta de independência do fundo.
    1. Altas energias
    Acredita-se que qualquer teoria da gravidade quântica iria exigir energias extremamente altas para ser investigada directamente, superior em ordens de magnitude do que aqueles que as experiências actuais, como o Large Hadron Collider podem atingir. Isto deve-se porque as próprias cordas devem ser apenas ligeiramente maiores do que o comprimento de Planck, que é de vinte ordens de grandeza menor do que o raio de um protão, e são necessárias energias muito elevadas para sondar escalas de comprimento pequenas. De um modo geral, a gravidade quântica é difícil de testar porque a gravidade é muito mais fraca que as outras forças e porque os efeitos quânticos são controlados por h a constante de Planck, um valor muito pequeno. Como resultado, os efeitos da gravidade quântica são extremamente fracos.

    2.Número de soluções
    A teoria das cordas tal como é entendida actualmente, apresenta um grande número de soluções, chamadas vácuos de corda, os quais podem ser suficientemente diversificados para acomodar quase todos os fenómenos que podem ser observados a energias mais baixas.
    A estrutura de vácuo da teoria, denominada de a paisagem da teoria das cordas (ou a porção antrópica de vácuos da teoria das cordas), não é bem compreendida. A teoria das cordas contém um número infinito de vácuos distintos meta- estáveis, e talvez 10.520 destes ou mais correspondam a um universo mais ou menos semelhante ao nosso, com quatro dimensões, uma escala de Planck elevada, grupos de calibre, e fermiões quirais. Cada uma destas corresponde a um universo possível diferente, com um conjunto diferente de partículas e de forças. Qual princípio, se algum, a ser utilizado para seleccionar entre estes vácuos é uma questão em aberto. Embora não existam parâmetros contínuos na teoria, há um conjunto muito grande de universos possíveis, os quais podem ser radicalmente diferentes uns dos outros. Sugere-se também que a paisagem é rodeada por um ainda maior vasto pântano de teorias de campo consistentes semiclássicas eficazes, que são realmente inconsistente.
    Alguns físicos acreditam que se trata de algo positivo, pois pode permitir uma explicação antrópica natural dos valores observados das constantes físicas, em particular o pequeno valor da constante cosmológica. O argumento é de que a maioria dos universos contêm valores para constantes físicas que não levam a universos habitáveis (pelo menos para os seres humanos), e acontece que nós nos localizamos no universo "mais amigável". Este princípio já é utilizado para explicar a existência da vida na Terra como resultado de uma órbita favorável à vida em torno do sol de tamanho médio, entre um número infinito de possíveis órbitas (bem como um local relativamente estável na galáxia).

    3. Independência de Fundo
    Uma crítica independente e mais velha da teoria das cordas é que é uma teoria de cordas dependente do fundo - descreve expansões do espaço-tempo perturbativos sobre fundos fixos, o que significa que os cálculos matemáticos na teoria dependem de pré-selecção de um fundo como um ponto de partida. Isso ocorre porque, como muitas teorias quânticas de campos, muito da teoria das cordas ainda só é formulado perturbativamente, como uma série de aproximações divergentes. Embora a teoria, definida como uma expansão perturbativa num fundo fixo, não é um fundo independente, tem algumas características que sugerem abordagens não-perturbativas seriam independente do fundo - as mudanças de topologia são um processo estabelecido na teoria das cordas, e a troca de gravitões é equivalente a uma mudança no fundo. Uma vez que existem correcções dinâmicas ao espaço-tempo de fundo na teoria perturbativa, seria de esperar que o espaço-tempo fosse dinâmico na teoria não perturbativa igualmente, uma vez que teriam de prever o mesmo espaço-tempo.
    Esta crítica foi abordada, em certa medida, pela dualidade AdS/CFT, que se acredita fornecer uma definição completa, não- perturbativa da teoria das cordas em espaços-tempos com assimptóticas espaciais anti-de Sitter. No entanto, uma definição não- perturbativa da teoria do espaço-tempo em fundos arbitrários ainda está em falta. Alguns esperam que a teoria-M, ou um tratamento não-perturbativa da teoria das cordas (como "teoria de campo de corda aberta de fundo independente") terá uma formulação independente de fundo.




    Fontes
    O Pequeno Livro da Ciência - John Gribbin, 1999, Editora Bizâncio
    http://en.wikipedia.org/wiki/String_theory


    Desejo

    «O condenado à morte deixou transparecer uma alegria comovida ao saber do indulto. Mas ao cabo de algum tempo, acentuando-se as melhora...