Uma nova teoria propõe a gravidade não é uma força fundamental, mas emerge das interações eletromagnéticas quânticas, potencialmente remodelando nossa visão do próprio espaço -tempo.
Um novo olhar sobre a gravidade desafia as suposições de longa data sobre uma das forças mais familiares e intrigantes da natureza. Em um novo estudo, dois pesquisadores argumentam que a atração gravitacional não é uma força básica, mas um efeito que emerge de processos quânticos mais profundos ligados ao eletromagnetismo. Se confirmado, a teoria poderia ajudar a explicar os mistérios que há muito resistiram aos modelos padrão – incluindo as origens da matéria escura e a energia que acelera a expansão do universo.
O trabalho, publicado em Journal of Physics Communicationsreimagina a gravidade não como uma força costurada no tecido do espaço-tempo, mas como algo que surge do comportamento de nível quântico da matéria comum. Ruth Kastner, da Universidade de Maryland, e Andreas Schlatter, no The Quantum Institute, em Nova York, desenvolveram uma estrutura na qual o espaço e o tempo em si não são fundamentais, mas resultam de interações eletromagnéticas entre sistemas carregados como átomos e moléculas.
Espaço -tempo de trocas de fótons
“A criação de um fóton real cria ‘o tecido do espaço -tempo’, dando origem a eventos do espaço -tempo e sua conexão estrutural; a saber, o evento de emissão, o evento de absorção e o fóton real que os vincula”, disse Kastner. “Em suma, eventos espaciais, juntamente com suas conexões estruturais, emergem dessas transações”.
Eles ocorrem quando átomos ou moléculas emitem e absorvem fótons – as partículas de luz que carregam a força eletromagnética. De acordo com a teoria, cada transação gera um par de eventos no espaço -tempo, costurando efetivamente uma rede de relacionamentos que formamos o que percebemos como espaço e tempo.
A idéia se baseia nos esforços anteriores para repensar a gravidade como um fenômeno emergente – um efeito que surge de processos físicos mais básicos, em vez de uma força por conta própria. Nesta figura, a aparente curvatura do espaço-tempo descrita pela relatividade geral de Einstein não é uma característica fundamental do universo, mas um resultado em larga escala de interações subjacentes entre a matéria e o campo eletromagnético.
“As transações constituem” medições “na teoria quântica”, explicou Kastner. “Os graus fundamentais de liberdade que sustentam os eventos emergentes do espaço -tempo são sistemas ligados a componentes carregados, como átomos e moléculas – esses são os emissores e absorvedores – e também o campo eletromagnético, o meio de transações”.
Da termodinâmica à gravidade
Uma das implicações mais intrigantes dessa abordagem é sua capacidade de reproduzir as principais previsões da relatividade geral – incluindo a atração gravitacional entre corpos maciços – sem invocar a gravidade como uma força distinta. Em vez disso, os pesquisadores aplicam os princípios da termodinâmica, particularmente o conceito de entropia, para explicar por que a matéria atrai outra questão.
A entropia, que é frequentemente descrita como uma medida de desordem, reflete o número de possíveis arranjos microscópicos que dão origem ao mesmo estado em larga escala. Na nova estrutura, os muitos estados quânticos de átomos e moléculas – juntamente com os fótons que emitem – definem a entropia de um sistema. À medida que a massa aumenta, o mesmo ocorre com o número desses estados, aumentando a probabilidade de interações e, assim, gerando a força que interpretamos como gravidade.
“Objetos com massa, sendo compostos de componentes de transação, fornecem ‘combustível’ para transações”, disse Kastner. “Quando quantificamos esse combustível transacional em termos de temperatura e as possíveis posições para massas, o potencial gravitacional é o resultado”.
Repensando a matéria escura e a energia escura
Os pesquisadores sugerem que essa descrição baseada em entropia é naturalmente responsável por fenômenos que há muito desafiam as teorias convencionais. Isso inclui o movimento inexplicável das estrelas nas galáxias, o que levou à idéia de matéria escura invisível e à aparente aceleração da expansão do universo, normalmente atribuída à energia escura.
“O modelo prevê quantidades que atualmente são anomalias para a teoria padrão, como as anomalias de rotação galáctica (‘Matéria escura’) e o pequeno mas não visual de ‘energia escura’ e seu enfraquecimento recentemente observado ao longo do tempo”, disse Kastner. “Observações astronômicas adicionais podem oferecer testes mais precisos para as previsões do modelo a esse respeito.”
De acordo com Kastner Schlatter e, não há necessidade de invocar formas desconhecidas de matéria ou energia para explicar esses efeitos – eles surgem naturalmente do comportamento termodinâmico da matéria comum e de suas interações eletromagnéticas.
“Em suma, nossa teoria é uma teoria quântica da gravidade, com correções apropriadas para a teoria de Einstein, embora a gravidade não seja um campo quântico nesse modelo, mas uma propriedade estrutural natural do espaço -tempo emergente”, disse Kastner.
Olhando para o futuro
A equipe agora está trabalhando para ampliar ainda mais a teoria. Um dos principais objetivos é descrever ondas gravitacionais – ondulações no espaço -tempo detectadas por observatórios como o LIGO – dentro dessa nova estrutura. Em vez de serem ondas em um campo gravitacional, esses sinais resultariam de mudanças no movimento da própria massa.
“Continuamos desenvolvendo o modelo, em particular sua capacidade de explicar ondas gravitacionais sem atribuir energia diretamente ao ‘campo gravitacional’, mas às próprias massas de origem”, disse Kastner.
Enquanto muitas perguntas permanecem, a nova teoria oferece uma alternativa intrigante à visão padrão da gravidade, que poderia eventualmente ajudar a unificar nossa compreensão do universo, desde suas menores partículas até suas maiores estruturas.
Referência: um schlatter e re kastner, Gravidade das transações: cumprindo o programa de gravidade entrópicaJournal of Physics Communications (2025). Doi: 10.1088/2399-6528/acd6d7
Crédito da imagem do recurso: Geralt no Pixabay
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