Unificação: À procura da Teoria de Tudo
A unificação no passado
A primeira unificação, propriamente dita, foi feita por Galileo Galilei (muitas vezes chamado o "avô" da Física). Ele foi o primeiro a usar o telescópio para observar os céus, e com a sua ajuda notou imperfeições (montanhas e crateras) na Lua, fases em Vénus e satélites em Júpiter. Desta forma viu que os céus não eram perfeitos, e assim se apercebeu que os céus e a Terra tinham a mesma diversidade e natureza, ou seja, unificou os céus e a Terra!
O passo seguinte foi dado por Newton (este chamado o "pai" da Física e representado na caricatura da esquerda) em 1666 (conhecido como "ano dos milagres" pelos físicos). Neste ano Newton obteve avanços ímpares na História da Física e da Matemática. Ele estabeleceu o Cálculo Diferencial e Integral, desenvolveu as bases da Mecânica, da Óptica e formulou também a famosa Lei da Gravitação Universal, a partir da qual se podiam deduzir as já muito bem testadas três leis de Kepler.
Por outras palavras, Newton ampliou as ideias de Galileu e demonstrou que os Céus e a Terra para além de terem a mesma natureza eram regidos pelas mesmas leis!
A mais conhecida talvez seja o Electromagnetismo: A unificação da Electricidade com o Magnetismo. Esta unificação foi conseguida por Maxwell no fim do séc. XIX. Com apenas 4 equações, Maxwell descreveu todos os fenómenos conhecidos nesta área e ainda previu muitos outros fenómenos que vieram a ser observados mais tarde. As famosas equações de Maxwell encontram-se representadas em baixo.
Nestas equações, E representa o campo eléctrico, H o campo magnético, ρ a densidade de cargas eléctricas, J a corrente eléctrica e div, rot e ∂/∂t são operadores matemáticos de derivação.
Não é preciso compreender a matemática que está subjacente a estas equações para nos maravilharmos com a sua beleza. Elas dizem respeito a todos os fenómenos que envolvem electricidade ou magnetismo. Por exemplo:
- A 1ª equação diz-nos que cargas eléctricas de sinais idênticos se repelem e de sinais opostos se atraem, ou seja, esta equação explica a razão pela qual os átomos que constituem o nosso corpo se mantém coesos.
- A 2ª equação diz-nos que não existem cargas magnéticas, tal como existem cargas eléctricas - na verdade, o magnetismo é produzido por cargas eléctricas em movimento - o que nos é afirmado pela 4ª equação, de facto!
- A 3ª equação de Maxwell afirma-nos que um campo magnético a variar no tempo produz um campo eléctrico (é este o princípio a partir do qual se produz electricidade nas turbinas das barragens).
- A 4ª equação é o "inverso" da 3ª, ou seja, diz-nos que um campo eléctrico a variar no tempo também produz um campo magnético.
Independentemente do seu significado específico ou da matemática que lhes está subjacente, estas equações conseguem algo de notável: reunir, em quatro linhas, todos os fenómenos eléctricos e magnéticos, e explicá-los de uma forma elegante e simples. E é exactamente algo do género que hoje em dia queremos fazer para a Física de Partículas.
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