A relatividade geral costura o espaço e o tempo juntos em um tecido de quatro dimensões que pode ser distorcido pela matéria, enquanto as equações da mecânica quântica usam um relógio imutável absoluto para medir os tique-taques regulares conforme o tempo passa.
Esta diferença levou alguns físicos a ponderarem se o caráter do espaço-tempo muda em diferentes escalas.
Espaço-tempo emergente
Os físicos usam o termo "emergência" (característica daquilo que emerge) para descrever como o mundo pode parecer diferente dependendo do zoom que você dê nele, explica Donoghue.
Na vida cotidiana, por exemplo, nos deparamos com ondas sonoras e ondas de água como resultado em grande escala de átomos interagindo uns com os outros em escalas microscópicas; mas as ondas sonoras e as ondas de água não são elas próprias algo fundamental.
No entanto, tem sido difícil formular um modelo em que um espaço-tempo quadridimensional emerge de uma microfísica subjacente que é muito diferente.
O problema é que as teorias alternativas que têm sido propostas para descrever a física em pequenas escalas não se encaixam perfeitamente com a relatividade geral, como deveriam fazer.
Emergente ou não, cientistas já demonstraram que a luz pode ser gerada a partir do vácuo quântico - essencialmente do "nada".
Luz sem limites
Em particular, essas teorias inadvertidamente libertam a luz, de modo que ela já não obedece mais a um limite de velocidade em grandes escalas - desafiando as observações históricas, que confirmam as previsões feitas pela teoria da relatividade geral.
Entretanto, Donoghue e seu colega Mohamed Anbar, da Universidade de Toronto, no Canadá, demonstraram recentemente que a velocidade da luz, em si, pode variar em altas energias - como as observadas no início do universo - com uma velocidade máxima, única e constante da luz emergindo só mais tarde, conforme a energia do universo se reduzia.
Neste modelo, as partículas elementares e os campos de diferentes naturezas, cada um deles poderia "ver" um universo com uma velocidade da luz diferente, o que significa que as leis que governam o comportamento de cada tipo de partícula e campo seriam ligeiramente diferentes.
Conforme as partículas e os campos interagem uns com os outros, a limitações à velocidade da luz começariam a surgir, fazendo com que ela eventualmente alcance a velocidade constante que vemos hoje.
Velocidade da luz emergente
Jan Ambjorn, um físico do Instituto Niels Bohr, em Copenhague, na Dinamarca, é um fã do trabalho de Donoghue.
Perguntar se a velocidade da luz é emergente é "uma questão totalmente legal", diz ele.
Nós ainda temos dificuldades para entender o que aconteceu no início do universo, então "pode ser que alguma nova perspectiva seja necessária", acrescenta.
Eleanor Knox, especialista em teorias emergentes do espaço-tempo, no King's College London, concorda que as ideias de Donoghue são "um bom caminho à frente."
Entretanto, ela observa que, até que ele e seus colegas tenham uma teoria mais específica, será difícil saber onde procurar por evidências de uma velocidade da luz emergente.
O Telescópio Einstein vai procurar ondas gravitacionais, minúsculas variações na estrutura do espaço-tempo, previstas por Albert Einstein em 1916.
Energias altas demais
E é justamente isso que Donoghue e Anbar pretendem fazer, com um financiamento do Instituto FQXi, uma entidade sem fins lucrativos cuja proposta é discutir as questões fundamentais da física e do Universo.
Eles esperam resolver o problema da emergência da velocidade da luz refinando a sua teoria, para que ela possa fazer previsões específicas sobre onde procurar sinais experimentais de um limite de velocidade emergente.
Infelizmente, a maioria dos efeitos de diferentes velocidades da luz só seria perceptível a energias extremamente altas, muito maiores até mesmo do que as alcançadas no famoso Grande Colisor de Hádrons.
Velocidade de gravidade
Mas entra então em cena uma das implicações mais estranhas e pouco comentadas da nova teoria.
Segundo o modelo de Donoghue, pode haver uma chance de que a velocidade da gravidade seja maior do que a velocidade da luz.
Geralmente, os físicos imaginam que as duas velocidades sejam idênticas, já que ninguém realmente entende exatamente o que seja a gravidade: ninguém nunca detectou um "graviton", uma partícula que contenha força gravitacional.
E comprovar uma relação entre a velocidade da luz e a velocidade da gravidade tem sido uma tarefa desafiadora também porque tem sido difícil localizar as hipotéticas ondas gravitacionais - ondulações no tecido do espaço-tempo -, embora haja motivos para acreditar que se esteja chegando lá.
Quando, e se, os sinais das ondas gravitacionais forem finalmente detectados, então poderá ser elucidado esse descompasso de velocidade.
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