Por que o mundo é 3D?

Esquerda, direita; para frente, para trás; para cima, para baixo. Por que o mundo tem três dimensões espaciais? Andreas Karch, da Universidade de Washington, e Lisa Randall, de Harvard, oferecem uma explicação em potencial, dentro do contexto das teorias em desenvolvimento para unificar a relatividade com a mecância quântica. Seus cálculos mostram que três e sete seriam os números preferidos de dimensões espaciais no universo.
Não existe nenhum princípio físico que obrigue a existência de três dimensões. De acordo com as leis conhecidas tanto faz se o mundo tem uma, três, vinte ou qualquer outro número.
Em um universo com quatro dimensões espaciais, por exemplo, poderíamos pegar uma garrafa de leite de dentro da geladeira, sem abrir a geladeira. Isso porque poderíamos passar “por cima” da parede da geladeira pela dimensão a mais do espaço, do mesmo modo que podemos tocar “o interior” de uma folha de papel (objeto bidimensional) em nosso mundo tridimensional, simplesmente atravessando sua borda por cima.Cordas e mangueiras
A teoria das supercordas, um esquema dos físicos teóricos para tentar unificar a descrição de todas as forças da natureza, só funciona com nove dimensões. Assim, os teóricos de cordas precisam explicar onde foram parar as outras seis dimensões que afirmam existir. Uma das possíveis explicações é de que nosso universo é como uma mangueira de jardim. De longe ela parece uma linha, um objeto unidimensional, mas de perto descobrimos que ela é bidimensional - sua dimensão “extra” (a circunferência da mangueira) é pequena e enrolada. Como existem muitas maneiras de “compactificar”, isto é, encolher e enrolar dimensões extras, e não há como saber qual é a correta, ainda não há uma resposta.
Curvando e vazando
Uma alternativa à compactificação para explicar o sumiço das dimensões extras foi proposta por Lisa Randall e Raman Sundrum em 1999. Nosso mundo tridimensional poderia ser uma “folha” em um mundo de dimensão maior. Todas os campos de força e de matéria estariam confinados nesta folha, ou “3-brana”, como os físicos a chamam, com exceção da força da gravidade que é diferente.
A relatividade geral de Einstein diz que a gravidade é produto da deformação do espaço e do tempo provocada pela matéria e energia no universo. Como a gravidade é uma manifestação do próprio espaço-tempo ela não estaria confinada e “vazaria” para fora da 3-brana – uma explicação de porque a gravidade é tão mais fraca que as outras forças. O ponto chave é que mesmo com a gravidade vazando, não perceberíamos a existência da dimensão extra porque a mesma gravidade poderia curvar o espaço tão intensamente de forma a esconder a outra dimensão de nossa vista que, na prática, mesmo a gravidade se comportaria como se o mundo fosse tridimensional.
A idéia das branas abriu novas possibilidades – um “multiverso” de dimensão superior povoado de universos paralelos cada qual confinado em sua brana, mas ainda não responde a nossa pergunta.Relaxando
Agora, em artigo publicado na edição de outubro da Physical Review Letters, “Relaxando para três dimensões”, Karch e Randall mostram o que a teoria das branas pode dizer a respeito. O modelo deles supõe um universo de nove dimensões espaciais com quantidades iguais de branas de todas dimensões, de 1 a 9, e suas respectivas anti-branas (branas “gêmeas”a não ser por sua carga oposta; a colisão entre brana e anti-brana provoca a aniquilação de ambas). Esse universo começa em um big-bang e vai se expandindo. Com o passar do tempo, as branas expandem junto com o universo e colidem umas com as outras, um verdadeiro gás onde as partículas, em vez de átomos ou moléculas, são branas. Já que ninguém conhece os detalhes de uma colisão entre branas, o que eles usaram foram princípios gerais, como o da “causalidade” (nada viaja mais rápido que a luz), para impor limites e conseguir uma estimativa das frações relativas entre os tipos de branas no final da evolução. Resultado: na maioria, sobrevivem as 3-branas e as 7-branas. Estas duas dominam, ocupando a maior parte do espaço e com a maior parte da energia. Portanto, três e sete são as dimensionalidades mais prováveis em que poderíamos estar vivendo.E.T. em 7D
Andreas Karch não imagina como seria a vida de extraterrestres vivendo nas regiões 7D que seu modelo prevê existirem no universo. “Em todo caso, sistemas planetários como os conhecemos não se formariam. A possibilidade de órbitas estáveis é o que faz o mundo tridimensional mais interessante”, concluí Karch, do fato que em 7 dimensões a gravidade decairia mais rápido com a distância. Contudo, poderia acontecer das outras branas terem outras forças interessantes, diferentes das nossas. “Mas a menos que outras branas estejam próximas da nossa nas dimensões extras, nunca saberemos”, diz Karch.Verificação experimental
Espera-se testar a existência de dimensões extras no Grande Colisor de Hádrons (LHC, Large Hadron Colider). O acelerador de partículas mais energético a ser construído, entra em operação em 2007, e pode em suas colisões criar minúsculos buracos negros, se existirem dimensões extras pelas quais a gravidade vaza.
Karch também espera que o “princípio de relaxação” (o fato de que a evolução do universo começa com condições genéricas e termina com condições particulares) que eles usaram em seu artigo, possa no futuro fazer mais previsões experimentais a serem testadas, além do fato de vivermos em três dimensões.