Teoria das Cordas

Tudo que sei de Teoria das Cordas está no que eu não entendi na época que li os livros do Stephen Hawking e no que estou lutando para entender no "O Universo Elegante". Mas isso não me impede de formular minha própria teoria sobre a teoria. Se por nada mais, para despertar a ira dos Físicos de plantão e apresentar uma analogia divertida para Ciência em geral.

Em resumão, a Teoria das Cordas se propõe a ser uma teoria unificadora entre a Física Quântica e a Relatividade, ao incorporar a gravidade em uma teoria quântica. A idéia é que o Universo é composto não de partículas indivisíveis, em última instância, mas por cordas vibrantes. Tudo seria então composto de cordas que vibram e os modos como vibram são percebidos como partículas fundamentais - incluindo aí o Grávitron, do qual dependeria a gravidade. Então a teoria explica alguns vários fenômenos quânticos e ao mesmo tempo explica a gravidade.

Lendo o Universo Elegante, fiquei com a impressão de que a Teoria das Cordas mais parece uma Teoria dos Elásticos. Agora entra a analogia divertida. Imagine a Ciência como um todo como uma placa de madeira com pregos, onde os pregos são as evidências experimentais no mundo real. Podemos passar um barbante rígido entre os pregos, representando uma teoria. Se passar por todos os pregos, então a teoria explica bem as evidências. Mas quando surge um prego novo, a teoria-barbante pode não conseguir englobá-lo por ser rígido, acabando por se romper. Mas interessantemente, algumas teorias-barbantes parecem presos em pregos que ninguém está vendo. A Teoria da Relatividade é um caso - ela previa um prego que ninguém via estar lá (a distorção de raios de luz de estrelas distantes, por exemplo). Ao comprovar-se a existência do prego, aumenta-se significativamente a credibilidade da teoria.

Uma Teoria Elástico, porém, é tão flexível que consegue englobar uma quantidade muito grande de pregos novos, mesmo quando estão distantes. A Teoria das Cordas me parece uma teoria elástico - ela surgiu para explicar um certo conjunto de fenômenos, mas passou a englobar novas evidências que surgiram posteriormente - mesmo evidências consideravelmente distantes dos pontos originais. Ela se estica para englobar novos pregos.

O problema de uma teoria elástico parece estar na possibilidade maior de overfitting. Este é um termo aplicado em Aprendizado de Máquina, denotando que um conceito se tornou restrito demais, podendo explicar os dados vistos até então, mas incapaz de generalizar além disso - i.e. fazer previsões. Exemplo: você nunca viu carros antes e passa por três e lhe dizem que são carros. Um possível modelo de carro que se criaria seria (a) "coisas que têm quatro rodas, possuem motor e carregam pessoas". Outro seria (b) "estes três veículos que passaram nesta seqüência por mim neste momento". Outro ainda poderia ser (c) "coisas que passam por mim".

O modelo (a) parece razoável. Se passar um novo carro, provavelmente você o identificaria como um. O modelo (b) é problemático e é típico de overfitting - se passar um novo carro, com certeza ele não será um daqueles que já passou por você, naquele momento. Já no modelo (c), se um novo carro passar por você, ele será corretamente identificado; mas também serão classificados cachorros, pessoas e tudo mais como carros. O modelo (c) é tão genérico que é capaz de englobar novos pregos (novos carros que passam por você), mesmo pregos muito distantes do conceito de carro.

O modelo (c) é uma teoria elástico. Ela é tão genérica que consegue englobar novas evidências quando surgem, mas é incapaz de gerar previsões - isto é, é incapaz de mostrar novos pregos que não conhecemos, ainda que englobe os pregos que já conhecemos (e venhamos a conhecer) de uma forma muito bonita.

Talvez uma Teoria Unificadora tenha que ser ultimamente uma teoria elástico, afinal ela tem que ser capaz de ser muito flexível para englobar tudo. Mas o quão flexível se pode ser sem causar overfitting? Quando é que nos distanciamos do conceito que desejamos aprender (do que é feito o Universo, no caso) para criar algo que é tão genérico que, sim, explica do que é feito o Universo mas que também explicaria se o Universo fosse qualquer outra coisa?

No estágio atual, os Físicos ainda estão testando a elasticidade da teoria, mas todos gostariam de ver o elástico se esticar sozinho em alguma direção, apontando a existência de um prego desconhecido. Previsão ainda é a melhor forma de saber que não está acontecendo overfitting, afinal não é possível aprender algo que não se viu.

Para ser justo, a Teoria das Cordas faz algumas previsões. Por exemplo, que o Universo têm que ter 10 dimensões totais. Mas ela também prevê que esse é um prego inalcançável - você tem que acreditar que ele está lá, por que não será possível vê-lo. O Grissom diria que isso é muito conveniente...

Seja como for, a Teoria das Cordas é o melhor que temos atualmente para explicar o Universo como ele é. Se a teoria é suficientemente genérica para explicar outros Universos, talvez seja por que existam outros Universos afinal de contas. Mas é impossível não ter a sensação de que a Teoria é apenas uma visão parcial da Realidade. Isto é, é um elástico entre pregos e não a placa de madeira onde estão os pregos.