Enterrado no correio de Albert Einstein um dia de primavera em 1953, uma carta de um mortal comum, um estudante de liceu de 20 anos chamado John Moffat. Mais dois correspondentes diferentes seriam difíceis de imaginar. Moffat era um artista empobrecido e um físico autodidacta. Einstein era uma figura mítica – o cientista mais famoso do mundo. Moffat estava a viver com o seu pai britânico e a sua mãe dinamarquesa em Copenhaga. Einstein estava no Institute for Advanced Study em Princeton, Nova Jersey. No entanto, ambos os homens eram forasteiros. Nos seus últimos anos, Einstein tinha-se tornado cada vez mais isolado da comunidade física, recusando-se a abraçar a estranha mas poderosa teoria da mecânica quântica – com as suas partículas que também são ondas e que não existem em lugar algum específico até serem observadas. A natureza, argumentou ele, não podia ser tão perversa. Assim, durante quase 30 anos ele tinha perseguido um objectivo quixotesco: a criação de uma teoria de campo unificada para descrever todas as forças da natureza e desmistificar o mundo quântico.
Essa foi a ocasião para a carta de Moffat. Ele pensou que podia oferecer a Einstein algumas críticas construtivas. “Escrevi-lhe para dizer que não estava contente com o que ele estava a fazer”, recorda Moffat. Não havia nada de anormal nisto. Muita gente enviou cartas a Einstein, nem todas racionais. Mas no caso de Moffat, algo inesperado aconteceu: Einstein escreveu de volta.
“Caro Sr. Moffat”, a resposta começou. “A nossa situação é a seguinte. Estamos em frente de uma caixa fechada que não podemos abrir, e esforçamo-nos por descobrir o que está e o que não está lá dentro”. Aquela caixa fechada é o universo, claro, e ninguém tinha feito mais para tirar a tampa do que Einstein. No entanto, aos olhos de quase todos os seus colegas ele não tinha contribuído quase nada de importante para a física durante quase 20 anos.
Tinham razão? Será que ele desperdiçou a sua genialidade perseguindo em vão uma teoria suprema? Essa é a visão convencional. Mas pelo menos alguns físicos argumentam agora que Einstein estava muito à frente do seu tempo, levantando questões que irão desafiar os investigadores durante décadas. “Diz-se frequentemente que Einstein perdeu o seu tempo mais tarde na vida”, diz Moffat, que passou a ser um físico teórico. “Isto, é claro, está errado. Einstein nunca perdeu o seu tempo”
A divisão de Einstein com a física convencional chegou ao auge da sua carreira. Em 1927, quando tinha 48 anos, os principais físicos do mundo reuniram-se numa conferência em Bruxelas para debater uma questão que permanece controversa até aos dias de hoje: O que é que a mecânica quântica tem a dizer sobre a realidade? Einstein tinha ganho o Prémio Nobel da Física pela investigação que mostrou que a luz consiste em partículas de investigação energética que lançaram as bases para a mecânica quântica. No entanto, ele rejeitou a nova teoria fora de controlo. Na conferência, ele colidiu com o grande físico dinamarquês Niels Bohr, lançando uma rixa que duraria até à morte de Einstein em 1955.
p>Bohr defendeu os novos e estranhos conhecimentos emergentes da mecânica quântica. Ele acreditava que qualquer partícula – seja um electrão, próton, ou fotão – nunca ocupa uma posição definida, a menos que alguém a meça. Até se observar uma partícula, argumentou Bohr, não faz sentido perguntar onde ela está: Não tem posição concreta e existe apenas como um borrão de probabilidade.
Einstein escarneceu disso. Ele acreditava, enfaticamente, num universo que existe completamente independente da observação humana. Todas as estranhas propriedades da teoria quântica são a prova de que a teoria tem falhas, disse ele. Uma teoria melhor, mais fundamental, eliminaria tais absurdos. “Acredita realmente que a lua não está lá, a menos que estejamos a olhar para ela?” perguntou ele.
“Ele viu de uma forma mais clara do que qualquer outra pessoa como era realmente a mecânica quântica”, disse o físico britânico Julian Barbour. “E ele disse: ‘Não gosto disso'”. Nos anos após a conferência em Bruxelas, Einstein nivelou um ataque atrás do outro em Bohr e os seus seguidores. Mas para cada ataque, Bohr tinha uma riposta pronta. Então, em 1935, Einstein concebeu o que pensava ser o golpe fatal. Juntamente com dois colegas em Princeton, Nathan Rosen e Boris Podolsky, encontrou o que parecia ser uma grave inconsistência numa das pedras angulares da teoria quântica, o princípio da incerteza.
p>Formulado em 1927 pelo físico alemão Werner Heisenberg, o princípio da incerteza coloca limites estritos sobre a precisão com que se pode medir a posição, velocidade, energia, e outras propriedades de uma partícula. O próprio acto de observar uma partícula também a perturba, argumentou Heisenberg. Se um físico medir a posição de uma partícula, por exemplo, também perderá informação sobre a sua velocidade no processo.
Einstein, Podolsky, e Rosen discordaram, e sugeriram uma simples experiência de pensamento para explicar porquê: Imagine que uma partícula se decompõe em duas partículas menores de igual massa e que estas duas partículas filhas voam em direcções opostas. Para conservar o impulso, ambas as partículas devem ter velocidades idênticas. Se medir a velocidade ou posição de uma partícula, saberá a velocidade ou posição da outra – e sabê-lo-á sem perturbar de forma alguma a segunda partícula. A segunda partícula, por outras palavras, pode ser sempre medida com precisão.
Einstein e os seus colaboradores publicaram a sua experiência de pensamento em 1935, com o título “Pode a Descrição Quântica-Mecânica da Realidade Física ser Considerada Completa? O artigo era, em muitos aspectos, o canto do cisne de Einstein: Nada do que ele escreveu para o resto da sua vida corresponderia ao seu impacto. Se a sua crítica estava certa, a mecânica quântica era inerentemente defeituosa.
Bohr argumentou que a experiência do pensamento de Einstein não fazia sentido: Se a segunda partícula nunca foi medida directamente, era inútil falar sobre as suas propriedades antes ou depois da primeira partícula ter sido medida. Mas embora a física quântica tenha acabado por levar o dia, só em 1982, quando o físico francês Alain Aspect construiu uma experiência de trabalho baseada nas ideias de Einstein, é que o argumento de Bohr foi justificado. Em 1935, Einstein estava convencido de que tinha refutado a mecânica quântica. E desde então até à sua morte 20 anos mais tarde, dedicou quase todos os seus esforços à procura de uma teoria de campo unificada.
O trabalho de Einstein não foi sem promessa, no início. Ele estava a tentar unir a força da gravidade – que tinha descrito com sucesso na sua teoria geral da relatividade – com a força do electromagnetismo, e as duas forças são semelhantes em muitos aspectos. A força de ambas, por exemplo, é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre dois corpos, e ambas têm um alcance infinito. Einstein não estava sozinho na sua convicção de que poderia resolver o problema. Em 1919, o matemático alemão Theodor Kaluza e, mais tarde, o físico sueco Oskar Klein tinham sugerido uma forma diferente de unir as duas forças. Tal como Einstein tinha introduzido uma quarta dimensão nas suas equações de relatividade geral para descrever a gravidade, Kaluza e Klein sugeriram que era necessária uma quinta dimensão para incorporar o electromagnetismo.
Einstein passou as duas últimas décadas da sua vida a refinar esta ideia. Ao mesmo tempo, ele tentou resolver o que via como problemas na sua teoria geral da relatividade. Nos casos em que a gravidade era extremamente forte, as suas teorias quebraram-se. Além disso, pareciam permitir a formação daquilo a que agora chamamos buracos negros – objectos com uma densidade tão enorme que a sua gravidade até mesmo apanha a luz. “Einstein não gostava de buracos negros”, diz Moffat. “A verdadeira motivação para generalizar a sua teoria da gravidade era ver se conseguia encontrar, como lhes chamava, ‘soluções regulares em todo o lado’ que se encaixassem nas equações”. Tais soluções, esperava Einstein, eliminariam completamente os buracos negros.
Em 1939 o físico J. Robert Oppenheimer usou a relatividade geral para mostrar em detalhe como os buracos negros se poderiam formar a partir de estrelas em colapso. No entanto Einstein não se deixou intimidar. Ao longo da década de 1940, continuou a sua busca infrutífera por uma nova teoria revolucionária, mesmo quando a mecânica quântica avançava a um ritmo ofuscante. “Ele estava em negação”, diz Moffat. “Até Einstein entrou em negação, porque tinha investido tanto tempo neste período de anos! Perto do fim da sua vida, Einstein percebeu que não iria viver para completar o seu trabalho. “Tranquei-me em problemas científicos bastante desesperados”, escreveu ele, “tanto mais que, como homem idoso, permaneci afastado da sociedade aqui”
Quando Moffat leu pela primeira vez o trabalho posterior de Einstein em 1953, não o dispensou como muitos físicos o fizeram. Mas então Moffat não era físico na altura. Como um desempregado de 20 anos em Copenhaga, tinha-se interessado pela cosmologia enquanto navegava pela biblioteca nos seus tempos livres. Para sua surpresa, descobriu que podia facilmente absorver a matemática avançada e a física em livros e revistas de ciência populares. Em cerca de um ano, lavrou material de nível universitário durante quatro anos, tendo depois passado para revistas de física profissional. “Consegui obter alguns dos jornais de Einstein e decidi que havia alguma fraqueza no que ele estava a fazer”, diz ele. “Por isso escrevi dois trabalhos e enviei-lhos em Princeton. Nunca pensei ouvir nada dele”
p>Moffat tinha identificado uma suposição errada na matemática que Einstein estava a utilizar para descrever a força electromagnética. Einstein admitiu que Moffat tinha razão. Eles continuaram a trocar várias cartas durante os seis meses seguintes, inspirando Moffat a seguir uma carreira na física. Embora lhe faltasse formação formal no terreno, Moffat sabia que as cartas de Einstein poderiam fazer-lhe ganhar uma audiência com outros físicos. Assim, contactou o secretário de Niels Bohr na Universidade de Copenhaga e mencionou as cartas. Bohr concordou prontamente em encontrar-se com ele. “Einstein estava a confidenciar-me os seus problemas em física”, diz Moffat, “e Bohr queria saber o que estava a dizer”
Durante a entrevista de duas horas que se seguiu, Bohr murmurou tão calmamente que Moffat teve de se esforçar para o ouvir. Bohr esperava ouvir uma mudança de opinião por parte do seu rival, mas as cartas de Moffat desapontaram-no: Einstein continuava a ser abertamente céptico em relação à mecânica quântica. “Finalmente, Bohr disse que, no que lhe dizia respeito, Albert tinha-se tornado um alquimista”, lembra-se Moffat. Na sua busca de uma teoria transcendente, Einstein tinha perdido o contacto com o mundo da experimentação do “roll-up-your-sleeves” e tinha-se desviado para o reino da metafísica. “Ele pensava que Einstein estava a perder o seu tempo”, diz Moffat. “E ele disse-me que eu estava a perder o meu tempo com o meu interesse pelas ideias de Einstein”
Não acabou aí. Um jornal local continuou a publicar uma história sobre os encontros de Moffat com Einstein e Bohr, e essa história levou o consulado britânico em Copenhaga a contactar o Departamento de Investigação Científica e Industrial em Londres. O departamento trouxe Moffat a Londres e pagou ao Institute for Advanced Studies em Dublin, para uma entrevista com Erwin Schrödinger.
Um polimata que falava seis línguas, Schrödinger era mais famoso pela equação da onda que agora leva o seu nome – uma descrição matemática elegante de um dos mistérios centrais da teoria quântica – que mostra que todas as partículas também se podem comportar como ondas. Quando Moffat chegou para uma visita de dois dias, Schrödinger estava doente na cama com bronquite grave. Durante a sua entrevista, o grande físico espreitaria o seu jovem visitante através de espectáculos redondos e sem rebordo. Moffat sabia que não hesitaria em dispensá-lo como impostor e mandá-lo de volta para uma vida de obscuridade na Dinamarca. Mais uma vez, contudo, as coisas correram bem até Moffat mencionar o seu interesse no trabalho de Einstein.
“Ele ficou muito zangado”, recorda Moffat. “Ele começou a gritar comigo da sua cama. Ele disse que Einstein era um idiota. Fiquei bastante assoberbado”. O que mais enfureceu Schrödinger foi que também ele, uma década antes, tinha tentado desenvolver uma teoria unificada com uma abordagem muito semelhante à de Einstein. Ele tinha-se tornado cada vez mais céptico de que uma teoria unificada de campo era mesmo possível. Mas Einstein, em qualquer caso, estava a ir na direcção errada.
Moffat foi aceite no programa de pós-graduação em matemática e física teórica na Universidade de Cambridge, devido em parte a uma recomendação surpreendentemente forte de Schrödinger. Em 1958 Moffat tornou-se o primeiro aluno dos 800 anos de história da escola a obter o seu doutoramento sem ter completado um curso de licenciatura. Trabalha agora no Instituto Perimeter perto de Toronto – um veterano iconoclasta entre alguns dos melhores e mais impetuosos jovens físicos do mundo. Se ele foi atraído a Einstein pelos seus erros, ele chegou a acreditar que o velho pode ter afinal estado no caminho certo. Ele apenas começou a descer algumas décadas demasiado cedo.
Nos anos 30, quando Einstein começou o seu trabalho numa teoria de campo unificada, os físicos acreditavam que existiam apenas duas forças universais que a teoria teria de unir: a gravidade e o electromagnetismo. Desde então aprenderam que existem também duas outras forças fundamentais, uma força forte que une os núcleos atómicos e uma força fraca que governa a decadência radioactiva. “Einstein definiu o que mais tarde se tornou um problema fundamental na física”, diz Carlo Rovelli, físico teórico da Universidade do Mediterrâneo em Marselha, França. “Mas faltava-lhe um ingrediente”
A busca outrora solitária de Einstein envolve milhares de físicos em todo o mundo, a maioria deles a trabalhar num ambicioso quadro físico conhecido como teoria das cordas. Embora este trabalho se baseie na mecânica quântica, baseia-se fortemente em alguns dos mesmos componentes que Einstein utilizou. De acordo com a teoria das cordas, os constituintes fundamentais do mundo físico não são partículas pontuais, mas sim infinitesimais loops unidimensionais, ou cordas. Todas as partículas e forças no universo surgem a partir destas cordas que vibram a diferentes frequências. Mas há um senão, um que sem dúvida teria feito Einstein sorrir: As cordas precisam de 11 dimensões nas quais vibrar, e essas dimensões extra são descritas essencialmente pela mesma matemática que Einstein utilizou na sua própria teoria de campo unificada.
Moffat não está tão certo de que a teoria das cordas seja uma melhoria das ideias de Einstein. Por outro lado, ele pensa que ainda pode haver alguma vida nas equações tardias do mestre. Durante grande parte da última década, ele voltou à teoria em que Einstein estava a trabalhar quando morreu – a mesma que motivou a fatídica carta de Moffat. Moffat argumenta que a matemática que Einstein esperava que descrevesse o electromagnetismo na sua teoria unificada do campo, em vez disso, dá origem a uma ligeira força repulsiva que reduz a força da gravidade. Se assim for, essa força pode ajudar a resolver certos puzzles de longa data em astronomia.
Dois mil anos-luz da Terra, por exemplo, duas jovens estrelas azuis num sistema chamado DI Herculis rodopiam uma sobre a outra a cada 101/2 dias. Os seus caminhos deslocam-se ligeiramente de uma órbita para a seguinte – um fenómeno conhecido como precessão – mas quando os astrónomos usam a relatividade geral para prever a quantidade desta deslocação, as suas respostas são desligadas por um factor de quatro. A maioria dos astrónomos acredita que uma terceira estrela, ainda não observada, está a perturbar a órbita. Moffat tem uma interpretação diferente. Na sua versão modificada da teoria posterior de Einstein, a atracção gravitacional entre as duas estrelas é enfraquecida o suficiente para atrasar um pouco as órbitas das estrelas. Pelos seus novos cálculos, a pré-cessão prevista concorda quase exactamente com as observações.
Não há nenhuma pequena ironia histórica em tudo isto. Um dos primeiros testes rigorosos da relatividade geral foi uma observação da precessão da órbita de Mercúrio à volta do Sol. Antes de Einstein, a maioria dos astrónomos assumiu, tal como com DI Herculis, que um terceiro corpo faria a órbita em conformidade com as equações de Newton. Alguns afirmaram mesmo ter observado o planeta misterioso e deram-lhe o nome de Vulcano. A teoria geral da relatividade de Einstein tornou o terceiro planeta desnecessário.
Pode a terceira estrela em DI Herculis revelar-se tão ilusória como Vulcano? Se assim for, seria uma notícia muito importante. Moffat afirma que a sua teoria também eliminaria a necessidade de matéria escura e energia escura – dois fenómenos, ainda não detectados, que os físicos invocaram para justificar os movimentos das galáxias e a expansão do universo. É um tiro no escuro, diz Moffat, mas a última teoria de Einstein pode ainda ter alguma vida.
Um dia, ao almoço num bistrô perto do escritório de Moffat, perguntei-lhe se voltaríamos a ver um físico como Einstein. Ele abanou a cabeça. “Se for visitar a catedral de Chartres em França, aperceber-se-á de que demorou 150 anos a construir, e não sabemos os nomes dos artesãos que a construíram. Eles são anónimos. Talvez a física se vá tornar assim. Talvez um dia tenhamos um grande edifício para a civilização ocidental, mas pode demorar 200 anos a construir”. Afirmar que existe uma teoria suprema é “pura arrogância”, disse Moffat. “Há sempre algo novo no horizonte, e depois tudo começa de novo”
Einstein foi a primeira vítima do seu próprio sucesso, Giovanni Amelino-Camelia, físico da Universidade de Roma, gosta de contar aos seus alunos. Ele deu origem à noção romântica de que um génio que segue a sua intuição pode criar uma teoria perfeita que explica todos os dados. E depois ele próprio caiu nessa noção. “É um sucesso que tem sido realmente uma bênção mista para a física teórica”, diz Amelino-Camelia. “Se não tivéssemos esse exemplo, não teríamos exemplos. E isso ensinaria às pessoas como a ciência é realmente feita”
Yet, era uma vez, Einstein revolucionou a física, e teve sucesso em grande parte devido ao seu espírito teimoso, independente e audacioso. A teoria geral da relatividade foi desenvolvida em desafio a séculos de física. Consumiu Einstein durante 11 anos – de 1905 a 1916 – e no final provou-se triunfantemente correcta. Não é de admirar que a memória desse feito o tenha sustentado em anos posteriores. Em 1953, quando a carta de John Moffat encontrou o seu caminho para Princeton, Einstein ainda estava a fazer o que sempre tinha feito – fazendo grandes perguntas e procurando grandes respostas.
No almoço desse dia em Ontário, Moffat disse que tinha mais uma carta de Einstein para me mostrar. Ele remexeu numa pasta, tirou uma cópia, e apontou para a data: 25 de Maio de 1953. Depois leu as palavras que o têm guiado há mais de meio século: “Cada indivíduo . . . tem de manter a sua forma de pensar se não quiser perder-se no labirinto de possibilidades. No entanto, ninguém tem a certeza de ter tomado o caminho certo, eu o menos”