Como Steven Weinberg Transformou a Física e os Físicos?

Steven Weinberg, que faleceu em 23 de julho, superou a física teórica na segunda metade do século XX. Ele pensava fortemente que armado apenas com os princípios essenciais da relatividade e da mecânica quântica, o físico teórico poderia examinar todos os fenômenos no universo, desde os menores até os mais extensos intervalos. Seu trabalho transformou nossa compreensão de todos os aspectos da física fundamental em meios profundos e originais.

Weinberg era um mestre do conceito de área quântica, um ramo da física que nasceu do uso das regras da mecânica quântica para o campo magnético, que vê uma partícula do fóton como uma excitação “quantizada” do campo. Ele foi fundamental para levar a teoria quântica da área a elevações impressionantes na descrição da natureza.

Os temas de unificação e proporção impulsionaram cada um dos trabalhos de Weinberg e causaram seu conhecido avanço no casamento eletrofraco, que expôs uma unidade surpreendente entre duas das quatro forças fundamentais do espaço profundo. À primeira vista, as interações eletromagnética e fraca parecem totalmente diferentes: vemos as ondas eletromagnéticas como luz na vida cotidiana, enquanto a pressão fraca responsável pela radioatividade opera em alcances subnucleares. Weinberg reconheceu que ambas as forças devem estar ligadas a energias extremamente altas, definidas pela teoria de Yang-Mills, cujas equações têm uma propriedade residencial ou comercial única chamada balança de calibre.

No entanto, essa comunalidade vital é ocultada pelo suposto mecanismo de Higgs, que produz massas para partículas elementares como o elétron e as partículas W e Z (que medeiam interações fracas de curto alcance), deixando o fóton de longo alcance sem massa. O projeto que ele sugeriu em 1967 para reconhecer essa visão fez muitas previsões detalhadas e foi triunfantemente confirmado por experimentos iniciados nas décadas de 1970 e 1980, culminando com a exploração da partícula de Higgs em 2012. Weinberg compartilhou o Prêmio Nobel de Física de 1979 com Sheldon Glashow e Abdus Salam por este trabalho, um pilar da Versão Padrão da física de partículas.

Mas, na verdade, essa iniciativa foi, em vários aspectos, pouco característica do corpo de trabalho de Weinberg, já que ele frequentemente tendia a se preocupar muito mais com as propriedades residenciais ou comerciais gerais das regulamentações da natureza, em vez de projetos particulares. Ele tinha um estilo inconfundível, iniciando qualquer conversa a partir de conceitos básicos e estabelecendo uma cadeia sistemática de desacordos, uma ação seguindo outra com aparente certeza. Embora gostasse de matemática, ele se concentrou diretamente em usá-la como uma ferramenta para descrever o globo. Weinberg fez investigações básicas e profundas. Por que a teoria quântica da área define a natureza? Por que existem tão poucas possibilidades para descrever os edifícios de partículas elementares e suas comunicações?

Nesse vaso sanguíneo, Weinberg reimaginou a teoria quântica de campos de vários pontos de vista, insistindo na primazia da relatividade única, nos técnicos quânticos e na noção de partículas como fator inicial. Em seu trabalho inicial, ele examinou forças de longo alcance, como eletromagnetismo e gravidade, mediadas por partículas sem massa, fótons e grávitons.

Como todas as partículas elementares, essas têm um momento angular inato, ou “spin”, disponível em sistemas quantizados: os fótons têm spin um e os grávitons spin 2. Weinberg revelou que a relatividade especial e os técnicos quânticos impõem restrições impressionantes às interações de bits sem massa. O giro de um fragmento precisa ser descrito por teorias cujas equações têm simetria de calibre, enquanto o giro de 2 bits precisa ter as casas do gráviton, com uma combinação de força global para todas as partículas. Isso forneceu uma derivação mais profunda do princípio de equivalência pensado por Albert Einstein como seu fator de partida para a criação da relatividade geral. Nenhuma outra possibilidade corresponde – as forças de longo alcance que vemos na natureza exaurem o que a relatividade especial e os técnicos quânticos permitem.

A contribuição de outro local, que transformou nossa compreensão de por que o conceito de campo quântico explica o mundo, foi sua introdução à ideia de “conceitos de campo confiáveis”. Weinberg sugeriu que os conceitos de mecânica quântica e a região – a sugestão de que experimentos executados suficientemente separados no espaço-tempo não deveriam influenciar uns aos outros – garantia de que as interações de partículas facilmente acessíveis em alguma faixa de potência precisam ser definidas por um elemento fundamental teoria quântica de campo “efetiva” que inclui apenas essas partículas. Uma variedade finita de resistência de comunicação fornece as principais interações entre os fragmentos. Ao mesmo tempo, as impressões digitais da física desconhecida em energias maiores são sistematicamente codificadas em uma coleção ilimitada de interações cada vez menores.

Acima de tudo, Weinberg foi um ótimo unificador. Ele não gostou da visão “einsteiniana” da gravidade como a curvatura do espaço-tempo que oferece à gravidade uma posição abençoada ao especificar o setor onde todas as várias outras sensações operam, sentindo que isso colocava uma barreira artificial impedindo os cientistas de ver links muito mais profundos entre a gravidade et cetera da física. Isso o levou a criar a relatividade geral usando os métodos da física de partículas, no início de seus vários livros de tours de force, Gravitation and Cosmology. Ele também percebeu que as áreas aparentemente inconsonantes da física de partículas e cosmologia precisavam ser unidas, considerando que as colisões de alta energia entre as partículas elementares eram comuns nas condições quentes e densas do cosmos inicial logo após o Big Bang,

O fascínio de Weinberg pela cosmologia o levou a considerar a infame questão cosmológica contínua. Variações mecânicas quânticas extremas, existentes em todos os lugares do aspirador de pó, deveriam conceder um vazio com uma espessura de poder substancial e criar um espaço-tempo altamente curvo, em crua diferença com o grande e quase plano cosmo que observamos. Por que essa energia do vácuo, ou “cosmológica contínua”, é tão pequena? Em 1987, Weinberg sugeriu uma abordagem radical para esse problema, fazendo uso de uma variação mínima do “princípio antrópico”. Ele raciocinou que talvez o poder do aspirador de pó pudesse lidar com vários valores e que se fosse mais significativo do que uma dimensão de detalhes min, uma expansão acelerada do espaço profundo certamente destruiria galáxias antes que tivessem a oportunidade de criar, resultando em uma estrutura sem estrutura, universo vazio um sem indivíduos se perguntando sobre o tamanho da constante cosmológica. Weinberg disse que isso previa uma dimensão minúscula, embora diferente de zero, para a potência do vácuo. Em 1998, astrônomos descobriram que a expansão do espaço profundo está aumentando, com a descrição mais detalhada sendo a presença de energia do aspirador de pó praticamente do tamanho recomendado pelo debate de Weinberg. Weinberg evitou muito as muitas diatribes monótonas que beiravam o conceito antrópico que se seguia, contentando-se em ter feito uso pragmaticamente do pensamento antrópico para fazer uma previsão adequada sobre a natureza. astrônomos descobriram que a expansão do espaço profundo está aumentando, com a descrição mais detalhada sendo a presença de energia do aspirador de pó praticamente do tamanho recomendado pelo debate de Weinberg. Weinberg evitou muito as muitas diatribes monótonas que beiravam o conceito antrópico que se seguia, contentando-se em ter feito uso pragmaticamente do pensamento antrópico para fazer uma previsão adequada sobre a natureza. astrônomos descobriram que a expansão do espaço profundo está aumentando, com a descrição mais detalhada sendo a presença de energia do aspirador de pó praticamente do tamanho recomendado pelo debate de Weinberg. Weinberg evitou muito as muitas diatribes monótonas que beiravam o conceito antrópico que se seguia, contentando-se em ter feito uso pragmaticamente do pensamento antrópico para fazer uma previsão adequada sobre a natureza.

Além de estar entre os melhores teóricos de sua época, Weinberg também foi o principal intelectual público da física fundamental. Sua publicação popular inicial, The First 3 Minutes, sobre cosmologia e o Big Bang se tornou um clássico instantâneo e teve grande destaque tanto para o público quanto para pesquisadores especializados. Vários físicos, inclusive eu, começaram a descobrir a cosmologia a partir desta publicação. Em Dreams of a Final Concept, Weinberg afirmou eloquentemente sobre o conceito de “apelo” na física, enfatizando que não é um julgamento visual exigente, mas uma representação da fantástica rigidez das legislações físicas e o sempre anterior sentimento superior de inevitabilidade associado a a maneira como eles discutem o mundo.

Desde meus dias como estudante de graduação, Weinberg foi o herói intelectual da minha vida na física. Seus livros sobre conceitos de área quântica foram uma dádiva de Deus, e suas perspectivas sobre a certeza dos conceitos de campo quântico e teoria de campo confiável formaram a estrutura de minha foto do globo. Superei seus livros com diligência, levando-os comigo aonde quer que fosse. Weinberg utilizou notações extremamente detalhadas que contribuíam para fórmulas congestionadas. Conseqüentemente, uma leitura casual de seu texto foi difícil, tudo para o melhor porque a exigência de traduzir seus entendimentos diretamente em meus símbolos os fez grudar.

Meus anos de transcrição de Weinberg tiveram um efeito adverso fascinante: até hoje, em particular, quando considero algum elemento essencial da teoria da área, vejo palavras de suas publicações em minha mente e ouço sua voz em minha cabeça. Além disso, lembro-me vividamente de ter lido seu artigo sobre a descrição antrópica da constante cosmológica, que me fez andar atordoado por um mês. Levei vários anos para aceitar esse ponto de vista e, eventualmente, até mesmo para adotá-lo em meu próprio estudo.

Conheci Weinberg pessoalmente no início dos anos 2000. Embora ele tenha sido gentil e insistente comigo sobre meu trabalho, acabei ficando estranhamente acanhado em sua existência. No meio de uma conversa tecnológica, eu disse a expressão “como você nos mostrou” muito mais vezes do que consigo me lembrar. Nunca estremeci totalmente esse sentimento de respeito em torno dele.

Discernir a simplicidade essencial por trás das operações internas da natureza é o objetivo mais significativo que um físico teórico pode aspirar. Ninguém nos últimos 60 anos fez isso melhor do que Weinberg. Ele foi, além disso, um pensador profundo e gentil, que ensinou a todos nós como procurar aquilo que, como ele disse, “eleva a vida humana um pouco acima do nível da farsa e lhe dá a elegância do infortúnio”. Seu exemplo de vida funcionará como motivação e como desígnio para uma vida vivida intensamente.

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