Quatro Forças e um Destino Equilibrado

"...você pode chutar uma bola (...) contadores Geiger registram a presença de material radioativo, bombas nucleares explodem. Podemos influenciar objetos puxando, empurrando ou sacudindo-os, lançando ou atirando outros objetos sobre eles; rasgando, torcendo ou esmagando-os; congelando, aquecendo ou queimando-os. Nos últimos cem anos os físicos acumularam provas crescentes de que todas essas interações entre objetos e materiais diversos, assim como qualquer outra interação, entre milhões e milhões que acontecem diariamente, podem ser reduzidas a combinações de quatro forças fundamentais.

Uma delas é a força da gravidade. As outras três são a força eletromagnética, a força fraca e a força forte."

A massa de um objeto determina a força gravitacional que ele exerce ou sofre (se não fosse por isso, a essa hora, você estaria flutuando sozinho no espaço ); essa é a gravidade, a força mais conhecida. A força eletromagnética é a segunda mais conhecida e é responsável por você poder usar esse computador, assistir tv, acender as luzes, etc.

As forças forte e fraca, são as chamadas forças nucleares. Sua intensidade diminui rapidamente fora das distâncias subatômicas, ou seja, elas são "fortes" mesmo dentro do átomo. A força forte é responsável por manter os quarks (partículas que formam os prótons e nêutrons que você pensou que não eram divisíveis, né?) presos dentro do núcleo atômico. Já a força fraca é mais conhecida por ser responsável pelo decaimento radioativo de elementos como o urânio e o cobalto.

Descobrir essas forças só fez aumentar o número de perguntas. Afinal, por que elas são quatro, e não cinco, ou três? Por que a força forte e a fraca, confinam-se às escalas microscópicas enquanto a gravidade e a força eletromagnética têm alcance ilimitado? E porque a intensidade delas é tão variável?

Só pra considerar essa última questão. Imagine que você tivesse um elétron na sua mão direita e outro na mão esquerda, e que tenta aproximá-los. Como eles têm carga idêntica, a repulsão eletromagnética vai afastá-los, enquanto a atração gravitacional entre elas favorece a aproximação. É óbvio que a força eletromagnética ganha de goleada, porque ela é 1 milhão de bilhões de bilhões de bilhões de bilhões de vezes(10 elevado a potência 42!!!) mais forte que a gravitacional. Se o seu braço direito representasse a intensidade da força da gravidade, o seu braço esquerdo teria que ser maior do que todo o universo para representar a força eletromagnética. A única coisa que não faz com que a força eletromagnética suplante totalmente a força da gravidade no mundo é que todas as coisas contêm quantidades iguais de carga elétrica positiva e negativa, cancelando-se. Já a gravidade sempre atrai, não existindo força que a cancele.

Se essas forças se comportassem de uma maneira ligeiramente diferente, o universo seria um lugar radicalmente diferente. A existência dos núcleos dos átomos que formam cada elemento, depende de uma delicada proporcionalidade entre a força forte e a força eletromagnética. Os prótons dentro nos núcleos se repelem mutuamente devido a ação eletromagnética; eles só conseguem ficar comprimidos lá dentro (ainda bem!) devido à ação da força forte, que supera essa repulsão. Além disso, se a massa dos elétrons fosse poucas vezes maior, eles tenderiam a combinar-se com os prótons formando nêutrons, o que impedia a formação de átomos de hidrogênio ( o elemento mais comum) e por sua vez, a produção de elementos complexos.

As estrelas no universo queimam devido a densidade esmagadora dentro delas. Se a intensidade da força gravitacional fosse maior, as estrelas seriam mais densas, o que aumentaria o ritmo das reações nucleares. Isso faria com que elas queimassem muito mais intensa e rapidamente, o que teria um efeito devastador sobre a formação da vida. E se a gravidade fosse mais fraca, nem as galáxias e nem as estrelas chegariam a se formar.

Acho que já deu pra entender né?

Graças a interação e a proporcionalidade dessas forças é que podemos estar aqui. O universo é do jeito que é, porque é (será?). Um dia chegaremos a uma teoria que explique o porquê desse equilíbrio tão delicado?

Será que temos muita sorte?

baseado em O Universo elegante - Brian Greene

As quatro forças e suas partículas fundamentais (foto retirada de http://www.ipp.phys.ethz.ch/aboutus/_media/bosons_b.jpg