Matéria e massa

Possivelmente as fórmulas matemáticas mais conhecidas sejam a que enuncia o teorema de Pitágoras para triângulos retângulos: a² =  b² + c², relacionando o quadrado da hipotenusa (a) com o quadrado dos catetos (b e c), e a que Einstein apresentou quando desenvolveu sua teoria especial da relatividade: E = mc².

O teorema de Pitágoras é considerado tão fundamental que seria conhecido por qualquer suposta civilização alienígena. Chegou-se a cogitar em enviá-lo ao espaço na esperança de mostrar que aqui na Terra há vida inteligente, e esperar algum tipo de contato.

Já a segunda fórmula é o resultado de uma teoria que, apesar do seu sucesso indiscutível, ainda não é considerada uma teoria em sua forma definitiva. Talvez requeira alguns acertos. Questões estão sendo levantadas com base em alguns resultados bastante recentes.

Nosso objetivo neste artigo não é avaliar se a teoria é correta ou não, ou se precisa de correções. Os físicos estão trabalhando com afinco neste problema. Esperemos o resultado desses trabalhos.

O que desejamos, inicialmente, é eliminar um equívoco muito comum e generalizado entre os não especialistas. Depois voltaremos à questão de massa e matéria.

Não é raro encontrar na literatura não especializada a afirmação de que Einstein mostrou que matéria e energia são equivalentes, que matéria pode se transformar em energia e vice-versa. Nesses textos, quase sempre é citada a fórmula E = mc².

Esta interpretação da fórmula de Einstein seria correta se matéria e massa fossem grandezas físicas equivalentes. Mas não são (como será aclarado mais adiante), e Einstein, obviamente, sabia disso. Em um áudio (em inglês) que pode ser ouvido clicando na imagem, fica bastante claro que o gênio se referia a equivalência entre massa e energia, que uma pode se transformar na outra. (Para ver o texto em inglês e português, clique AQUI.

Aclarado este assunto, voltemos aos conceitos de massa e matéria.

A Matéria é um dos dois princípios básicos do Universo, o outro é a Força. Em nenhuma parte do Universo há Força que não esteja atuando sobre Matéria, nem Matéria que não tenha uma Força atuando sobre ela [1]. No plano físico do Universo, indicamos por força a manifestação da Força e por matéria a realização da Matéria [1]. Vamos nos limitar a discutir forças e matéria.

As propriedades da matéria, conhecidas ou por conhecer, têm sua origem na atuação de forças. A massa é uma dessas propriedades. É um efeito da ação de forças e não a origem de força alguma [2]. Ao atribuir à massa a origem de forças, estamos cometendo um erro fundamental, que precisa ser corrigido. Físicos muito comprometidos com seus projetos de pesquisas não são os que se darão ao trabalho de pensar sobre o tema. É assunto para físicos jovens, em começo de carreira.

É fácil entender que energia é um efeito da ação de alguma força. Onde há energia, atuante ou em forma potencial, sempre há uma força presente. Contudo, concordamos que não é tão óbvia a ideia de que a massa também seja um efeito. Considerando que a massa seja independente da ação de qualquer força, onde é que os físicos estão procurando a origem dela? Talvez a teoria mais aceita é a que afirma que a massa das partículas elementares – e, portanto, de todos os corpos, pois estes são constituídos de partículas elementares – é devida a uma partícula, ainda não detectada, chamada bóson de Higgs. Há esperanças de que ela seja encontrada muito brevemente. Como ela explicaria a massa? Como explicaria a própria massa?

Tentemos aclarar a ideia associando à massa o conceito de inércia, ou seja, a dificuldade que um corpo tem de mudar a qualidade do seu movimento. Uma pessoa pode mudar seu movimento – andando mais depressa por exemplo –, sem muita dificuldade. Contudo, se essa pessoa estiver imersa em água, numa piscina por exemplo, movimentar-se vai requerer mais esforço, vencer a inércia será mais difícil. Essa imagem é sugerida pelo fato de que os bósons de Higgs ocupariam todo o universo formando uma espécie de oceano, onde todas as partículas se encontram. A dificuldade para movimentar-se nesse oceano de bósons é definida como inércia, ou massa, da partícula. É nos bósons de Higgs que se busca a explicação para a massa das partículas.

Por ocupar todo o universo, o bóson de Higgs tem sido chamado de "partícula de Deus", pois está em toda parte e é difícil de definir. Uma curiosidade: antes de ser chamado de partícula de Deus, o bóson de Higgs foi chamado de "partícula maldita", devido às frustrações das tentativas em detectá-lo. Como podia ser considerado um nome ofensivo, resolveu-se mudá-lo.

Como todos os corpos estão imersos no universo, ficaria explicada a origem das massas que possuem. Contudo, como foi colocado acima, como explicar a massa do próprio bóson?

Um caminho promissor para se resolver o assunto das massas, e outras propriedades das partículas elementares, é associar a cada partícula uma força atuante. Essa força vibra em várias frequências que vão determinar as várias propriedades da partícula como a massa, as cargas, o spin, etc.[2]

Algumas tentativas matemáticas, bastantes incompletas, podem ser examinadas na referência [3].

Finalizamos com uma pergunta bastante instigante: Se energia pode ser convertida em massa, de que corpo seria essa massa? Acreditamos que essa questão possa aclarar alguns dos pontos levantados na bibliografia.

Referências:

[1] Força e Matéria
[2] Como atuam as forças. Origem das massas e cargas
[3] Interação entre dois corpos

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