Existem muitas perguntas sem resposta quando se trata de Física de partículas e Física quântica, mas uma das mais fundamentais vai continuar assim – sem resposta -, já que os cientistas de uma equipa internacional acabam de provar que o problema é matematicamente insolúvel.
O problema diz respeito à brecha espectral (spectral gap), termo usado para descrever a energia necessária para um eletrão fazer a transição de um estado de baixa energia para um estado excitado.
De acordo com o estudo recentemente publicado na revista científica Nature, não importa quão perfeitamente ou completamente podemos descrever matematicamente um material ao nível microscópico – nunca seremos capazes de prever o seu comportamento macroscópico.
A brecha espectral é uma propriedade fundamental de semicondutores, que são componentes cruciais da maioria dos circuitos elétricos.
Os físicos esperavam conseguir descobrir se um material é supercondutor à temperatura ambiente (uma característica altamente desejável) simplesmente extrapolando esse dado a partir de uma descrição microscópica completa o suficiente do material.
O estudo recente, no entanto, acabou com esse sonho. Os cientistas afirmam que determinar se um material tem uma brecha espectral é uma questão considerada “indecidível”.
Questões indecidíveis
A equipa usou matemática complexa para demonstrar que nenhum algoritmo pode determinar a brecha espectral.
Questões indecidíveis não são nem verdadeiras nem falsas – estão simplesmente fora do alcance da matemática.
“O que demonstramos é que a brecha espectral é um desses problemas indecidíveis, o que significa que não existe um método geral para determinar se a matéria descrita pela mecânica quântica tem uma brecha espectral ou não”, explica um dos investigadores, Toby Cubitt, da University College London, no Reino Unido.
Há grandes implicações para esta descoberta, especialmente dado que há um prémio de um milhão de dólares em jogo, oferecido pelo Clay Mathematics Institute, para qualquer um que consiga provar se o modelo padrão da Física de partículas – que explica o comportamento das partículas mais básicas da matéria no universo – tem uma brecha espectral, usando equações do próprio modelo padrão.
“É possível que um problema seja solucionável para casos particulares, mesmo quando o problema geral é indecidível, portanto alguém ainda pode ganhar o cobiçado prémio”, disse Cubitt. “Contudo, os nossos resultados levantam a possibilidade de que alguns grandes problemas em aberto na Física teórica sejam comprovadamente insolúveis”.
Nem tudo são más notícias. A descoberta também sugere que há problemas ainda mais estranhos para físicos e matemáticos resolverem.
“A razão pela qual este problema é impossível de resolver, em geral, é porque os modelos a este nível exibem comportamentos extremamente estranhos que derrubam qualquer tentativa de analisá-los”, afirmou o coautor do estudo David Pérez-García, da Universidad Complutense de Madrid.
“Por outro lado, este comportamento bizarro também prevê uma Física nova e muito estranha. Por exemplo, os nossos resultados mostram que a adição de até mesmo uma única partícula a um pedaço de matéria, mesmo que grande, pode, em princípio, mudar dramaticamente suas propriedades. Nova física como esta é muitas vezes explorada mais tarde na tecnologia”.
Discordo quando dizem que é impossível de decifrar…Apenas digo que neste momento, a matemática e o cérebro humano não conseguem resolver isso…Por exemplo, antes de existirem telemóveis podiam dizer que isso era impossível de existir e no entanto eles cá estão ou, quem diria que à 100 anos estaria a escrever um comentário num site e através de um computador portátil!? Estas mentes são tão inteligentes e dizem logo que aquilo é impossível de decifrar com equações matemáticas e nem se dão conta que o cérebro humano é ilimitado e o que hoje é impossível de resolver, amanhã pode ser possível…Nada é impossível…
Estado animado? Loooool, não será, antes, estado excitado (em termos de energia) ? Ai esta física-química.
Boa tarde,
Obrigada pelo seu reparo, já corrigimos a má tradução.
é… isto é tão verdade como aquele que há uns anos disse que 640KB chegava para tudo
Todos os problemas tem solução, mas encontrar a solução, é um problema!!
Não! A brecha espectral não é um problema indecidível. Há em Portugal uma brecha espectral enorme na nossa economia. O fosso entre o estado dormente e o estado excitado está aí e nenhum algorítmo nem folha de excell conseguem decidir como ultrapassar. Tenho cá comigo que isso só irá acontecer quando a humanidade decidir que ser rico não é ter dinheiro às custas da miséria alheia: talvez lá para o dia de S. … da parte de tarde!