Lesão no treino físico não leva a aumento de massa muscular

A pesquisa investigou se o dano muscular induzido pelo treinamento de força (com pesos) tem algum papel na hipertrofia muscular (aumento da área muscular) – Foto: Jeevanreddy007 via Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0


No pain, no gain (sem dor, sem ganho) é uma frase comum entre quem faz musculação, pois o dano é considerado essencial para o aumento de massa muscular. Porém, uma pesquisa da Escola de Educação Física e Esporte (EEFE) da USP mostra que não há relação entre lesões no treino e crescimento dos músculos. Eles vão crescer apenas com o aumento da síntese proteica após a redução das lesões no decorrer do treinamento. O estudo de doutorado de Felipe Damas recebeu menção honrosa na área de Ciências da Saúde do Prêmio Tese Destaque USP 2018.

O dano muscular (ou microlesões adaptativas na musculatura) envolve também perda de função muscular no curto prazo e dor tardia na musculatura pós-treino. “A pesquisa investigou se o dano muscular induzido pelo treinamento de força (com pesos) tem algum papel na hipertrofia muscular (aumento da área muscular)”, explica Damas, “ou seja, se o dano seria o processo que explicaria como nossos músculos crescem com o treinamento de força ou se ao menos potencializa o processo de crescimento muscular”.

Entre praticantes de treinamento de força, e até no meio acadêmico, acreditava-se que o dano muscular estava por trás do crescimento dos músculos com o treino; porém o estudo demonstra que o dano não causa e muito menos potencializa o aumento da área muscular (hipertrofia muscular) – Foto: CC0 Creative Commons

Segundo o pesquisador, até recentemente acreditava-se, tanto no meio acadêmico, mas ainda mais fortemente entre treinadores e praticantes de treinamento de força, que o dano muscular seria o processo por trás do crescimento dos músculos com o treino. “Essa crença se intensificou com o ditado no pain, no gain, ou seja, sem dor, sem ganho”, conta. “A pesquisa trouxe informações que refutam essa premissa, demonstrando que o dano muscular não é o processo que explica a hipertrofia muscular, nem mesmo a potencializa.”
Avaliação

O estudo avaliou dez homens jovens que realizaram treinamento de força durante dez semanas. “Todas as variáveis envolvidas na pesquisa – taxa de síntese proteica, dano muscular e hipertrofia muscular – foram medidas no começo, na terceira e na última semana de treino”, destaca Damas. “Com isso, pudemos avaliar como estas medidas variam no decorrer do treinamento e as relações entre elas.”

Resultados do estudo sugerem que o treinamento de força pode ser iniciado com exercícios que causem menos dano muscular, aumentando a intensidade conforme os danos diminuem no decorrer do treino – Foto: Cecília Bastos / USP Imagens

A taxa de síntese proteica, que mostra o quanto de proteína está sendo incorporado na musculatura no decorrer do tempo, foi avaliada por meio de biópsias musculares, coletas de saliva e ingestão de água pesada. “O dano muscular foi verificado por meio de marcador direto (microlesões presentes nas biópsias musculares) e marcadores indiretos (perda de força muscular, aumento de dor tardia, alguns marcadores sanguíneos de lesão e inflamação), relata o pesquisador. “A hipertrofia muscular foi apontada por meio da área das fibras musculares (também nas biópsias musculares) e análise da área de secção transversa muscular por ultrassom.”

Os resultados da pesquisa indicam que o dano muscular faz com que a taxa de síntese de proteínas seja utilizada para reparar o tecido muscular, e não para fazê-lo crescer. “Somente quando o dano muscular é progressivamente diminuído, o que acontece com o passar das sessões de treino, é que a síntese de proteínas é ‘liberada’ para contribuir com a hipertrofia muscular”, ressalta Damas. “Desta forma, o dano parece impedir que o músculo cresça, e só quando o dano é atenuado ou mesmo inexistente, a taxa de síntese de proteínas é direcionada para aumentar a área muscular (hipertrofia muscular). Ou seja, sem dor, com ganho!”.
Treinamento

Com base nas conclusões do estudo, treinadores e praticantes de treinamento de força podem modular melhor seus treinos, segundo o pesquisador. “Por exemplo, eles podem começar nas primeiras semanas com treinos mais ‘leves’, não necessariamente só em termos de intensidade ou peso, mas que não acarretem tanto dano muscular, como contrações concêntricas ou isométricas isoladas, baixo volume de treino, etc.”, diz. “O interessante é que o dano é rapidamente atenuado no decorrer do treino (em duas semanas já há pouquíssimo dano) e o praticante pode treinar ‘forte’, sem problemas, que a hipertrofia irá acontecer.”

“Um detalhe: o fato do dano muscular não explicar ou potencializar a hipertrofia, não quer dizer que não temos que treinar ‘forte’, ou seja, com alto grau de esforço e fadiga”, alerta o pesquisador. “Só indica que não precisamos sentir dor muscular para hipertrofiar, podendo começar ‘leve’, evitando tanto dano e dor, para nas próximas semanas treinar com altos graus de esforço e fadiga que maximizarão a hipertrofia muscular no médio e longo prazo.”

A tese de doutorado Dano muscular promove hipertrofia? A queda de um paradigma sustentada pela análise integrada da taxa de síntese proteica foi orientada pelo professor Carlos Ugrinowitsch, da EEFE, e defendida em 27 de abril do ano passado. A pesquisa foi co-orientada pelos professores Cleiton Augusto Libardi, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), e Stuart Phillips, da McMaster University, no Canadá, onde Damas fez um ano de doutorado. O trabalho teve a colaboração de pesquisadores da USP e da McMaster University, e o resultado das pesquisas do grupo é descrito em artigos veiculados no site PubMed.


Autor: Jornal da USP
Fonte: Jornal da USP
Sítio Online da Publicação: Jornal da USP
Data: 01/11/2018
Publicação Original: https://jornal.usp.br/ciencias/ciencias-biologicas/lesao-no-treino-fisico-nao-leva-a-aumento-de-massa-muscular/

Físico apresenta Sirius, nova empreitada do maior complexo científico brasileiro

Fonte de luz síncrotron permitirá o estudo da matéria nas suas mais variadas formas, com aplicações em praticamente todas as áreas do conhecimento – Foto: Divulgação / CNPEM

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Única instituição da América Latina a ter um acelerador de partículas do seu gênero, o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron completou 30 anos no ano passado e está construindo uma nova fonte de luz, o Sirius, que vai permitir um avanço sem precedentes em pesquisas de diversas áreas.

Para discutir a importância do laboratório e desse projeto para a ciência brasileira, o Instituto de Estudos Avançados Polo Ribeirão Preto (IEA-RP) realiza no dia 19 de outubro, às 9h30, no Espaço de Eventos do IEA-RP, a conferência Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira.

No evento, o físico Antônio José Roque da Silva vai abordar as pesquisas desenvolvidas no LNLS, um dos quatro laboratórios que integram o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), do qual ele também é diretor.

Roque da Silva falará ainda sobre o andamento do projeto Sirius, a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País e uma das primeiras fontes de luz síncrotron de quarta geração do mundo. Esse projeto é 100% nacional e vai abrir enormes oportunidades para o estudo de materiais orgânicos e inorgânicos, fornecendo ferramentas de pesquisa de ponta inexistentes hoje no Brasil.

Antônio José Roque da Silva tem graduação e mestrado em Física pela Unicamp e pós-doutorados pela University of California em Berkeley e em Los Angeles. É membro titular da Academia Brasileira de Ciências, docente do Instituto de Física (IF) da USP e diretor do LNLS e do Projeto Sirius.
Luz síncrotron: observando a matéria em detalhes

Fontes de luz síncrotron são máquinas de grande porte que produzem um tipo de radiação com a função de desvendar a estrutura molecular e de partículas (elétrons) dos diferentes materiais para compreender as suas propriedades fundamentais. São a melhor ferramenta criada até hoje pela ciência com essa finalidade, e estão em constante aprimoramento

A criação de uma máquina tão complexa é produto de toda uma história de desenvolvimentos de ferramentas que permitiram ao homem observar a matéria com cada vez mais detalhamento, e que são decisivas para o avanço científico.

Ela permite o estudo da matéria nas suas mais variadas formas e tem aplicações em praticamente todas as áreas do conhecimento científico e tecnológico, como física, química, engenharia dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, farmacologia, medicina, geologia e geofísica, agricultura, oceanografia, petróleo e gás, paleontologia, entre outras.

Para produzir radiação síncrotron é necessário manter elétrons viajando em velocidades próximas à da luz. Ao terem sua trajetória desviada por campos magnéticos, essas partículas emitem luz síncrotron. As fontes de luz síncrotron são compostas de três tipos de aceleradores de partículas. Saiba mais no site do Laboratório.

As inscrições para o evento são gratuitas e podem ser feitas no site: http://iearp.blogspot.com/2018/10/sirius-nova-fonte-de-luz-sincrotron.html.

O IEA-RP fica no campus da USP em Ribeirão Preto (Av. Bandeirantes, 3900 – Vila Monte Alegre, Ribeirão Preto).




Autor: Jornal da USP
Fonte: Jornal da USP
Sítio Online da Publicação: Jornal da USP
Data: 16/10/2018
Publicação Original: https://jornal.usp.br/ciencias/ciencias-exatas-e-da-terra/fisico-apresenta-sirius-nova-empreitada-do-maior-complexo-cientifico-brasileiro/

Jovem físico recebe prêmio por contribuição à Teoria Quântica de Campo

Prêmio Sackler, oferecido pela Universidade de Tel Aviv, é a terceira importante premiação internacional concedida a Pedro Vieira, que atua no Perimeter Institute, no Canadá, e no ICTP-SAIFR, no Brasil (foto: arquivo pessoal)

O jovem físico português Pedro Vieira é um dos ganhadores do Prêmio Sackler de Física de 2018. O Raymond and Beverly Sackler International Prize, de US$ 100 mil, concedido pela Tel Aviv University (TAU), contempla anualmente dois pesquisadores, com idade inferior a 40 anos, por suas contribuições aos novos desenvolvimentos e aplicações da Teoria Quântica de Campo. Vieira deverá recebê-lo em março, juntamente com Zohar Komargodski, do Weizmann Institute, de Israel.

Não será a primeira importante premiação internacional recebida por Vieira. Em 2015, seu trabalho foi reconhecido com a outorga da Medalha Gribov, da European Physical Society, e com o Prêmio Sloan, da Alfred P. Sloan Foundation.

Vieira divide seu ano de trabalho entre o Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Waterloo, Canadá, e o Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental (ICTP-SAIFR), em São Paulo. Sediado no Instituto de Física Teórica (IFT) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), o ICTP-SAIFR foi criado a partir de uma colaboração da Unesp com o International Center for Theoretical Physics in Trieste (ICTP) e tem financiamento da FAPESP.

Quando ainda estudante em Portugal, Vieira fundou a Mathematica Summer School on Theoretical Physics, que continua se reunindo anualmente, em caráter itinerante, com o objetivo de promover o aperfeiçoamento em matemática e de oferecer um fórum de discussão de temas avançados de Física Teórica para físicos de todos os níveis.

Desde a cidade do Porto, em Portugal, onde desfruta de seu período de férias, Vieira concedeu a entrevista a seguir à Agência FAPESP.

Agência FAPESP – Além de importantes contribuições para o desenvolvimento da Teoria Quântica de Campo (Quantum Field Theory ou QFT) e da Teoria de Cordas, você também é conhecido pela capacidade de falar dos assuntos mais complicados da física de maneira simples, intuitiva e acessível a quem não domina a linguagem matemática normalmente utilizada. Então, por favor, descreva dessa forma simples o seu campo de estudos.

Pedro Vieira – O que estou a estudar é a chamada Teoria Quântica de Campo. Trata-se da união de duas teorias: a Física Quântica, que descreve tudo o que é muito pequeno, e a Relatividade, que descreve tudo o que é muito rápido. Então, quando há algo que é ao mesmo tempo muito pequeno e muito rápido, como o são as partículas fundamentais da matéria, precisamos combinar essas duas teorias: a Física Quântica e a Relatividade.

Agência FAPESP – Esse tem sido, desde Einstein, um grande desafio para os físicos.

Pedro Vieira – Sim, porque o que acontece é que a teoria de campo resultante pode ser fácil ou difícil. É fácil quando as partículas que estamos a estudar não interagem muito umas com as outras. É o caso, por exemplo, da luz. Os fótons que compõem um feixe de luz movimentam-se livremente, uns ao lado dos outros, praticamente sem interagir. Se entendermos o que acontece com um entenderemos o que acontece com todos os outros. Mas a teoria de campo torna-se difícil quando as partículas interagem fortemente umas com as outras. Neste caso, a situação fica tão complexa que não temos matemática para descrever o que acontece.

O que eu faço é trabalhar no desenvolvimento dessa matemática. Minha pesquisa é entender o que é a Teoria Quântica de Campo e quais são suas regras quando estamos nesse regime tão difícil, em que é necessário usar Física Quântica e Relatividade ao mesmo tempo, com acoplamento forte: um regime em que as partículas não se movimentam livremente, mas interagem umas com as outras.

Agência FAPESP – Como você faz isso?

Pedro Vieira – O que eu faço, por um lado, é desenvolver a intuição física. E, por outro, a linguagem matemática. Ambas são necessárias para descrever a situação real: tanto as imagens físicas quanto as técnicas matemáticas. Dentro disso, uma coisa que eu estudo é a chamada Teoria de Cordas.

Na Teoria de Cordas, a ideia é a de que as partículas não são pequenas esferas, não são pontos, como pensou a física clássica e mesmo a física contemporânea, mas são pequenas cordas, pequenos fios elásticos. Vistas de longe, essas entidades parecem pontos. Mas, vistas de perto, mostram ser cordas, fios elásticos. Uma hipótese, que os físicos consideram muito atraente, muito elegante, é que, se calhar, todas as partículas – os quarks, os elétrons, os neutrinos, os fótons etc. – são, na realidade, cordas.

Agência FAPESP – As mesmas cordas?

Pedro Vieira – As mesmas cordas, com diferentes modos de vibração. As ondas propagam-se pela corda exatamente como acontece quando tocamos um violão e percutimos suas cordas.

Agência FAPESP – Essas ondas são flutuações de energia?

Pedro Vieira – Flutuações de energia da corda. É análogo ao que ocorre com a corda do violão. Dependendo dos modos pelos quais é percutida, a corda do violão produz diferentes notas musicais. Da mesma forma, a corda cósmica produz diferentes tipos de partículas. Tudo depende da energia.

Agência FAPESP – A teoria admite a existência de cordas abertas e de cordas fechadas, não é?

Pedro Vieira – Se for aberta – como um segmento de reta ou qualquer linha que possua duas extremidades –, a corda, ao se movimentar no espaço-tempo, desenha uma superfície semelhante à de um retângulo, que pode ser um retângulo liso ou ondulado. Se for fechada – como uma circunferência, ou qualquer linha curva fechada em si mesma –, a corda, ao se movimentar no espaço-tempo, desenha um tubo, que pode ser um tubo regular, como a superfície lateral de um cilindro, ou um tubo irregular, com ondulações e tortuosidades. Então, estudar a teoria de cordas é estudar esses retângulos e tubos no espaço-tempo, retângulos e tubos desenhados pelas cordas ao se movimentarem.

Agência FAPESP – E como são pensados, neste caso, os fenômenos que, no Modelo Padrão, são chamados de interações entre as partículas?

Pedro Vieira – É aí que a coisa se complica. Pois as cordas começam a dividir-se ou juntar-se com outras cordas. Então, os retângulos e tubos também se dividem ou se juntam. E a descrição matemática de todas essas superfícies se torna bastante complexa.

A intuição que tivemos e que nos permitiu conceber um truque para contornar a dificuldade matemática foi, no caso do tubo, recortar-lhe um pedaço na forma de um hexágono. Com isso, criamos um elemento básico, passível de ser facilmente estudado com nossas ferramentas matemáticas. Colocando lado a lado vários desses hexágonos, é possível obter algo parecido com uma superfície azulejada, e, assim, desenhar qualquer tubo.

Entendi que os tubos, isto é, os movimentos das cordas fechadas, podem ser descritos por meio de hexágonos. E que os retângulos, isto é, os movimentos das cordas abertas podem ser descritos por meio de pentágonos. Com hexágonos e pentágonos parece-me que dá para descrever todos os tipos de cordas em movimento.

Agência FAPESP – Foram essas realizações que lhe valeram os prêmios?

Pedro Vieira – Os dois prêmios que recebi em 2015, o Prêmio Sloan e a Medalha Gribov, foram-me dados depois que eu entendi os pentágonos. Este prêmio agora, o Sackler, veio-me com o entendimento dos hexágonos. Essas soluções simples para problemas bastante complicados surpreenderam a comunidade. E, por isso, recebi tais prêmios.

Agência FAPESP – Quando se fala em Teoria de Cordas, a ideia de corda corresponde a uma realidade física ou constitui apenas uma descrição conveniente?

Pedro Vieira – No passado, pensou-se que o átomo fosse fundamental. Depois, descobriu-se que não era e que o átomo era constituído por prótons, nêutrons e elétrons. Posteriormente, descobriu-se que os próprios prótons e nêutrons eram compostos de quarks. A ideia da Teoria de Cordas é a de que, se continuarmos a investigar, buscando aquilo que constitui o quark ou o elétron ou o fóton, chegaremos a essas cordas como o objeto mais fundamental, não constituído por nenhum outro.

Partir uma corda ao meio não é chegar a algo mais fundamental do que a corda, mas criar duas cordas. Isto é, criar duas partículas. E é o que realmente acontece. No dia a dia, o número de partículas não se preserva. Partículas são criadas e partículas são destruídas. A teoria de cordas oferece uma interpretação geométrica para isso: são cordas que se partem ou cordas que se juntam.

Como já disse, todas as partículas seriam formadas pelo mesmo tipo de corda, vibrando de formas diferentes, conforme o caso. Vistas de longe, isto é, na escala observável pelos experimentos atualmente possíveis, todas essas cordas parecem pontos – porém pontos com massas diferentes, conforme o caso.

Agência FAPESP – É algo que tem um grande apelo estético.

Pedro Vieira – Exatamente. Porque, em vez de vários ingredientes diferentes, passamos a ter um ingrediente apenas, a corda, com diferentes modos de vibração. É uma solução muito elegante. Se verdadeira ou não, isto é algo que não temos como saber diretamente. Porque, para sabê-lo, precisaríamos realizar experimentos com energia muito maior do que aquelas que conseguimos alcançar atualmente. Mesmo no melhor colisor de partículas da atualidade, por meio do qual já alcançamos energias muito altas, ainda estamos bem longe do patamar que nos permitiria saber se as partículas são constituídas por cordas ou não.

Agência FAPESP – Isso significa que a Teoria de Cordas não pode ter uma comprovação experimental?

Pedro Vieira – Significa que não tem atualmente uma comprovação experimental no sentido da observação direta. Mas tem comprovações experimentais no sentido de que possibilita fazer previsões, que podem ser eventualmente confirmadas, em relação ao comportamento das partículas.

O fato de que uma previsão possa ser confirmada não significa que a hipótese esteja necessariamente certa. Pode haver outras explicações para o mesmo fato. Mas sucessivas confirmações aumentam progressivamente a confiabilidade do modelo.

Além disso, existe também uma possibilidade de detecção direta. Se essas cordas de que falamos foram criadas no início do universo, logo após o Big Bang, podemos imaginar que, com a expansão violenta do universo, as cordas primordiais foram esticadas proporcionalmente. Desse modo, poderíamos, eventualmente, detectar alguns sinais de sua presença, olhando o céu com muito cuidado. Mas isto é apenas uma especulação. Não é com isso que eu trabalho. A resposta honesta é que, para saber se as cordas existem, devemos procurar por suas consequências indiretas e não pelas consequências diretas.

Agência FAPESP – Não é diferente do que acontece com muitas outras teorias.

Pedro Vieira – De fato. Considere o caso das ondas gravitacionais. As ondas gravitacionais foram medidas recentemente. Acreditamos que sejam compostas por grande quantidade de grávitons viajando juntos ao mesmo tempo. Medimos o efeito da onda, mas não conseguimos medir nem detectar o gráviton. Conseguimos medir o fóton, mas não conseguimos medir o gráviton. O que dizemos é que, se os grávitons existirem, quando estiverem juntos em grande quantidade, produzirão uma onda gigantesca no espaço-tempo, possível de medir. E foi o que ocorreu quando se mediu a onda produzida pela colisão de dois buracos negros. O efeito da onda pôde ser medido, mas a suposta partícula não. Da mesma forma, podemos fazer algumas previsões eventualmente observáveis, caso a natureza seja constituída por cordas.

Agência FAPESP – Qual é a atividade que você desenvolve atualmente no Brasil, no ICTP-SAIFR?

Pedro Vieira – Como atividade científica, estou a trabalhar na resolução de um problema. As cordas podem dividir-se em duas e voltar a juntar-se em uma só. No espaço-tempo, isso corresponde a um cilindro, que se divide em dois tubos, que depois voltam a se unir em um único. No final, fica desenhada uma superficie com um buraco no meio, semelhante a uma rosquinha ou donut. Se vier a se dividir e juntar duas vezes, ficam desenhados dois buracos, e por aí em diante. O desafio é entender como controlar essas superfícies, com todos os possíveis buracos. Esta é a minha atividade principal no ICTP-SAIFR.

Ao mesmo tempo, temos inúmeras atividades de extensão – algumas prestes a começar este ano e em parceria com a revistaPesquisa FAPESP, por exemplo. E há a participação em cursos de pós-graduação, supervisão de alunos de mestrado e doutorado, novas contratações de professores de renome internacional, estabelecimentos de parcerias nacionais e internacionais: um imenso afazer. A cada semana que passa, o ICTP-SAIFR fica mais interessante e mais próximo de se tornar um dos melhores centros de Física Teórica do mundo. É um prazer fazer parte desse processo, que nao existiria sem o apoio da FAPESP, diga-se de passagem.

Agência FAPESP – Voltando ao seu modelo intuitivo dos hexágonos, o que mais você pode dizer sobre ele?

Pedro Vieira – Quando pensamos nas cordas movendo-se no espaço-tempo, percebemos que elas podem se mover em muitas direções. Elas se movem em um espaço-tempo de quatro dimensões (três para o espaço e uma para o tempo). Mas a superfície dos tubos formados pelo movimento das cordas fechadas só tem duas dimensões. Trata-se de uma superfície bidimensional. Esta observação é muito importante, porque diz que, se conseguirmos conhecer bem a geometria dessa superfície bidimensional, conseguiremos conhecer também a geometria desses tubos que estão em um espaço mais-dimensional. E é muito mais simples estudar um espaço bidimensional do que qualquer espaço com mais dimensões.

Se enfocarmos apenas a superfície bidimensional do tubo, o que acontece se alguma onda se movimentar nessa superfície, como uma onda na superfície do mar? Essa onda só pode ir para cima ou para baixo e para a direita ou para a esquerda. Só existem estas possibilidades. E quando duas ou três ondas movimentam-se nessa superfície, elas se chocam umas com as outras.

Se nós vivêssemos em duas dimensões, incluído o tempo, nós viveríamos em uma linha. Todos os habitantes da cidade de São Paulo estariam dispostos sobre essa linha, enquanto o tempo passava. E, se nos deslocássemos, teríamos que passar uns sobre os outros, porque o único espaço possível seria a linha.

Então, estudar a física em duas dimensões, é estudar essas ondas que se deslocam ao longo de linhas e passam umas sobre as outras. Essa física pode, muitas vezes, ser estudada por meio de uma técnica chamada “integrabilidade”. Essa técnica nos permite estudar essas ondas e o que acontece com elas quando passam umas sobre as outras.

A integrabilidade era utilizada em algumas aplicações tecnológicas da física da matéria condensada, no estudo de materiais que são praticamente unidimensionais. Claro que não rigorosamente unidimensionais, mas quase. Então, essa técnica permite estudar tudo o que se passava quando as partículas só podem se deslocar em uma dimensão.

Agência FAPESP – E como a integrabilidade foi agregada à Teoria de Cordas?

Pedro Vieira – Essa foi uma grande surpresa, que ocorreu em 2003, quando se atentou para o fato de que as cordas, elas mesmas, são objetos unidimensionais. E que, então, poderíamos utilizar a integrabilidade, essa mesma simplificação, para estudar a Teoria de Cordas. Isso agora parece óbvio, mas ninguém havia atentado antes.

O que entendemos, recentemente, foi que, com essa técnica matemática, a integrabilidade, podíamos considerar um fragmento da superfície do tubo, na forma de hexágono, e imaginar ondas movendo-se nele. Uma onda parte de um dos seis lados do hexágono e movimenta-se até o outro lado. Outra onda parte de um lado diferente. E assim por diante. Por vezes, essas ondas se encontram e precisam passar umas sobre as outras. O que entendemos foi como estudar esses hexágonos mesmo quando ocorre neles muita agitação, com muitas ondas movimentando-se em diferentes direções. Com a técnica de integrabilidade tornou-se possível estudá-los.

Como qualquer superfície pode ser dividida em hexágonos, conseguimos, estudando o hexágono, descrever qualquer superfície, que, por sua vez, descreve processos que ocorrem no espaço-tempo quadridimensional. Este foi um dos truques que desenvolvemos ao longo dos últimos anos: o truque de utilizar física de duas dimensões para estudar física de muitas dimensões.

Agência FAPESP – Os hexágonos e pentágonos que você utiliza correspondem exatamente às figuras geométricas regulares que conhecemos da geometria euclidiana?

Pedro Vieira – Não exatamente. Os tubos podem ser regulares ou irregulares, encurvando-se, estreitando-se ou alargando-se. Os que estamos a chamar, com certa liberalidade, de retângulos também podem ser regulares ou irregulares. O mesmo se dá com os hexágonos ou pentágonos recortados em suas superfícies. Podem ser lisos ou apresentar vários tipos de rugosidades e deformações. Na física quântica, precisamos considerar todas essas possibilidades. Porque a física quântica diz que a história possível do mundo material não é apenas uma história, mas muitas histórias.

Agência FAPESP – Isso se deve ao caráter probabilístico da física quântica?

Pedro Vieira – Sim. Quando chuto uma bola, ela não tem apenas uma trajetória possível para se deslocar de um lado para outro. Ela tem, na verdade, infinitas trajetórias possíveis. Em vez de descrever um arco de parábola, ela poderia, por exemplo, dar a volta ao mundo muitas vezes antes de chegar ao seu destino. O que acontece, na maioria dos casos, é que só as trajetórias intuitivas são bastante prováveis. Por isso, quando chutamos uma bola só pensamos na parábola e descartamos as outras possibilidades. Mas elas também existem, embora sejam muito pouco prováveis. Isso se deve ao fato de a bola ser muito grande, muito pesada. Quando as partículas são bem pequenas, esse caráter probabilístico torna-se muito relevante: elas de fato podem se deslocar de um ponto a outro por incontáveis caminhos. O mesmo ocorre com os tubos. E se traduz nos hexágonos. Então, é preciso estudar todas as configurações possíveis de hexágonos. Não apenas em seu estado fundamental, mas em todos os estados possíveis. E somar tudo isso.

Agência FAPESP – Esse número de possibilidades é finito?

Pedro Vieira – Não. É infinito. Daí a dificuldade. Por vezes, somamos infinitas parcelas e obtemos um resultado finito. Mas é preciso dizer que tudo o que conseguimos fazer é puramente teórico. E feito para uma teoria de cordas muito especial, uma teoria-brinquedo, que usamos como se fosse um laboratório. As propriedades dessa teoria não são as propriedades do mundo em que vivemos. São muito mais simples, muito mais simétricas. De fato, essa teoria possui o grau máximo de supersimetria. Por isso, é chamada de “N=4”. Não é uma denominação muito evocativa. Mas informa imediatamente que, nessa teoria, as partículas são relacionadas umas com as outras por meio de quatro supersimetrias, que é o maior grau de supersimetria possível. Por esse motivo, a “N=4” também é chamada de “Teoria Maximamente Supersimétrica”. Esse grau de supersimetria, essa extrema simplicidade, possibilita desenvolver a matemática. Mas acredito que a intuição que levou ao modelo possa ser estendida também ao nosso mundo complexo. A teoria é suficientemente simples para poder ser matematizada. Porém suficientemente interessante como uma análoga da natureza real.

Autor: José Tadeu Arantes
Fonte: Agência FAPESP
Sítio Online da Publicação: FAPESP
Data de Publicação: 31/01/2018
Publicação Original: http://agencia.fapesp.br/jovem_fisico_recebe_premio_por_contribuicao_a_teoria_quantica_de_campo_/27061/

Considerado um dos mais influentes teóricos da atualidade, físico canadense explica por que é tão difícil unificar as teorias que descrevem as quatro forças do Universo

© LÉO RAMOS CHAVES

Myers durante visita a São Paulo em julho deste ano, quando deu curso para alunos da América Latina que concorreriam a mestrado internacional
O físico canadense Robert Myers, 58 anos, iniciou sua carreira de pesquisador nos anos 1980 tentando descobrir como seriam os buracos negros em um Universo com mais dimensões do que as quatro conhecidas – três de espaço (comprimento, largura e altura) e uma de tempo. O trabalho não saiu como esperava. Mas abriu o caminho para ele se tornar uma referência internacional em teoria das cordas, o modelo físico segundo o qual o Universo seria formado por filamentos microscópicos – as cordas – que vibrariam em até 10 dimensões.

Desde então, Myers já publicou 211 artigos, que foram mencionados cerca de 22 mil vezes, e vem delineando os rumos de como usar a teoria das cordas para entender a força da gravidade. Ele foi considerado recentemente um dos pesquisadores mais influentes em sua área. Seu nome estava nas edições de 2014 e 2015 do ranking World’s Most Influential Scientific Minds, que reúne os autores dos artigos mais citados na última década em diferentes áreas da ciência.

Myers cresceu em Deep River, uma cidadezinha com 5 mil moradores na província de Ontário, no Canadá. Decidiu estudar física por ser a área que lhe parecia mais desafiadora e, desde 2001, integra o time de pesquisadores do Perimeter Institute for Theoretical Physics, um dos centros de física teórica mais inovadores do mundo, sediado em Waterloo, também na província de Ontário.

Em julho, Myers esteve em São Paulo e deu aulas para quase 100 alunos de graduação em física da América Latina que estão em nível avançado. Eles se preparavam para concorrer às poucas vagas de um mestrado a ser feito parte no Perimeter, parte no Centro Internacional de Física Teórica (ICTP) do Instituto Sul-americano para Pesquisa Fundamental (Saifr), na Universidade Estadual Paulista (Unesp). Na entrevista a seguir, Myers falou sobre trabalhar no Perimeter e a respeito da área da física que vem ajudando a desenvolver.

O senhor está no Perimeter desde o início e também é professor na Universidade de Waterloo. Quais as diferenças entre as duas instituições?
Creio ter sido o primeiro pesquisador contratado pelo Perimeter. A Universidade de Waterloo é uma instituição grande, com uns 10 mil alunos e vários interesses e atividades. Tem boa reputação em engenharia e matemática. Em física, começa a melhorar. No Perimeter, o foco é a física. Fica em Waterloo porque é lá que Mike Lazaridis tem seu negócio [ele é o dono da empresa de celulares BlackBerry e fez a doação de US$ 100 milhões para fundar o Perimeter]. Quando criaram o instituto, queriam parcerias com outras instituições, mas houve uma decisão consciente de não fazer parte da universidade. Temos parceria com as universidades de Toronto, York, McMaster e Western. Contratamos professores com eles e trabalhamos com seus alunos. Isso nos dá flexibilidade. Em uma universidade, as pessoas fazem parte de uma equipe maior, que segue as prioridades estabelecidas pela reitoria. É preciso negociar mais e tentar convencer as outras partes de que as suas metas pessoais também são importantes. No Perimeter, definimos nossas prioridades sem interferências.

Vocês têm liberdade para escolher o que pesquisar.
Sim, e é muito mais fácil mudar de área e experimentar novos caminhos. Em parte, porque somos uma instituição pequena. Também há uma característica ali que é mirar alto e ir atrás de questões desafiadoras.

Quantos alunos há no Perimeter? O nível dos estudantes é diferente dos de outras instituições?
Somados, não passam de 100. São cerca de 30 alunos no mestrado e 45 no doutorado. Há o programa Visiting Graduate Fellowship, que todos os anos traz um bom número de alunos de pós-graduação de nível avançado. Eles trabalham um tempo no Perimeter, mas fazem suas teses e pesquisas em outras universidades. Todos nossos estudantes são alunos de Waterloo, uma vez que não é o instituto que concede os títulos de mestrado e doutorado. A ideia inicial era fazer algo bem-feito. Ao estabelecer parcerias, o instituto e as outras instituições se beneficiam mutuamente. Hoje, Waterloo atrai alunos de física melhores do que há 15 anos.

Recentemente o senhor foi escolhido duas vezes um dos cientistas mais influentes do mundo em sua área. Além disso, já publicou mais de 200 artigos, citados 22 mil vezes. Qual o segredo?
Trabalhei muito. Não sei que conselho dar. Digo para meus alunos que devem buscar algo de que realmente gostem. O resto vem com o esforço. Vejo muita gente perseguindo uma carreira por precisar de um trabalho para sobreviver. Tive a sorte de conseguir um trabalho divertido. O entusiasmo nutre muitos pesquisadores. É muito mais do que um trabalho ou uma carreira, é algo pelo qual somos apaixonados. Gostamos de trabalhar duro, por longas horas, para descobrir novas fórmulas ou analisar resultados de experimentos.

Seu artigo mais citado (1.539 vezes) é sobre buracos negros. O que estudou?
Esse artigo é de 1986. Foi minha tese de doutorado na Universidade de Princeton, Estados Unidos. Na época, houve uma segunda revolução na teoria das cordas, que animou as pessoas. Vivemos em um espaço-tempo de quatro dimensões, três de espaço e uma de tempo. E a teoria das cordas é formulada em um espaço-tempo com até 10 dimensões. Estava interessado em saber como seriam os buracos negros em um Universo com mais de quatro dimensões. Tinha uma ideia em mente, mas não deu certo. Os buracos negros são objetos que surgem em condições extremas, em que a gravidade é muito intensa, e poderiam fornecer informações sobre vários aspectos da teoria. Uma de suas características mais animadoras é que ela é uma teoria de gravitação quântica [a teoria das cordas inclui uma descrição quântica da gravidade e tenta compatibilizar a mecânica quântica, que descreve três forças físicas – eletromagnética, nuclear forte e nuclear fraca – relevantes para os fenômenos microscópicos, com a teoria da relatividade geral, de Einstein, que trata da força da gravidade e descreve os fenômenos macroscópicos]. Com o tempo, os físicos encontraram conexões e foram capazes de estudar buracos negros e ter insights sobre a teoria das cordas.

Não era usual estudar buracos negros em várias dimensões?
Era algo à frente do tempo. Isso interessou a mim e a meu orientador, Malcolm John Perry. À medida que avancei, tentei aproveitar as oportunidades. Costumo dizer que temos uma caixa de ferramentas de ideias e técnicas. Quanto mais ferramentas se coloca na caixa, maior a capacidade de resolver problemas. No momento, estou animado em trabalhar em uma área que tenta entender como as ideias da teoria da informação quântica seriam úteis para entender buracos negros e gravitação quântica.

O que gostaria de descobrir?
Buracos negros são uma espécie de playground para os matemáticos. Atualmente, qualquer teoria que tente explicar fenômenos astrofísicos muito energéticos os atribui a buracos negros. Há uns 40 anos, pensavam-se em soluções mais elegantes. No início dos anos 1970, Jacob Bekenstein [1947-2015] foi o primeiro físico a olhar para os buracos negros sob uma perspectiva diferente e tentar incorporar na relatividade geral, que trata da gravidade, ideias da teoria da informação. Ele realizou experimentos mentais que tentavam imaginar como seria a física envolvida em certo fenômeno e disse que, para a física que conhecemos fazer sentido, os buracos negros deveriam ter entropia [medida de como a energia pode ser distribuída entre os componentes microscópicos desse objeto]. Também falou que essa entropia deveria ser proporcional à área da superfície do buraco negro. Muita gente viu isso com ceticismo. Ter entropia significa apresentar uma estrutura interna, como as moléculas de um gás encerrado em uma sala. E, do ponto de vista da relatividade geral, não fazia sentido pensar em uma estrutura interna para buracos negros.

Como a ideia foi recebida?
Bekenstein era aluno de pós-graduação em Princeton e as pessoas o questionaram, até que, anos depois, Stephen Hawking propôs que, quando ocorrem flutuações quânticas nos buracos negros, eles podem liberar radiação térmica. Se esses objetos funcionam como um reservatório de calor, eles têm de ter entropia. Bekenstein e Hawking realizaram uma predição muito precisa sobre o que seria a entropia do buraco negro. É uma fórmula notável. De um lado, ela traz informação sobre a área, uma característica geométrica bidimensional do espaço-tempo. Do outro, ela apresenta a entropia, que insinua algo sobre a estrutura interna, sobre o estado quântico que compõe o buraco negro. Essa fórmula sugere que a informação sobre a estrutura interna ou a natureza quântica do buraco negro pode estar codificada na sua geometria. Conto essa história porque, para tentar entender mais profundamente essa ideia e outras relacionadas, retornamos o tempo todo à questão de como a geometria do espaço-tempo codifica a informação sobre os estados microscópicos que não podemos ou ainda não conseguimos ver. Bekenstein percebeu cedo que a entropia era uma forma de caracterizar a informação, mas levou um tempo para reconhecermos. Em vez de usar a teoria da informação para tentar entender aspectos relevantes da gravidade e dos buracos negros, hoje usamos a teoria da informação quântica, uma área que cresceu a partir da ideia de usar a mecânica quântica para produzir novos tipos de computadores.

Como esse conhecimento poderia ser usado?
Para construir computadores mais rápidos ou entender melhor o comportamento da matéria. Há teorias sobre a matéria condensada que usam a entropia de emaranhamento ou ideias da teoria da informação quântica para caracterizar estados novos da matéria [são estados exóticos que não podem ser descritos por fenômenos – magnetismo, densidade e outros – usados para caracterizar a matéria comum]. Isso já ofereceu ferramentas para os físicos no passado. Agora um novo grupo de físicos está indo até os teóricos da informação quântica para pegar emprestadas novas ferramentas que podem nos permitir olhar de modo diferente para questões que estão sendo analisadas há muito tempo.

Que tipo de questão gostaria de responder com essas ferramentas?
Em última análise, descobrir como unificar as teorias que descrevem as quatro forças conhecidas, um dos grandes mistérios para os físicos teóricos. De um lado, temos a mecânica quântica. Ela funciona muito bem e faz predições e verificações experimentais, mas na escala dos átomos. De outro, temos a relatividade geral, que descreve os fenômenos associados aos objetos maiores, como o movimento dos planetas ou a evolução do Universo. Como físico teórico, consigo imaginar experimentos mentais em que as duas teorias teriam um papel importante. Deveria haver um modo uni-las. Mas ainda não descobrimos como fazer isso de modo consistente. A esperança é de que não estejamos olhando para os problemas da maneira certa e que a teoria da informação quântica nos ajude a progredir.

O objetivo é alcançar a chamada teoria do tudo?
Pode-se chamar assim. Alguns dizem teoria da gravitação quântica.

Uma das ferramentas utilizadas é o princípio holográfico, uma proposta teórica segundo a qual seria possível descrever a informação contida em um espaço tridimensional, como uma esfera, a partir do que se conhece de sua superfície, um espaço bidimensional. É uma tentativa de eliminar a gravidade da história?
De certo modo, é. Penso na holografia como um dicionário. Há fenômenos que queremos descrever e podemos usar duas línguas. Uma delas é uma classe especial de teoria quântica de campos, a chamada teoria de campos conforme. Os detalhes não importam, mas, nessa linguagem, não existe gravidade. Na outra, usamos gravidade, mas em uma dimensão a mais. Um dos obstáculos é que, de um lado, tenho a teoria quântica de campos, que descreve um mundo em três dimensões, duas de espaço e uma de tempo. Como vou usá-la para descrever fenômenos que ocorrem em quatro dimensões, três de espaço e uma de tempo?

A gravidade não é importante na escala tratada pela teoria quântica de campos?
Não é bem isso. Na teoria quântica de campos não existe o conceito de gravidade. É como se fosse uma língua na qual essa palavra não existisse. Então, não tenho de me preocupar com ela. É uma vantagem porque essa teoria é um sistema com o qual deveríamos nos sentir confortáveis para fazer os cálculos. Como a física que descrevo com essa teoria é a mesma que descrevo com a relatividade geral, que tem gravidade, usamos nossa intuição para entender como as coisas funcionam em uma delas e depois tentamos traduzir e entender o que isso significa na outra. Há um diálogo, na realidade. Em algumas situações usamos a relatividade geral para fazer cálculos que são difíceis na teoria quântica de campos e, assim, aprender algo sobre esta. Em outras, fazemos os cálculos com as ferramentas da teoria quântica de campos para tentar aprender algo novo sobre a gravidade. É uma obra em desenvolvimento há uns 20 anos, um dicionário complicado de entender.

O que gostaria de descobrir no final?
Gostaria de entender o que é a radiação Hawking que escapa dos buracos negros. Não entrei em detalhes, mas parece haver inconsistências.

No fato de os buracos negros emitirem alguma forma de radiação?
Emitir radiação significa liberar energia. Se passasse um tempo longo o suficiente, o buraco negro poderia emitir toda a sua energia e desaparecer. Isso cria um paradoxo, porque a mecânica quântica determina que a informação não pode desaparecer no Universo, ela tem de ser conservada, assim como ocorre com a energia. É uma pergunta importante que, talvez, só seja respondida por uma teoria completa de gravitação quântica.

O que essa teoria completa permitiria descrever?
Tudo, da menor à maior escala. Isso seria importante, por exemplo, para entender como devem ter sido os instantes iniciais do Universo. Sabemos que o Cosmo está em expansão acelerada. Se pudéssemos reverter o tempo, veríamos ele encolher até um momento em que os efeitos da gravidade quântica se tornariam importantes. Em princípio, ela poderia nos dar um insight sobre de onde veio o Universo, onde tudo começou.




Autor: RICARDO ZORZETTO | ED. 259 |
Fonte: fapesp
Sítio Online da Publicação: fapesp
Data de Publicação: SETEMBRO 2017
Publicação Original: http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/09/22/um-dicionarista-do-cosmo/?cat=ciencia