Pesquisa da UFRN propõe enxergar o Cosmos como sistema quântico em transformação

Uma proposta teórica apresentada na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) tenta enfrentar uma das questões mais difíceis da Física moderna: encontrar uma estrutura capaz de aproximar, em uma mesma formulação, fenômenos do mundo das partículas, da gravitação, da cosmologia e da evolução do Universo.

O trabalho é do professor Efrain Pantaleón Matamoros, da Escola de Ciências e Tecnologia da UFRN (ECT/UFRN), e parte da ideia de que tudo o que existe poderia ser descrito como parte de um único estado quântico global.

A abordagem tem como base o artigo “Unified State Function: A Quantum-Geometric Framework for Gravitation, Cosmology, and Particle Physics”, publicado pelo docente em junho de 2025 no repositório aberto de dados e documentos científicos Zenodo.

A proposta não deve ser lida como uma teoria já consolidada sobre o funcionamento do Universo, mas como uma tentativa matemática de reorganizar um problema antigo: por que as equações que funcionam tão bem no mundo microscópico nem sempre se encaixam com as descrições usadas para o Cosmos em grande escala?

Esse ponto é central. A Física avançou de forma extraordinária com a mecânica quântica, a relatividade e a cosmologia, mas ainda convive com uma fratura conceitual importante. O comportamento das partículas e a dinâmica do Universo não são descritos, hoje, por uma única linguagem plenamente unificada. É justamente nessa lacuna que a chamada Função de Estado do Universo (FEU) busca se inserir.

O que a Função de Estado do Universo tenta explicar?

A Função de Estado do Universo parte de uma pergunta direta e ambiciosa: seria possível encontrar uma única função capaz de descrever as transformações da matéria, da energia e do espaço-tempo, desde o microcosmo até o Universo como totalidade?

A inspiração vem do conceito de função de estado da mecânica quântica, usado para descrever possibilidades de um sistema físico. A diferença é que a FEU amplia essa lógica para o próprio Universo. Em vez de tratar cada fenômeno como se fosse uma peça isolada, a proposta sugere que tudo poderia ser compreendido dentro de um mesmo estado quântico global.

No artigo que fundamenta a teoria, o professor resume esse objetivo ao afirmar que busca “encontrar uma função que possa explicar o fenômeno que deu origem ao nosso Universo e, se possível, aquela que possa gerar as leis físicas existentes”.

A frase mostra o alcance da proposta, mas também exige cuidado. Trata-se de uma formulação de grande ambição teórica, não de uma explicação definitiva já incorporada ao consenso científico. O valor jornalístico do estudo está justamente no fato de tentar organizar, em linguagem matemática, uma ponte entre campos que continuam separados em muitos modelos tradicionais.

Por que essa função não deve ser entendida como uma onda comum?

Um dos pontos que o próprio trabalho faz questão de diferenciar é a natureza da função proposta. Ela não representa uma onda física tradicional, como uma vibração material se propagando no espaço. A FEU é apresentada como uma função de estado, ou seja, uma ferramenta matemática voltada a descrever as condições de transformação de um sistema físico.

Em termos mais acessíveis, a proposta tenta indicar como um estado da realidade pode se transformar em outro. Para isso, leva em conta fatores como energia e o tempo próprio de existência de cada estado.

Segundo a formulação apresentada, cada estado físico teria um tempo de existência durante o qual mantém suas propriedades. Quando esse tempo muda, o sistema pode passar por uma transformação. Essa ideia permitiria colocar, dentro de uma mesma estrutura, fenômenos extremamente rápidos do micromundo e fenômenos muito lentos do macromundo.

O professor reforça essa distinção ao destacar que “as funções propostas não correspondem a uma onda. Elas são funções de estado, que tendem a unificar as leis físicas conhecidas”.

Essa explicação é importante porque evita uma leitura simplificada da proposta. A FEU não pretende apenas criar uma imagem poética do Universo como vibração. O que está em jogo é a tentativa de construir uma ferramenta matemática para descrever mudanças de estado em diferentes escalas físicas.

Universo como sistema em transformação

A proposta também trabalha com a ideia de que nenhum sistema se transforma espontaneamente sem algum tipo de trabalho externo. Essa condição seria necessária para que um estado físico evolua para outro.

Aplicada ao Universo, essa leitura sugere uma sequência contínua de transformações desde seus estágios iniciais até as estruturas observadas atualmente. Cada fase da evolução cósmica corresponderia a condições físicas específicas, com energia, matéria e densidades de espaço-tempo características.

O artigo cita o Big Bounce, ou Salto Quântico, como ponto inicial dessa sequência. A partir dele, a evolução do Universo seria compreendida como uma sucessão de estados, em que matéria e energia aparecem de forma inseparável dentro de determinadas condições de espaço-tempo.

Esse é um dos pontos mais interessantes da formulação, porque tenta deslocar a visão do Universo como simples conjunto de objetos distribuídos no espaço. Na proposta, o Cosmos passa a ser visto como uma totalidade dinâmica, formada por manifestações de um mesmo processo em transformação.

A tentativa de aproximar leis físicas separadas

A ambição da FEU está na tentativa de aproximar leis que hoje aparecem separadas em diferentes modelos da Física. A função desenvolvida dialoga com equações fundamentais da área e propõe que fenômenos distintos possam ser descritos em uma mesma estrutura matemática.

Essa é uma leitura ousada, porque mexe em uma das maiores dificuldades da ciência contemporânea: a unificação entre o comportamento quântico, a gravitação, a cosmologia e a física de partículas. O próprio título do artigo deixa essa intenção clara ao apresentar a proposta como uma estrutura quântico-geométrica para gravitação, cosmologia e física de partículas.

Na prática, a ideia é que matéria, energia e densidade espaço-tempo não sejam tratadas como elementos totalmente independentes. Elas aparecem como aspectos de um mesmo processo físico, com diferentes expressões conforme a escala analisada.

É nesse ponto que a noção de conexão ganha sentido científico dentro da proposta. Não se trata apenas de dizer que “tudo está ligado” em tom metafórico. A hipótese busca indicar que diferentes níveis da realidade podem ser entendidos como partes de uma mesma estrutura de transformação.

A Sinfonia das Frequências e a imagem de um Universo em camadas

Na representação visual apresentada pelo professor, chamada A Sinfonia das Frequências, o Universo aparece como uma continuidade de estados organizados ao longo do tempo. A imagem traduz a ideia de que diferentes fases da realidade funcionariam como variações de uma estrutura fundamental.

No chamado amanhecer quântico, associado à escala de Planck, o Universo é descrito como um ambiente de altíssimas frequências. Nessa etapa, a geometria deixaria de ser contínua e passaria a apresentar características discretas e granulares.

Depois, a representação sugere uma zona de ressonância, na qual as forças fundamentais poderiam ter atuado de forma unificada. Essa fase revelaria padrões de interferência e acoplamento entre diferentes interações.

A transição para o espaço-tempo clássico aparece como um momento decisivo. É quando a estrutura quântica daria origem, de forma gradual, à geometria contínua descrita pela relatividade. Já no regime cosmológico atual, predominariam as chamadas baixas frequências, em que os fenômenos seguem leis conhecidas, ainda que preservem marcas das estruturas profundas que lhes deram origem.

A metáfora da sinfonia funciona porque ajuda a tornar compreensível uma proposta altamente abstrata. Ainda assim, o ponto mais importante está na hipótese física que ela tenta representar: o Universo não seria formado por camadas independentes, mas por níveis interligados de uma mesma realidade.

O que a proposta acrescenta ao debate?

O estudo de Efrain Pantaleón Matamoros se destaca menos por oferecer uma resposta final e mais por formular uma tentativa de síntese. Em uma área marcada por modelos altamente especializados, a FEU propõe olhar para o Universo como um sistema único, em transformação contínua, no qual matéria, energia e espaço-tempo aparecem conectados.

Essa leitura ajuda a explicar por que a proposta chama atenção. Ela tenta aproximar o microcosmo e o macromundo sem reduzir um ao outro, buscando uma linguagem comum para fenômenos que normalmente exigem estruturas teóricas diferentes.

Ao mesmo tempo, é preciso manter a precisão: o trabalho apresentado é uma proposta teórica publicada em repositório aberto, não uma comprovação experimental de que o Universo seja, de fato, descrito por uma única função de estado. Seu interesse está no modelo, na tentativa de unificação e na forma como reorganiza perguntas clássicas da Física.

Os detalhes do artigo podem ser consultados em “Unified State Function: A Quantum-Geometric Framework for Gravitation, Cosmology, and Particle Physics”, disponível no Zenodo.