viagem no tempo: teoricamente possível, tecnicamente inviável

Divulgação : Waner Home Video
Filme "The Time Machine" produzido em 1960. Baseado na obra de H.G.Wells

“Imagine o espaço como...” Um texto que começa com essa frase leva a pensar que em seguida virá a explicação de alguma teoria complicada que por meio de analogias se torna mais compreensível. A teoria da relatividade, elaborada pelo famoso físico Albert Einstein entre os anos de 1905 e 1916, é um dos modelos científicos que mais sofre com esse tipo de simplificação. “Na minha opinião a maioria das tentativas de divulgação da teoria da relatividade geral, feitas até hoje, foram mal sucedidas”, desabafa o físico da Universidade Federal Fluminense, José Antônio e Souza. A chance de cometer erros, segundo ele, aumenta quando se tenta aproximar os conceitos da teoria da relatividade a aplicações tecnológicas, alimentando o imaginário humano com possibilidades tais como a de viajar no tempo (leia mais sobre este assunto).

Não, nem tudo é relativo

A popularização da teoria da relatividade fez com que o conceito de que tudo é relativo também se tornasse um jargão. Mas atribuir a expressão “tudo é relativo” a Einstein e anunciá-la como um dos pressupostos da teoria da relatividade é outra história. Para ele, TODO MOVIMENTO é relativo. Aliás, a teoria da relatividade foi chamada por seu autor de Teoria dos Invariantes e não há nada menos relativo do que algo “invariante”. “Para Einstein, um modelo só merecia confiança quando não dependia do referencial”, salienta Souza.

Sendo coerente com esse pensamento, quando propôs entre os anos de 1905 e 1907 a teoria da relatividade restrita ou especial, Einstein se baseou em dois postulados fundamentais. O primeiro coloca a velocidade da luz como única invariante e como conseqüência disso, nenhum tipo de matéria ou unidade portadora de informação consegue ultrapassar a velocidade de aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo. Este postulado tem resistido a vários testes feitos com a utilização de aceleradores de partículas. O segundo é justamente o de que as leis que descrevem fenômenos físicos não podem depender do movimento do observador, ou seja, de que o comportamento da natureza (fenômenos) acontece da mesma forma em todo o universo.

Dilatação do tempo

A teoria da relatividade prevê que os objetos em movimento sofram o efeito de dilatação do tempo que pode ser maior ou menor de acordo com a velocidade. Assim, o tempo para um objeto ou para uma pessoa dentro de outro objeto em alta velocidade passa mais lentamente do que para objetos que se movimentam a baixas velocidades. Esse efeito já foi observado em testes com relógios de alta precisão colocados em aeronaves muito velozes e poderia, em tese, ser utilizado para fazer uma “viagem de sentido único para o futuro”.

Para um astronauta que viajasse a uma velocidade de 98% da velocidade da luz, cada ano percorrido por ele corresponderia a cinco anos passados no tempo da Terra. Caso essa viagem durasse 20 anos, ele teria viajado 20 anos em direção ao futuro, envelhecendo apenas quatro anos. “A dilatação do tempo, na teoria da relatividade restrita, é um efeito puramente cinemático. O atraso nos relógios dos observadores deve-se única e exclusivamente ao seu estado de movimento”, enfatiza o físico Carlos Romero Filho, da Universidade Federal da Paraíba (UFPB).

Mas, antes de entender como ocorre o efeito de dilatação do tempo é importante entender o conceito de espaço-tempo que é fundamental para a teoria da relatividade geral. A junção de espaço e tempo em um único conceito foi proposta por um ex-professor de Einstein, o matemático Herman Minkowski, em 1908. Por meio desse novo modelo os objetos e eventos tinham que ser pensados de forma quadridimensional (4D) descritos através de três coordenadas de espaço (comprimento, largura e altura) e o tempo. “A representação do mundo por coordenadas cartesianas, através de um modelo bidimensional foi alternado a partir daí”, acrescenta Souza.

Segundo Romero, a dilatação do tempo acontece pelo simples fato de que no espaço-tempo de Minkowski, partículas não aceleradas seguem curvas geodésicas que, ao contrário do que se passa no espaço euclidiano, podem ser definidas como curvas que maximizam a distância entre dois pontos. “Quero dizer aqui que o campo gravitacional não entra em jogo, e que o atraso nos relógios dos observadores deve-se única e exclusivamente ao seu estado de movimento acelerado”, esclarece Romero.

Na verdade, foi Minkowski e não Einstein quem expôs a idéia de que o espaço e o tempo dependem crucialmente do observador e são, portanto, relativos. “A distância espacial entre dois eventos não é a mesma para dois observadores em estado de movimento diferente. O tempo também não flui igualmente para esses observadores”, exemplificou o físico.

Distorções no espaço-tempo e viagens no tempo

Foi com base nesse conceito de espaço-tempo que Einstein formulou sua proposta de geometrizar a gravitação na teoria da relatividade geral. Para ele a geometria do universo é curva e não plana. “Olhando em retrospectiva, vemos que seria impossível realizar essa tarefa mantendo espaço e tempo como grandezas independentes e separadas”, analisa Romero.

Para Einstein, o espaço-tempo envolve todos os objetos maciços (planetas, estrelas...) através de seu encurvamento. E esse encurvamento é o que se chama de “força da gravidade”, que não é na verdade uma força, mas sim a curvatura do espaço-tempo sobre a matéria. Em campos gravitacionais fortes, próximos a objetos de grande massa, também ocorre o fenômeno de dilatação do tempo, mas nesse caso, devido à aceleração. “Quando se trata de gravidade o único fato é que todos os corpos caem, todas as outras explicações são modelos. Einstein propôs um outro modelo, diferente do newtoniano para o qual a gravidade era uma força de atração”, sintetiza Souza.

E, em maio de 1919, uma expedição de cientistas feita à cidade de Sobral, no Ceará, conseguiu, por meio de imagens feitas durante o eclipse solar, fortes evidências sobre essa curvatura no espaço-tempo. As fotos mostraram que a luz das estrelas localizadas próximas ao sol realmente sofriam pequenos desvios. Esta foi a primeira comprovação empírica de uma previsão da teoria da relatividade geral.

Segundo Romero, a entrada em cena do campo gravitacional, agora como uma geometria do espaço-tempo, revolucionou completamente a maneira de encarar o espaço e o tempo. Isso porque essa geometria não é, como na teoria newtoniana e euclidiana, estática. “Em termos cosmológicos, a geometria do espaço-tempo assume um caráter dinâmico, e é assim que procuramos descrever hoje a evolução do universo”, conta o físico da UFPB.

Curvas fechadas de caráter temporal

Em 1949, o matemático austríaco Kurt Gödel encontrou uma solução para as equações da relatividade geral que demonstrava a existência das chamadas curvas fechadas do tipo-tempo que existiriam graças às deformações do espaço-tempo provocadas pela gravitação.

Essa formulação foi possível porque, segundo a teoria da relatividade, qualquer partícula material possui uma linha de universo do tipo-tempo que está sempre confinada no chamado cone de luz local. Essa idéia expressa matematicamente o fato de que nada pode viajar mais rápido do que a luz. No entanto, Gödel demonstrou que a gravitação pode 'entortar' esses cones de luz e fazer com que as curvas do tipo-tempo fechem-se sobre si mesmas provocando um retorno ao passado. “Saindo da linguagem dos físicos, o que isso quer dizer é que é possível um viajante, sem violar o princípio relativista de que a velocidade da luz é a maior velocidade possível, voltar para o seu passado, descrevendo uma linha de universo fechada”, explicou Romero.

Simulação de buraco negro: Poderiam ser usados como 'máquinas do tempo' ?

Existem ainda, outras situações diferentes do universo de Gödel, tais como nas proximidades de um buraco negro ou dos chamados "buracos de minhoca" , em que essa volta ao passado seria teoricamente possível. “A grande dificuldade em se aceitar que uma partícula material possa ter uma linha de universo que permita uma volta ao passado é o problema da aparente violação da causalidade que provoca paradoxos relacionados à mudança do passado”, acredita Romero. A série “De volta para o futuro ”, de Robert Zemeckis oferece exemplos de paradoxos temporais que poderiam acontecer caso as viagens no tempo fossem possíveis. “Mas é claro que uma viagem no tempo nunca seria possível em um carro como aquele”, ironiza Souza.

Apesar da possibilidade teórica de se viajar no tempo, quem espera poder participar de uma viagem desse tipo não tem muitos motivos para se animar. Segundo a opinião dos dois físicos especialistas em relatividade, as dificuldades tecnológicas de tal empreitada tornam a possibilidade muito remota. “Por mais que avance nossa tecnologia, não acredito que seja possível algum dia empreendermos uma viagem ao passado na forma como essa possibilidade se apresenta teoricamente na relatividade geral”, acredita Romero. “Apesar de haver a possibilidade teórica, com as tecnologias que dispomos hoje, seria necessário uma quantidade de energia superior a que dispomos em todo planeta”, acrescenta Souza.

Também para ambos seria pouco desejável o investimento hoje em pesquisas com a finalidade de descobrir tecnologias que possibilitem viagens no tempo. “Não acredito que existam grupos de pesquisa trabalhando hoje na construção de máquinas do tempo ou coisas do tipo. Na minha opinião, se as viagens no tempo se tornarem possíveis algum dia, isso será fruto de idéias simples e não de pesquisas e tecnologias caras e complexas”,

Buracos negros vagam pela galáxia, diz estudo

Matt McGrath

Astrônomos nos Estados Unidos dizem acreditar que centenas de buracos negros podem estar vagando, invisíveis, pela galáxia, prontos para devorar planetas e estrelas.

Uma pesquisa divulgada em uma conferência da American Astronomical Society, no Estado americano do Texas, sugere que há pouco perigo para a Terra, mas astronautas no futuro podem precisar de grande cautela ao viajar pelo espaço।.( Um buraco negro clássico é um objeto com campo gravitacional tão intenso que a velocidade de escape excede a velocidade da luz. Nem mesmo a luz (aproximadamente 300.000 km/s) pode escapar do seu interior, por isso o termo negro (se não há luz sendo emitida ou refletida o objeto é invisível). O termo buraco não tem o sentido usual mas traduz a propriedade de que os eventos em seu interior não são vistos por observadores externos।)

Os buracos negros são lugares no espaço onde a gravidade se tornou tão forte que nem a luz pode escapar deles. Astrônomos da Universidade de Vanderbilt utilizaram supercomputadores para simular o que acontece quando diferentes tipos de buracos negros se chocam.

Segundo os especialistas, o resultado pode ser um novo tipo de buraco negro, e há centenas vagando pela galáxia a velocidades de até 4 mil quilômetros por segundo.

Qualquer planeta ou estrela, ou até um sistema solar, que atravessa o caminho desses buracos negros que vagam pode ser totalmente engolida.

Mas os cientistas afirmam que o fenômeno pode representar pouco ou nenhum risco para a Terra porque a zona onde os buracos podem representar uma grave ameaça tem apenas umas poucas centenas de quilômetros de extensão.

"Esta teoria é muito polêmica pois há poucos meios de observação para apoiá-la no momento", disse a astrônoma que realizou a pesquisa, Kelly Holley-Bockelmann.

"Mas pesquisadores estão confiantes de que uma forma de detectar esses buracos negros irregulares será encontrada, e os viajantes espaciais interestelares em um futuro distante poderão evitá-los com facilidade", concluiu.

BBC Brasil

Viagem no tempo

Os supercomputadores e a Teoria da Relatividade estão mostrando aos homens que a viagem no tempo já não está muito distante da realidade.

O físico americano Yakir Aharonov projetou uma esfera capaz de se deslocar na quarta dimensão e diz que não se admiraria se alguém achasse meios de construí-la desde já।

Safáris no tempo S.A. Safáris em qualquer época do passado. Escolha o animal. Nós o levamos ele. Você disparaNo início da década do 50, quando a caça esportiva não era ainda alvo de tiroteio ecológico, o americano Ray Bradbury inventou o anúncio acima para servir de abertura para um divertido conto de ficção científica. Eckels, um cidadão comum, compra passagem para uma máquina do tempo na qual retrocederia 60 milhões de anos em busca de um troféu impossível um legítimo Tiranossauro rex, não apenas vivo, mas em plena posse de sua força e ferocidade proverbiais. A expedição é um sucesso exceto por um detalhe insignificante. Contá-lo estragaria o suspense, mas a idéia geral é conhecida: algo dá errado devido à ignorância das leis que regem o fluxo do tempo e suas relações com a matéria, viva ou inerte.

As dúvidas são antigas, a começar pela definição: o que é o tempo? Nenhum cientista moderno se sairia muito melhor que Santo Agostinho, no ano 400 da era cristã: "Se ninguém me pergunta, eu sei; se tento explicá-lo, não sei", esquivou-se o grande pensador da Igreja. Apesar disso, muita coisa mudou, e não é absurdo dizer que desde a década de 50 diversas pessoas passearam pela quarta dimensão. Os astronautas, queiram ou não, foram em certa medida levados ao futuro pelo simples fato de voar em uma nave a cerca de 40 000 quilômetros por hora e em órbitas de 300 quilômetros de altura onde a gravidade é muito menor que na superfície da Terra. Já não há dúvida de que movimento e gravidade alteram o ritmo do tempo e o valor de tais mudanças foi medido com grande precisão.

Um mero avião a 9 quilômetros de altura, ao fim de uma hora de vôo, terá se viajado cerca de 2 bilionésimos de segundo. A bordo, sob gravidade menor, o tempo flui mais depressa do que no solo, o que se constatou pela primeira vez em 1971, sob a supervisão do físico americano Carrol Alley, da Universidade de Maryland.Nas naves orbitais, o ritmo muda de maneira mais sensível: cerca de 1 bilionésimo de segundo a cada segundo. Ou seja, quando o astronauta completar 1 bilhão de segundos no espaço, ele terá se deslocado 1 segundo nos quadrantes do tempo. Se. nesse momento, voltar a superfície, estará 1 segundo mais velho que as pessoas de mesma idade antes do vôo. É claro que, para a escala humana, esses efeitos são desprezíveis. No entanto, quando se pensa em astros de gravidade substancialmente maior que a da Terra já não se podem negligenciar os efeitos. Na superfície do Sol, por exemplo, o ritmo do tempo é bem mais lento: se fosse possível instalar uma colônia humana nesse lugar, seus ocupantes ficariam presos ao passado, em comparação com os amigos e parentes que ficaram na Terra. A diferença de idade, nesse caso, aumentaria um minuto por ano. Numa anã branca estrela que pode ter a massa do Sol, mas concentrada num volume não maior que o da Terra , o fluxo do tempo se retarda em 1 hora por ano. Imagine-se, então, o que aconteceria junto a um buraco negro, os corpos mais densos que podem existir.

Para transformar o Sol em buraco negro seria preciso esmagar sua massa até fazê-la caber em uma esfera de 3,7 quilômetros de raio (em lugar dos 700 000 quilômetros de fato). Isso criaria tamanha concentração gravitacional que a cerca de 50 quilômetros da nova borda do Sol o ritmo do tempo se reduziria à metade. Os especialistas calculam que um astronauta nessa região envelheceria lentamente, o que vale dizer que seus amigos e parentes distantes, vivendo em locais de gravidade mais rarefeita, envelheceriam duas vezes mais depressa. De regresso ao lar, após dez anos, o viajante encontraria a Terra vinte anos no futuro.Vale a pena acompanhar a vida de um astronauta em regiões onde o tempo é mais rarefeito. No livro O Universo de Einstein, do especialista inglês Nigel Calder, há uma viva descrição dessas cenas. A borda do buraco negro, o astronauta vê as estrelas mais azuladas que o normal. As mensagens que ele recebe da Terra estão em freqüência diferente daquela usada na transmissão seria como captar na televisão mensagens de rádio AM. E não apenas isso: as palavras das mensagens seriam ouvidas em alta velocidade. O astronauta teria de gravá-las e depois reproduzi-las em rotação lenta para poder entendê-las.

O motivo disso é a lentidão do tempo próximo ao buraco negro. Na Terra, as palavras são pronunciadas em cadência normal, por exemplo, ao ritmo de uma por segundo: para o astronauta, porém, um segundo demora a passar, e ao fim desse tempo ele ouve diversas palavras. O mesmo se pode dizer do rádio, cujas ondas oscilam na Terra com uma freqüência padrão de 1 milhão de vezes por segundo(1 000 kHz). Um número muito maior de ciclos é captado durante o lento segundo à borda do buraco negro. A cor das estrelas, enfim, também se altera porque a freqüência das ondas de luz aumenta aos olhos do astronauta.Há cinqüenta anos, era dificílimo fazer cálculos desse tipo devido à complexidade da Teoria da Relatividade Geral, criada por Einstein em 1915. Só com grandes computadores foi possível manipular as equações e obter resultados númericos precisos. Daí em diante, inúmeras equipes científicas passaram a se dedicar à pesquisa do tempo e vêm se multiplicando as propostas de se construírem verdadeiras máquinas de transporte pela quarta dimensão. Um dos projetos mais recentes foi elaborado pelo físico americano Yakir Aharonov, da Universidade da Califórnia, Berkeley. Ele tem na gaveta o desenho de uma estranha esfera maciça, capaz de se expandir ou encolher muito velozmente.A idéia é provocar mudanças rápidas na densidade de matéria no interior da esfera, e assim alterar continuamente o ritmo do tempo. O incrível resultado é uma espécie de liqüidificador temporal: em última instância, não se saberia exatamente em que tempo um ocupante da máquina estaria. Imagina-se que há uma pequena probabilidade de o viajante passar por qualquer momento do passado ou do futuro. Convenientemente desligado, o aparelho pousaria numa época diferente da de partida. Ninguém sabe dizer se a coisa funciona, mas a pesquisa teórica é importante por si só afinal, todo o conhecimento científico nasceu de idéias, muitas delas impossíveis de realizar, a princípio.

Aharonov declarou à revista americana Discover que a chance de se dar um salto interessante em sua máquina é extremamente pequena. Mas argumenta que conseguiu elaborar uma teoria clara e coerente, que pode ser melhorada, daqui para a frente. Quanto à efetiva construção de seu aparelho, Aharonov é otimista. "Eu não vejo como se poderia proceder, mas não acho improvável que alguém pense num meio de construir uma versão simplificada do aparelho." Em lugar de humanos, os primeiros passageiros seriam partículas subatômicas instáveis, como os múons, parentes pesados dos elétrons. Há alguns anos, múons que duram milionésimos de segundo antes de se, desintegrar foram acelerados por ondas de rádio a 99,9% da velocidade da luz e prolongaram a vida em mais de trinta vezes.

Uma experiência dessas na máquina de Aharowv pode revelar fatos novos sobre as partículas. Outro respeitado pioneiro das pesquisas sobre a quarta dimensão é Richard Gott, americano como Aharonov, mas da Universidade de Princeton. Em vez de construir um aparelho, diz ele, o homem deve procurar portas do tempo nas regiões naturalmente propícias do espaço. Seu alvo, no entanto, não são os buracos negros, e sim as chamadas cordas cósmicas. São filamentos de energia pura estirados pelo espaço como um resíduo do Big Bang, a grande explosão que deu origem ao Universo. De acordo com algumas correntes teóricas, elas seriam muito longas e finas, mas enfeixariam inimaginável quantidade de energia um pedaço de 2 centímetros pesaria em torno de 40 bilhões de toneladas.Gott é craque em arrancar conclusões lógicas dessas especulações. Uma delas de requer dois filamentos cósmicos movendo-se velozmente um em direção ao outro, e um foguete capaz de girar à volta da dupla. Ao fim de uma órbita, o foguete retorna ao ponto de partida algum tempo antes do início do vôo. Muitos físicos se recusam a aceitar os cálculos de Gott porque ele não sabe realmente resolver, passo a passo, as impenetráveis equações relativísticas. Mas é possível achar atalhos no labirinto matemático com ajuda de grandes computadores, e Gott tem grande confiança na solução que encontrou. Se as cordas cósmicas existem e se movem como imaginado, um foguete poderia voar pela quarta dimensão, assegura ele.

Os contestadores apesar disso, têm seus motivos para desconfiar dos dois cientistas, já que tanto Aharonov como Gott exploram as mais distantes fronteiras do conhecimento. O segundo, além dos atalhos matemáticos lida com uma hipótese no mínimo discutível: as próprias cordas cósmicas, cuja existência é aceita por uma parte, apenas, das correntes teóricas. Aharonov, por sua vez, cometeu a ousadia de somar à relatividade einsteniana a outra grande teoria deste século, a Mecânica quântica. São as leis quânticas, na verdade, que Ihe sugeriram o efeito de liqüidificador, gerando a mistura caótica de épocas dentro de uma esfera pulsante.Seja como for, pode não estar longe o dia em que velhas dúvidas serão submetidas a investigações criteriosas em vez de simplesmente alimentar enredos de filmes e romances. Voltar ao passado altera o presente? Se sim, como fazer para realizar tal viagem sem conseqüências indesejáveis? O próprio Gott vislumbra um desdobramento terrível de seus cálculos: ele diz que se um homem voltar ao passado, encontrará a si mesmo um pouco mais jovem. E cada vez que alguém fizer tal viagem encontrará outro dos seus eus espalhados pelo tempo. A Teoria da Relatividade, por si só, não dá margem a enigmas dessa ordem, pois em termos clássicos ninguém pode ser transportado ao passado.

Não importa se um astronauta passeia em alta velocidade ou visita objetos densos: na volta, ele estará mais jovem, comparado às pessoas que ficaram em casa. Portanto. pode-se falar que o viajante retornou ao futuro dos seus familiares. Mas não faz sentido dizer que o reencontro se deu no passado do astronauta já que, para ele, o tempo também passou no sentido único tradicional, sempre ramo ao futuro. Talvez por isso um dos teóricos mais badalados da atualidade, o inglês Stephen Hawking, ironize as viagens no tempo. "Se elas existissem, os cientistas do futuro já as teriam descoberto e nossa época estaria cheia de turistas do tempo." A pesquisa científica se encarregara de dizer quem está certo e quem está errado. A grande novidade é justamente a confiança cada vez maior de que as respostas estão ao alcance da mente humana, a despeito dos seus limites.

Descoberta a tecnologia que poderá levitar humanos

Físicos podem ter resolvido o mistério da levitação, descobrindo como fazer objetos e até pessoas flutuar em pleno ar. Realmente existe a Força! Não estou falando de Star Wars mas do estranho fenômeno que segura as moléculas juntas chamado de Efeito Casimir. Agora físicos britânicos estão descobrindo como reverter o efeito, fazendo com que os objetos provoquem repelência entre si, e esperam utilizar a técnica primeiramente para reduzir a fricção em nanomáquinas e, talvez algum dia, levitar pessoas.
Isso é feito utilizando lentes especialmente construídas que podem reverter o Efeito Casimir fazendo objetos se repelirem ao invés de atrair. Os pesquisadores também estão inventando maneiras de “ligar e desligar” a força de atração e repelência, um fator chave para fazer que o maquinário nanométrico trabalhe sem atrito. O efeito das lentes pode ser poderoso até de grandes distâncias abrindo a possibilidade de que, em algum dia, alguém levite sendo controlado de locais remotos. Estes pesquisadores podem estar no processo de mudar o mundo. Que a Força esteja com eles.