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segunda-feira, 2 de maio de 2011

Viagens pelo tempo e pelo espaço

Hoje falaremos sobre um assunto interessante e de certa forma polêmicos, as viagens no espaço e no tempo.
 Viagens no tempo são constantemente alvos de temas para obras de ficção cientifica, e por incrivel que pareça, muitas destas obras tem embasamento físico, hoje iremos aprender sobre porquê viajar no tempo não é tão fácil, e alguns meios viavéis de viajar pelo espaço e pelo tempo.

P.Como poderiamos viajar no tempo?? 
R. Há diversas formas, poderiamos explorar a relatividade geral e especial do Einsten utilizando a dilatação do tempo e o aumento da velocidade até que se ultrapasse a barreira fundamental da luz (táquions), poderiamos criar, túneis, pelo espaço-tempo que passa pela 4° dimensão e que são semelhantes aos buracos de vermes (daí o nome, wormhole, tradução ao pé da letra, buraco de verme), poderiamos explorar as assim chamadas dobras espaciais, que nos permitiriam viagem pelo espaço a uma velocidade superior a da luz, e consequentemente, viagens no tempo, e poderiamos descobrir um novo método de voltar no tempo através de uso de cordas de fraco acoplamento (ideia do vosso autor que os escreve porém sem embasamento matemático viável);

Vejamos, os métodos:

1°) Exploração da relatividade restrita para viagens pelo tempo:

Δt=Δt0 X  γ

sendo γ (lê-se gama) um dos fatores de Lorent'z, γ= 1/√(1-U²/c²) 
(1/ raiz quadrada de 1- U²/c²) onde U é a velocidade do corpo ou objeto:
Se o corpo se mover a velocidade da luz (U=c) vamos substituir na equação:
1/√(1-c²/c²) => 1/√(1-1)  pois c²/c²=1, 1/√0 => γ=1/0

Até mesmo um aluno de 4° série de ensino fundamental, já sabe que nenhum número pode ser dividido por 0, é uma inconsistencia matemática, é ilógico, nós simplesmente afirmamos neste caso que  γ não existe, por tanto Δt se torna um paradoxo, o mesmo ocorre com a energia do sistema e a massa dadas por:

E=E0.γ.c², e M=M0.γ.

Entretando, se U²>c², por exemplo 10c²:

γ=1/ √(1-10c²/c²)=> γ=1/ √(1-10)=>γ=1/ √-9

pelos reais,  √-9 não existe, entretanto se consideramos os complexos, temos que γ=1/3i, não é algo muito viável, mas também não é um paradoxo, agora podemos afirmar:

Se: A velocidade do corpo for menor que a da luz, o tempo é positivo

A velocidade do corpo for igual a da luz, tal corpo não pode ser um férmion (matéria com bóson de higgs)

A velocidade do corpo for maior que a da luz, tal corpo volta no tempo.

Observemos a ultima afirmação, ela só é invalida devido a 1° lei da relatividade restrita, lei que diz que nenhum corpo pode ser acelerado até ultrapassar a velocidade da luz, porém isso não é problema para particulas que viajam acima da velocidade da luz em seu estado natural, como os táquions, ou para um de nossos métodos, a viajem por dobra (que veremos mais a frente).

Em conclusão do 1° método: Qualquer corpo que consiga de alguma forma ultrapassar a velocidade da luz, pode por definição viajar no tempo.

2°) Viagem no tempo apartir de geometrias espaço-temporais que passem por outras dimensões

Particularmente, este é, além do meu método favorito de viagem pelo tempo, a minha especialidade atualmente.

Apartir de agora a coisa fica séria, estamos falando de usar coisas semelhantes a buracos negros pra viajar por ai.
Claro que muitos se questionam sobre os buracos negros, e prometo que em breve haverá um tópico apenas sobre isso, mas oque nos interessa agora é: um buraco negro pode me conduzir ao futuro ou passado?

A resposta é: é impossivel de saber, mesmo que os buracos negros sejam conexões entre nosso próprio tempo e uma época diferente, não sobreviveriamos as altas gravidades, às chamadas forças de marés e nem aos intensos fluxos de radiação que emana do buraco negro, é muito enigmático, entretanto, podemos usar um "primo" distante do buraco negro, o buraco de minhoca, ou buraco de verme, do inglês Wormhole, conceito que já era discutido na época de einstein, sendo que o mesmo, junto com o fisico Natan Rose, nomeou a geometria de ponte de Einstein-Rosen;
Os buracos de verme, ou pontes de Einstein-Rosen, eram exercicios teóricos de complexidade extrema para a época, de fato, precisaria de muita corajem para pensar em algo assim, eis mais ou menos o conceito:

Um Wormhole, é uma ponte que explora um fato muito curioso, o fato de que o espaço-tempo é curvado na 4° dimensão física, tais curvaturas, são devido a massa, energia e densidades de energia positiva e negativa (menos relevante) em sua superficie conhecida como plano Minkowiskiano;
Os Wormholes tem 2 bocas, um em nosso tempo e um no passado (ou futuro mas prefiro trabalhar com o passado), que seriam conectados por uma estrutura chamada "garganta do wormhole", elas partiriam de cada uma das bocas e se encontrariam exatamente no meio, um wormhole transitável teria que ter algumas exigencias para poder ser usado, que aqui brincaremos chamando de Os 10 mandamentos do Bom WormHole:
1- "Não terás horizonte de evento"

2-" Não terás intensas forças de marés"
3- "Não serás instável"

4-"Não te fecharás em espaços de tempo muito curtos"
5-"A massa necessária para te produzir, será inferior à quantidade de massa no universo"

6-"Não serás rotatório como teus primos buracos negros de Kerr"
7- "Não terás simetrias de energia como teus primos buracos negros de Reissner-Nordströn"

8-"Teu tamanho não será maior que a distância de uma ponta à outra do univero para que não voltes antes da criação do universo do qual tu participas"

9-"Passarás sempre pela 4° dimensão"

10- "Jamais, e repito, Jamais, aceitarás os Loops inconsistentes que te propõe"

Nota: Peço encarecidamente que os meus leitores não se sintam discriminados por credo que seguem ou conduta, estes mandamentos são meramente para ilustrar algumas das diferenças entre buracos negros e Worm Hole e para "selecionar" Worm Holes adequados para passagem de humanos, afirmo que não estou tentando me tornar um moisés do mundo atual.
Posso pensar em diversas  restrições para os worm Hole transitáveis, entretanto, sua natureza teórica não nos interessa, e sim a prática, então imaginemos que seja possivel, e viável a criação de worm holes transitáveis que obedeçam os mandamentos gerais do bom worm hole, então, nesse caso, como fariamos?

Bem, é um tanto dificil responder esta questão, devido ao fato de não termos experiência neste assunto, e muito menos termos uma engenharia capaz de mover quantidades tão grandes de matéria, é possivel, que se conseguissemos condensar a massa de uma estrela mais de 3x maior que a do sol, já poderiamos usar sua gravidade para distorções no espaço-tempo, então, com um pouco de estudo é possivel usar tal gravidade para criar os Worm Holes transitáveis, mas uma solução bem aceita no mundo da física, e que com densidades de matéria e energia negativos (isso mesmo que você leitor viu!), que é uma forma de matéria exótica, poderiamos moldar o espaço Minkowiskiano, de forma muito mais fácil e viável para criar os Worm Holes, claro que seria necessário todo um estudo complexo e aprofundado da métrica, algo que no momento não nos é útil (para leitores leigos).

Para os mais aprofundados e aficçionados, gostaria de que observem que se consideramos as regras principalmente a 1,6 e 7, observamos que o Worm Hole é: De  Schwarzschild, não possui horizonte de eventos e Forças de maré, e que se ouvesse uma forma de modificar as caracteristicas de buracos negros já criados, seria muito mais simples a viagem no tempo, permitindo usar qualquer buraco negro de Schwarzschild modificado para viagens no tempo!






É interessante observar também, que além de permitirem viajens pelo tempo, e consequentemente pelo espaço (devido a sua conexão intrincada), WormHoles também podem nos levar a outros universos paralelalos, que por mais dificil que pareça, é a unica forma que me parece aceitável de se evitar os paradoxos e loops que nos perseguem, de que forma? Vejamos um paradoxo muito conhecido, o conhecidissimo paradoxo do avô. Imagine que eu volte no tempo, e impessa meu avô de conheçer minha avó, posso convencê-lo a se mudar, ou mesmo matá-lo, então, meu pai não estaria vivo, o que nos levaria a crer que eu não poderia ser concebido, então, como estou ali? como matei meu avô? como voltei no tempo? A resposta é relativamente simples, o worm hole no qual eu trafeguei para voltar no tempo, me levou a um universo paralelo em que eu não irei exister devido ao fato de que eu matei meu avô antes que ele pudesse conheçer minha avó, gerar meus pai, e consequentemente a mim! Entretanto, eu não consegui mudar a scoisas no meu próprio universo, então pela história, a missão de impedir o encontro entre meu avô e minha avó seria um fracasso completo!Dessa forma contornariamos muito facilmente o paradoxo do avô, outro problema interessante, é que o universo poderia ser um loop, então, se eu voltasse no tempo para impedir meu avo, existe a possibilidade de que um o outro eu tente o mesmo, e outro, e outro e outro, neste caso, a quantidade de "EUs" seria infinito, e nós teriamos uma criação continua de massa, que deformaria o univero até fazê-lo colapsar sobre si mesmo, e nosso animo acabaria sem sombra de duvida.
Devemos evitar este tipo de problema, por isso, um dos mandamentos proibe a viagem ser em loop, ou seja, nunca haveriam infinitos "EUs" em um mesmo universo, possivelmente podem estar distribuidos em infinitos universos mas não em 1 apenas. Vamos chamar esse mandamento de mandamento da protecção anti-loop, que de certa forma, impediria que nosso universo fosse destruido por sua própria massa.

Em conclusão para o segundo meio de viagem pelo tempo: podemos viajar pelo tempo através de geometrias espaço-temporais chamados worm holes, estes devem obedeçer uma série de regras para se tornarem transitáveis, devemos contornar paradoxos e loops para impedir que a viagem no tempo destrua o universo.
 
 3°) Viajem através de dobras espaciais

 Há alguns anos, um físico espanhol chamado Miguel Alcubierre, teorizou sobre bolhas de espaço tempo, ou dobras no espaço-tempo, em que uma nave poderia se acomodar e seguir viagem sem problemas, ele fez uma analogia entre essa dobra e uma onda no mar, nós ficariamos dentro da bolha de alcubierre, como foi assim chamada, e poderiamos ultrapassar a velocidade da luz sem restringir nenhuma lei de Einstein, deviado ao fato do espaço-tempo não ser fermionico, ou seja não ser matéria com massa, isso criaria uma situação perfeita para que pudessemos fazer as chamadas viagens superluminiais, que são as viagens acima da velocidade da luz em segurança, e consequentemente, viagens pelo tempo, existem muitos problemas teóricos com a bolh, ela seria instável, e existem modelos que afirmam que ela jamais "pararia" então não haveria como viajar nela, claro que os estudos nesta área ainda são pobres, e portanto não temos profundo conhecimento do que uma bolha de alcubierre é capaz.

Em conclusão da 3° e ultima parte: poderiamos usar as já conhecidas dobras ou deformações no espaço-tempo para criar uma estrutura conhecida como bolha de alcubierre, que nos proporcionaria uma viagem acima da velocidade da luz (viajem superluminal) e como vimos anteriormente, uma viajem pelo e tempo, entretanto, a bolha de alcubierre é instável e haveria o risco de ela nunca cessar a viagem.

Mencionei anteriormente, uma possibilidade, que seria o uso de cordas de fraco acoplamento para criação de uma geometria semelhante aos worm holes e possibilitando a viagem no tempo, é algo ainda desconhecido, considerando que é uma idéia partícular e que não seria difundida facilmente pelo mundo acadêmico, esperamos mudanças, enquanto isso, estas são as 3 formas mais viáveis de se viajar pelo tempo e consequentemente pelo espaço.