O que ler: Respostas breves a grandes questões é o livro mais recente de Stephen Hawking

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 04:08

Um trecho do trabalho do grande cientista sobre se a viagem no tempo é possível.

Intimamente relacionada à viagem no tempo está a habilidade de mover-se rapidamente de um ponto a outro no espaço. Como eu disse antes, Einstein mostrou que um impulso de jato infinitamente poderoso seria necessário para acelerar uma espaçonave a uma velocidade próxima à da luz. Portanto, a única maneira de se mover de uma parte da Galáxia para outra em um período de tempo razoável é ser capaz de dobrar o espaço-tempo de tal forma que um pequeno tubo, ou "buraco de minhoca", seja formado. Ele pode ligar duas partes da Galáxia e atuar como o caminho mais curto entre elas; você pode voar para a frente e para trás e ainda assim pegar todos os seus amigos vivos. Esses "buracos de minhoca" foram seriamente considerados como uma oportunidade disponível para a civilização do futuro. Se você conseguir se mover de uma parte da Galáxia para outra em algumas semanas, poderá retornar por outro "buraco" - ao mesmo tempo, antes de pegar a estrada. Além disso, nada o impedirá de viajar para a frente e retornar ao passado através de um "buraco de minhoca" se as duas extremidades dele se moverem uma em relação à outra.

Podemos dizer que, para criar um "buraco de minhoca", é necessário dobrar o espaço-tempo na direção oposta àquela em que a matéria comum o curva. A matéria comum curva o espaço-tempo em sua direção, como a superfície da Terra. Mas criar um "buraco de minhoca" requer matéria que dobre o espaço-tempo na direção oposta, como a superfície de uma sela. O mesmo é verdade para qualquer outra curvatura do espaço-tempo que viaje para o passado, a menos que o universo seja tão curvo que já tenha capacidade de viagem no tempo. Somente neste caso você precisará de matéria com massa negativa e densidade de energia negativa.

Energia é como dinheiro. Se você tiver um saldo positivo no banco, poderá usar o dinheiro da maneira que desejar. Porém, de acordo com as leis clássicas, que até recentemente eram consideradas imutáveis, o saque a descoberto não é permitido no uso de energia.

As leis clássicas tornam impossível dobrar o universo para que a viagem no tempo se torne possível. Mas as leis clássicas são refutadas pela teoria quântica - a segunda depois da teoria geral da relatividade, a grande revolução intelectual em nossa compreensão do Universo. A teoria quântica é mais flexível e permite saques a descoberto em alguns casos. No entanto, o banco deve ser gentil o suficiente conosco. Em outras palavras, a teoria quântica permite uma densidade de energia negativa em alguns lugares, se você fornecer uma densidade positiva em outros.

A teoria quântica permite densidade de energia negativa porque é baseada no princípio da incerteza. E ele argumenta que algumas características, como a posição e a velocidade de uma partícula, não podem ter valores medidos simultaneamente. Quanto mais precisamente a posição da partícula for determinada, maior será a incerteza sobre sua velocidade e vice-versa. O princípio da incerteza também se aplica a campos - por exemplo, a um campo eletromagnético ou gravitacional. Ele argumenta que esses campos não podem ter um valor nulo, mesmo quando pensamos que há um espaço vazio. O fato é que se seus valores forem iguais a zero, isso significa que eles devem ter uma posição bem definida, igual a zero, e uma velocidade bem definida, igual a zero. E isso é contrário ao princípio da incerteza. Isso significa que os campos devem ter alguma flutuação mínima. Pode-se imaginar as chamadas flutuações do vácuo na forma de pares de partículas e antipartículas que surgem repentinamente, se separam, depois se fundem novamente e se aniquilam, aniquilando-se mutuamente.

Esses pares de partículas - antipartículas são considerados virtuais, porque não podem ser detectados diretamente usando um detector de partículas. Mas um efeito indireto pode ser observado. Para isso, é utilizado o chamado efeito Casimir. Tente imaginar duas placas de metal paralelas espaçadas a uma curta distância uma da outra. As placas atuam como espelhos para partículas e antipartículas virtuais. Isso significa que o espaço entre as placas parece um tubo de órgão, só que transmite ondas de luz de uma certa frequência de ressonância. Como resultado, verifica-se que uma certa quantidade de flutuações quânticas ocorre entre as placas, diferente do que acontece atrás delas, onde essas flutuações podem ter qualquer comprimento de onda. A diferença no número de partículas virtuais entre as placas e o exterior significa que as placas estão sob mais pressão de um lado do que do outro. Surge uma pequena força que aproxima as placas umas das outras. Essa força pode ser medida experimentalmente. Portanto, as partículas virtuais existem na realidade e têm um efeito real.

Como há menos partículas virtuais, ou flutuações quânticas no vácuo, entre as placas, a densidade de energia também é menor aqui do que no espaço circundante. Mas a densidade de energia do espaço vazio a uma grande distância das placas deve ser igual a zero. Caso contrário, o espaço-tempo será curvo e o Universo não será completamente plano. Isso significa que a densidade de energia na área entre as placas deve ser negativa.

A deflexão da luz comprovada experimentalmente indica que o espaço-tempo é curvo, e o efeito Casimir confirma que a curvatura pode ser negativa. E pode parecer que, à medida que a ciência e a tecnologia se desenvolvem, seremos capazes de criar "buracos de minhoca" ou dobrar o espaço e o tempo de alguma outra forma para poder viajar ao passado. Mas, neste caso, uma série de questões e problemas surgem inevitavelmente.

Por exemplo: se a viagem no tempo se torna possível no futuro, por que ninguém voltou para nós do futuro e nos disse como fazê-lo.

Mesmo que haja boas razões para nos manter no escuro, é inerentemente difícil para os humanos acreditar que ninguém quer aparecer e revelar para nós, pobres camponeses atrasados, o segredo da viagem no tempo. Claro, alguns argumentam que os convidados do futuro já estão nos visitando - eles voam em OVNIs, e os governos estão envolvidos em uma conspiração gigante para encobrir esses fatos a fim de usar o conhecimento científico que os convidados carregam com eles. Só posso dizer uma coisa: se os governos estão escondendo algo, eles ainda não são capazes de usar as informações úteis recebidas dos alienígenas. Eu sou muito cético sobre a "teoria da conspiração" e acho mais plausível a "teoria da bagunça". Relatos de OVNIs não podem ser relacionados exclusivamente a alienígenas porque são mutuamente contraditórios. Mas se admitirmos que algumas dessas observações são apenas erros ou alucinações, não é mais lógico admitir que sim, do que acreditar que somos visitados por visitantes do futuro ou de outra parte da Galáxia? Se esses convidados realmente querem colonizar a Terra ou nos alertar sobre algum tipo de perigo, eles são extremamente ineficazes.

Existe uma maneira de conciliar a ideia de viagem no tempo com o fato de nunca termos conhecido hóspedes do futuro. Podemos dizer que tal viagem só se tornará possível no futuro. O espaço-tempo do nosso passado é fixo porque o observamos e vimos que não era curvo o suficiente para podermos viajar de volta no tempo. E o futuro está aberto, então algum dia aprenderemos a dobrar o espaço-tempo e ter a oportunidade de viajar no tempo. Mas, uma vez que seremos capazes de dobrar o espaço-tempo apenas no futuro, não seremos capazes de retornar dele ao nosso presente ou mesmo antes.

Essa imagem pode muito bem explicar por que não estamos experimentando um afluxo de turistas do futuro. Mas ainda deixa espaço para muitos paradoxos. Suponha que haja uma oportunidade de voar em uma nave espacial e retornar antes do início do vôo. O que o impedirá de detonar um foguete no local de lançamento e, assim, excluir a possibilidade de tal voo para você? Existem outras versões não menos paradoxais: por exemplo, voltar no tempo e matar seus pais antes de você nascer. Existem duas soluções possíveis para isso.

Uma coisa eu chamaria de abordagem histórica consistente. Nesse caso, pode-se encontrar uma solução consistente para as equações físicas - embora o espaço-tempo seja curvo a ponto de ser possível viajar ao passado. Desse ponto de vista, você não pode preparar um foguete para viajar ao passado se você não voltou a ele e não foi capaz de explodir a plataforma de lançamento. Esta é uma imagem sequencial, mas diz que estamos completamente determinados: não somos capazes de mudar nossos pensamentos. Isso é demais para o livre arbítrio.

Outra solução que chamo de abordagem de história alternativa. Foi defendido pelo físico David Deutsch e provavelmente foi pensado pelos criadores de Back to the Future. Com essa abordagem, em uma história alternativa não haverá retorno do futuro antes do lançamento do foguete e, portanto, não haverá oportunidade de detoná-lo. Mas quando o viajante retorna do futuro, ele se encontra em outra história alternativa. Nele, a raça humana faz esforços incríveis para construir uma nave espacial, mas antes de partir de outra parte da Galáxia, uma nave semelhante aparece e destrói a construída.

David Deutsch prefere uma abordagem histórica alternativa ao conceito de pluralidade de histórias, que foi proposto pelo físico Richard Feynman. Sua ideia é que, de acordo com a teoria quântica, o universo não tem uma história única e única.

Existem todas as histórias possíveis no Universo, cada uma com seu próprio grau de probabilidade.

Deve haver a possibilidade de uma história em que haja uma paz estável no Oriente Médio, mas a probabilidade de tal história é provavelmente baixa.

Em algumas histórias, o espaço-tempo é distorcido para que objetos como foguetes possam retornar ao seu passado. Mas cada história é integral e autossuficiente, descrevendo não apenas o espaço-tempo curvo, mas também todos os objetos nele. Portanto, o foguete, voltando, não pode entrar em outra história alternativa. Permanece na mesma história, que deve ser consistente. E eu, ao contrário de Deutsch, acredito que a ideia de uma pluralidade de histórias trabalha a favor de uma abordagem histórica consistente, em vez de uma abordagem histórica alternativa.

Aparentemente, não estamos em posição de abandonar o quadro histórico consistente. No entanto, isso pode não abordar as questões de determinismo e livre arbítrio se houver uma probabilidade muito pequena de histórias em que o espaço-tempo seja curvo de forma que a viagem no tempo seja possível além da escala macroscópica. Eu chamo isso de hipótese de segurança da cronologia: as leis da física são projetadas para evitar viagens no tempo no nível macroscópico.

Parece que se o espaço-tempo for curvo quase o suficiente para permitir a viagem ao passado, então as partículas virtuais podem se tornar partículas quase reais movendo-se ao longo de trajetórias fechadas. A densidade das partículas virtuais e sua energia aumentam significativamente, o que significa que a probabilidade de tais histórias é muito pequena. Embora isso esteja se tornando semelhante às atividades de uma agência de proteção cronológica que busca preservar o mundo para os historiadores. Mas o tema da curvatura do espaço e do tempo ainda está em sua infância. De acordo com uma forma unificadora de teoria das cordas conhecida como teoria M, que temos grandes esperanças de unir a relatividade geral e a teoria quântica, o espaço-tempo deve ter onze dimensões, não as quatro que experimentamos.

O resultado final é que sete dessas onze dimensões estão enroladas em um espaço tão pequeno que nem percebemos. Por outro lado, as quatro dimensões restantes são praticamente planas e representam o que chamamos de espaço-tempo. Se esta imagem estiver correta, então deve ser possível conectar de alguma forma as quatro dimensões planas com as sete dimensões restantes altamente curvas ou distorcidas. O que virá disso, ainda não sabemos. Mas as oportunidades são empolgantes.

Em conclusão, direi o seguinte.

Nossos conceitos modernos não excluem a possibilidade de viagens espaciais rápidas e retorno ao passado. Isso pode criar enormes problemas lógicos, então vamos esperar que haja algum tipo de Lei de Segurança da Cronologia que impeça as pessoas de voltar no tempo e matar seus pais.

Mas os fãs de ficção científica não devem ficar chateados. A teoria M dá esperança.

A última obra do mundialmente famoso físico Stephen Hawking, um livro-testamento, no qual ele resume e fala sobre os tópicos mais importantes de interesse de todos.

A humanidade sobreviverá? Devemos ser tão ativos no espaço? Existe um Deus? Essas são apenas algumas das perguntas respondidas em seu último livro por uma das maiores mentes da história.