As viagens no tempo

A ciência estuda seriamente, há décadas, as viagens no tempo. Agora, o tema vem sendo revisitado, com base em ideias da informação quântica. No artigo de capa da CH de março, pesquisador discute a possibilidade de viajar no tempo sob esse novo enfoque.

Cena de ‘The Time Machine’ (1960), filme de ficção científica dirigido por George Pal e baseado no livro homônimo de H. G. Wells. Embora seja estudada há décadas, a ideia de viajar no tempo ainda impõe muitos desafios à ciência. (imagem: reprodução)

De certa forma, somos todos viajantes no tempo. E isso se dá a um ritmo constante, de 60 segundos por minuto. Seguimos, assim, rumo ao futuro. Mas, agora, imagine, leitor, uma ‘mágica’ que fizesse o tempo passar mais lentamente para você que para o resto do universo. Sob o efeito desse, digamos, encanto, você veria tudo ao seu redor envelhecer em marcha acelerada, o que, efetivamente, o levaria mais rapidamente para o futuro.

Em 1905, o físico de origem alemã Albert Einstein descreveu, em sua teoria da relatividade restrita, como a natureza permite esse ‘passe de mágica’. Essa teoria de Einstein prevê que o tempo passa mais lentamente para quem é acelerado a altíssimas velocidades. Essa dilatação temporal tem sido rotineiramente observada.

Em princípio, para viajarmos para um futuro ‘distante’, bastaria uma nave espacial muito rápida

Um modo clássico de se comprovar essa passagem mais lenta do tempo é fazer um relógio atômico ultrapreciso viajar a bordo de um avião supersônico. Quando se compara esse equipamento a um que permaneceu em terra, nota-se uma diminuta disparidade entre os tempos, que, inicialmente, eram iguais. O relógio a bordo atrasa em relação ao do solo.

Apesar de a dilatação temporal ocorrer a qualquer velocidade, esse efeito só é significativo quando atingimos velocidades comparáveis à da luz no vácuo (300 mil km/s). Portanto, em princípio, para viajarmos para um futuro ‘distante’, bastaria uma nave espacial muito rápida.

Curvando espaço e tempo

Vimos que, a todo instante, estamos viajando rumo ao futuro. No entanto, a física de viagens para o passado é bem mais complicada e controversa. Para entendermos a qestão, precisaremos de alguns conceitos básicos da física.

A melhor descrição que temos de como o espaço e o tempo se relacionam é a teoria da relatividade geral, de Einstein, finalizada em 1915. Apesar do nome, ela nada mais é do que uma teoria da gravitação, que substitui (ou generaliza) aquela idealizada, 250 anos antes, pelo físico inglês Isaac Newton (1642-1727).

Essa substituição é necessária quando lidamos com campos gravitacionais intensos ou velocidades comparáveis à da luz. Na relatividade geral, o espaço e o tempo formam um uno indissociável com quatro dimensões, três delas espaciais (altura, largura e comprimento) e uma temporal.

Mas, para nossos propósitos aqui, podemos imaginar o espaço-tempo – como os físicos denominam esse contínuo – como algo mais simples: uma daquelas camas elásticas usadas por malabaristas de circo. A relatividade geral prevê que a presença de matéria distorce o espaço-tempo, do mesmo modo que, em nossa analogia, uma grande esfera de chumbo curvaria nossa cama elástica. É justamente essa curvatura que faz com que os corpos se atraiam gravitacionalmente.

O conceito de espaço-tempo previsto na teoria da relatividade geral pode ser comparado a uma cama elástica, que é curvada pela presença de matéria. (foto: Janelle Siegrist/ Sxc.hu)

Quando jogamos uma pedra para cima, ela volta ao solo, ‘escorregando’ pelo espaço-tempo distorcido pela massa da Terra. Nosso planeta, por sua vez, se move pelo espaço-tempo curvado pela massa do Sol. E assim por diante.

O físico norte-americano John Archibald Wheeler (1911-2008) resumiu os fenômenos gravitacionais de forma quase poética: “A matéria diz ao espaço como se curvar. O espaço diz à matéria como se mover.” Essa distorção do espaço-tempo pode ser extrema, criando objetos curiosos, como os buracos negros, de onde nem a luz consegue escapar (ver CH 182).

De volta ao passado?

Na década de 1930, foi descoberta outra previsão estranha da relatividade geral: a possibilidade de caminhos espaço-temporais nos levarem a nosso próprio passado. Essas trajetórias que se curvam para o passado foram chamadas curvas tipo tempo fechadas – ou, simplesmente, CTCs, do nome em inglês.

De lá para cá, tem havido muita discussão sobre o significado dessa previsão teórica. Será que ela poderia sair do papel, permitindo a construção de uma máquina do tempo? E, se isso for possível, como evitar paradoxos? O certo é que, atualmente, ninguém sabe como construir uma máquina do tempo que nos leve para o passado.

O certo é que, atualmente, ninguém sabe como construir uma máquina do tempo que nos leve para o passado

Há quem ache que esse e outros mistérios do espaço-tempo só serão esclarecidos quando tivermos uma teoria que unifique os dois pilares da física contemporânea: a relatividade geral, que, como vimos, lida com os fenômenos do gigantesco e do ultraveloz, e a mecânica quântica, que trata do diminuto mundo das dimensões moleculares, atômicas e subatômicas.

Apesar dos esforços de milhares de cientistas, até agora, essa unificação, do macro com o micro, ainda não foi feita – um dos problemas é a dificuldade em realizar testes experimentais conclusivos. Apesar dessa dificuldade, nos últimos anos, a mecânica quântica tem esclarecido aspectos dessas possíveis viagens no tempo.

Você leu apenas o início do artigo publicado na CH 290. Clique no ícone a seguir para baixar a versão integral.

Ernesto F. GalvãoInstituto de Física
Universidade Federal Fluminense