Buracos de Minhoca e Teoria da Relatividade: A viagem no tempo é humanamente possível?

Se você olhasse por um buraco de minhoca de verdade, ele seria redondo, esférico, assim como um buraco negro. A luz que vem do outro lado passaria por ele e te mostraria uma janela para um lugar muito distante. Seriam os buracos de minhoca reais ou eles seriam uma teoria da física e da matemática?

Em grande parte da história da humanidade achávamos que o espaço era muito simples de ser compreendido. O universo infinito seria apenas um plano onde os eventos do universo aconteceriam, no qual, mesmo se as estrelas e os planetas acabassem, ainda sobraria algo. Esse plano vazio é o espaço e ele existe imutável e eterno. Porém, com a Teoria da Relatividade de Einstein tudo isso foi modificado.

Essa teoria afirma que espaço e tempo compõem esse plano em conjunto e eles não são iguais em todo lugar. Mas como assim?

A teoria é extraordinariamente simples:
• Primeiro, não existe um local de referência “absoluto”. Toda vez que você mede a velocidade de um objeto qualquer, o seu momento ou como ele experimenta o tempo está sempre em relação a outra coisa. Por exemplo, quando medimos a velocidade de um trem, ela é relativa à velocidade da Terra.
• Segundo, a velocidade da luz é a mesma, não importa quem a mede ou com que velocidade a pessoa que a mede está indo.
• Terceiro, nada pode ir mais rápido que a luz.

How Much Do We Really Know About The Speed of Light?
Velocidade da luz e fotos de longa exposição. Fonte: ScienceAlert

Parece simples, porém as implicações da teoria mais famosa de Einstein são bem profundas. Se a velocidade da luz é sempre a mesma, significa que um astronauta que está indo muito rápido em relação à Terra medirá os segundos que passam mais devagar que um observador terrestre, ou seja, o tempo diminui para o astronauta, um fenômeno chamado dilatação do tempo. Isso, porque a velocidade da luz é igual à sua distância percorrida, dividido pelo tempo. Qualquer objeto em um grande campo gravitacional está se acelerando, portanto, também sofrerá dilatação do tempo. Enquanto isso, a nave espacial do astronauta experimentará uma contração de comprimento, o que significa que, se você tirasse uma foto da espaçonave enquanto ela voava, pareceria “esmagada” na direção do movimento. Para o astronauta a bordo, no entanto, tudo pareceria normal.

Bom, para que isso ocorra, os corpos que possuem gravidade conseguem distorcer o plano do espaço, alongando-o e deformando-o. Se, por exemplo, o plano antigo fosse uma tábua estável de madeira, o plano de Einstein seria um colchão d’água que, ao se deitar nele, é modificado. Esse tipo de espaço elástico pode ser dobrado e talvez até rasgado e colado novamente, o que tornaria os buracos de minhoca possíveis.

How Does Gravity Work and Could We Ever Develop Artificial Gravity in Space?
Distorção do espaço devido à gravidade. Fonte: Interesting Engineering

Nosso universo é como uma folha imensa e plana e, se dobrada no exato ponto, buracos de minhoca poderiam conectar pontos muitíssimos distantes com uma pequena ponte pela qual você atravessaria quase instantaneamente, possibilitando que você viaje pelo universo mais rápido que a velocidade da luz. Incrível, mas onde podemos achar um buraco de minhoca? Atualmente, só no papel.

A relatividade geral afirma que eles podem ser possíveis de ocorrer, porém isso não significa que eles de fato existam. Relatividade Geral é uma teoria matemática, sendo então um conjunto de equações que podem ter várias respostas, mas nem toda matemática descreve a realidade.1209b-wormhole_cc.jpg

O primeiro tipo de buraco de minhoca a ser teorizado foi a Ponte de Einstein-Rosen. Ela descreve que cada buraco negro é um tipo de portal para um universo paralelo. Imaginando essa teoria em 2D, é como se o espaço vazio fosse um plano sendo curvado por objetos que estejam nele. Se comprimirmos esse objeto, o espaço-tempo ficaria ainda mais curvado.

 

Eventualmente, o espaço-tempo fica tão deformado, que não tem outra escolha senão colapsar em um buraco negro. Assim é formado o horizonte de eventos, onde tudo pode entrar, mas nada pode sair, preso para sempre na singularidade em seu núcleo.

A singularidade gravitacional nada mais é do que um ponto no espaço-tempo, no qual a massa e a densidade de um corpo foram tão comprimidas que se tornaram infinitas. Justamente por isso, sua gravidade é tão forte que nada que entra em um buraco negro, consegue sair, nem mesmo a luz. Uma outra possibilidade é que não haja nenhuma singularidade dentro do buraco negro, isto é, no lugar dela haveria um universo paralelo, espelhado no nosso, onde o tempo corre para trás. No nosso universo as coisas são atraídas para o buraco negro, enquanto que no universo paralelo, com o tempo oposto, o buraco negro espelhado estaria ejetando as coisas, assim como o Big Bang, também chamado de buraco branco. Infelizmente, pontes de Einstein-Rosen não podem ser cruzadas pois seria necessário um tempo infinito para cruzar e chegar ao universo oposto com um fechamento no meio. Ou seja, se você fosse a um buraco negro, você não seria ejetado para fora do buraco, você apenas morreria.

Wormholes - © Cetin BAL - GSM:+90 05366063183 - Turkey/Denizli

Então, para que fosse possível viajar pelo cosmos num piscar de olhos, os humanos precisariam de um tipo diferente de buraco de minhoca: um buraco de minhoca transitável ou a antiga “Teoria das Cordas”. Se a Teoria das Cordas ou uma de suas variantes está correta para descrever o nosso universo, então, poderíamos ter sorte e o nosso universo poderia até ter uma rede emaranhada de inúmeros buracos de minhocas preexistentes e o nosso universo poderia estar conectado por uma teia de incontáveis buracos de minhoca. Logo após o Big Bang, flutuações quânticas no universo na menor escala possível, muito menores que um átomo, podem ter criado vários buracos de minhoca transitáveis. Esses buracos são ligados pelas chamadas cordas cósmicas. No primeiro momento depois do Big Bang, as extremidades desses minúsculos buracos de minhoca foram separadas por anos-luz, espalhando-os pelo universo.

Se os buracos de minhoca foram feitos no começo do universo com cordas cósmicas ou de algum outro jeito, eles podem estar apenas esperando para serem descobertos.

O que muitas pessoas desconhecem é que um buraco de minhoca pode estar ainda mais perto do que imaginamos. Pelo lado de fora, buracos negros e buracos de minhoca podem parecer bem similares, fazendo com que alguns físicos pensem que os buracos negros super massivos nos centros das galáxias são, na verdade, buracos de minhoca. Mas, para descobrir se isso é verdade, teríamos que ir até o centro da Via Láctea, o que é bem difícil.

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Porém, buracos de minhoca têm um lado sombrio. Abrir um buraco de minhoca “quebraria” o universo fundamental criando paradoxos de viagem no tempo e violando a estrutura causal do universo.

Suponhamos que, baseada na fala do físico teórico Kipe Thorne, eu, Ana Luíza, criasse meu próprio buraco de minhoca e colocasse uma extremidade dele em minha sala de estar e a outra a bordo de uma nave espacial que estaria estacionada na frente da minha casa. Meu irmão, Pedro, passaria através do buraco e entraria a bordo da nave espacial para se preparar para uma viagem. Nós dois não precisaríamos de nos despedir, porque não importa a distância que o Pedro viajasse, eu conseguiria vê-lo através do buraco de minhoca. Pedro iniciaria a sua viagem na espaçonave em direção ao espaço e viajaria por seis horas na velocidade da luz. Ele então voltaria para casa viajando na mesma velocidade, sendo uma viagem de ida e volta de 12 horas. Eu observaria o Pedro através do buraco de minhoca e veria toda essa viagem ocorrer. Veria através da “janela” do buraco o Pedro voltar de sua viagem, pousar na frente de nossa casa, sair da nave espacial e entrar em casa.

Porém, quando eu olhasse para frente da minha casa, no meu próprio mundo, não haveria nada, ou seja, Pedro não teria voltado. Por ele ter viajado na velocidade da luz, o tempo diminuiria para ele: o que seriam 12 horas para ele, na verdade, seriam 10 anos para mim aqui na Terra. Agora, se eu olhasse para dentro do buraco de minhoca, eu conseguiria ver outro tempo. Pedro aterrissaria na Terra 10 anos depois de sua partida e lá ele me veria 10 anos mais velha. Mas, ao mesmo tempo, ele ainda poderia olhar através do buraco de minhoca e me encontrar 12 horas mais velha. Eu, Ana Luíza, em teoria, poderia atravessar o buraco de minhoca e encontrar comigo mesma 10 anos no futuro, ou, meu futuro eu poderia recuar 10 anos no passado.

Esse é um dos motivos pelo qual muitos cientistas pensam que atravessar o buraco de minhoca seria impossível, como também que ele seria impossível de existir. Então, por enquanto, apenas sabemos que buracos de minhoca existem nos nossos corações e no papel em forma de equações. Essas teorias são bases sólidas para diversos eventos que ocorrem no universo. Enquanto vivermos, dificilmente saberemos se as viagens no tempo são improváveis, ou se elas só são impossíveis para a humanidade.

 

 

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Referências:

O Universo numa Casca de Nós – Stephen Hawking

Artigo “Wormholes, TimeMachines and the Weak Energy Condition” – Michael S. Morris (Link para o artigo)

Kurzgesagt in a Nutshell

Kipe Thorne

 

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