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Warp Drive
Em 1994, o físico de origem mexicana Miguel Alcubierre
publicou um artigo notável no qual descrevia uma solução que
permitia velocidades superluminares. Este resultado parece
extremamente surpreendente, pois a Relatividade Restrita diz-nos
que a velocidade da luz é o limite máximo para quaisquer
partículas materiais. Em particular, a massa de uma partícula
tende para infinito quando a sua velocidade se aproxima da
velocidade da luz. Mas, em Relatividade Geral, sob certas
condições, o espaço-tempo pode ser extremamente curvo,
permitindo viagens superluminares.
O modelo de Alcubierre, denominado warp drive (tradução:
distorção impulsionada), recorre a uma expansão e uma
contracção do espaço-tempo, respectivamente, para nos
afastarmos de um objecto e aproximarmos de outro a enormes
velocidades. Teoricamente, poderíamos utilizar este modelo
para efectuar viagens interestelares hiper-rápidas, criando
uma distorção local do espaço-tempo que produzisse uma
expansão na parte traseira de uma nave espacial e uma
contracção na parte frontal da mesma. Deste modo, a nave,
envolvida por uma bolha de Alcubierre, seria afastada da Terra
e aproximada de um destino distante pelo próprio espaço-tempo.
Alcubierre chamou a atenção para um problema considerável
levantado pela sua solução. Resolvendo as equações de Einstein
da gravitação, vemos que a matéria necessária para gerar a
curvatura do espaço-tempo do warp drive tem uma densidade de
energia negativa. Logo, tal como sucede nos wormholes, a
matéria associada à bolha de Alcubierre tem um carácter
exótico, violando algumas das condições de energia da
Relatividade Geral associadas às singularidades. Recentemente,
Ken Olum, um físico norte-americano, provou um teorema, no
contexto da Relatividade Geral, segundo o qual são necessárias
densidades de energia negativas, i.e., matéria exótica, para
obter velocidades superluminares.
O Tubo de Krasnikov
Sergei Krasnikov é um físico teórico do Observatório
Astronómico Central de Pulkovo, em São Petersburgo, na Rússia.
Ao analisar detalhadamente a solução de Alcubierre, deparou-se
com uma falha limitativa da sua utilidade para viagens
interestelares, nomeadamente, se a bolha de Alcubierre se
mover com uma velocidade superluminal, não poderá ser
controlada a partir do seu interior. A análise de Krasnikov
demonstrou, para velocidades superiores à da luz, que o
interior da bolha está causalmente separado da sua superfície
e exterior. Quer isto dizer que um fotão emitido na direcção
do movimento não pode passar do interior para o exterior da
bolha. Exemplificando, um raio luminoso, enviado na direcção
do movimento por um observador a bordo duma nave espacial, em
repouso no interior da bolha de Alcubierre, atinge um
determinado ponto e aí permanece, estacionário relativamente à
bolha, sendo por ela arrastado. Este comportamento é
reminescente de um horizonte de acontecimentos semelhante ao
existente em buracos negros.
Krasnikov propôs uma solução bi-dimensional, em alternativa ao
warp drive de Alcubierre, na qual apenas explorou o
comportamento causal do espaço-tempo. Mais tarde, dois físicos
norte-americanos, Allen Everett e Thomas Roman, estenderam a
solução a quatro dimensões (três espaciais e uma temporal) e
denominaram-na tubo de Krasnikov. O tubo é uma distorção do
espaço-tempo produzida por um observador que se move a uma
velocidade próxima da da luz numa viagem interestelar e pode
ser reutilizado numa viagem de regresso. A solução de
Krasnikov possui uma propriedade interessante, nomeadamente, a
viagem de ida e volta pode ser efectuada num intervalo de
tempo arbitrariamente curto, tal como este é medido por um
observador que permanece em repouso no ponto de partida. O
espaço-tempo no interior do tubo de Krasnikov, tal como no
interior da bolha de Alcubierre, é plano.
É possível estabelecer uma correspondência entre um wormhole
transitável e o tubo de Krasnikov, para efeitos de viagens
interestelares. Em ambos os casos, a distorção do espaço-tempo
produz um atalho entre duas regiões longínquas do Universo.
Existe, no entanto, uma diferença fundamental: um wormhole
produz um atalho no espaço e no tempo, enquanto que o tubo de
Krasnikov é apenas um atalho no tempo. Esta diferença pode ser
ilustrada com o seguinte exemplo. Suponhamos que existe um
wormhole, com um túnel extremamente curto, que liga a Terra e
a vizinhança de uma estrela distante, suponhamos, Vega. Um
viajante que atravesse o wormhole, partindo da Terra,
encontrar-se-á, subitamente, próximo de Vega. Ao atravessar o
wormhole, o viajante percorre uma distância praticamente nula,
num intervalo aproximadamente nulo, devido ao pequeno
comprimento do túnel. Ao utilizar um tubo de Krasnikov, o
atalho apenas existe na viagem de regresso de Vega à Terra. É
necessário percorrer toda a distância entre as duas regiões,
através do tubo, mas a viagem é efectuada num intervalo de
tempo praticamente nulo, ou, mais estranho ainda, o viajante
pode regressar à Terra num instante anterior ao da sua partida,
conforme é medido por um observador em repouso na Terra.
Como vimos, o tubo de Krasnikov constitui um atalho no tempo.
Embora um tubo isolado, não levante quaisquer problemas no que
respeita à causalidade, é teoricamente possível efectuar
viagens no tempo utilizando uma combinação de dois tubos,
conforme será explicado na última secção.
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