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Como ir para onde ninguém jamais esteve? A viagem espacial na ficção científica
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26 jun 2019 | Por Matheus Alves (matheus.dcb.alves@usp.br)

A recente fotografia do buraco negro supermassivo do centro da galáxia M87 pode ter feito você pensar: Será que um dia o visitaremos? Ou pelo menos poderemos explorar estrelas e outras maravilhas do espaço?

Após pisarmos em Marte, provavelmente o próximo passo para exploração espacial será visitar a estrela mais próxima (além do Sol), Proxima Centauri, a qual se encontra a, aproximadamente, quatro anos-luz do nosso Sistema Solar. Isso significa que algo viajando na velocidade da luz (aproximadamente um milhão de quilômetros por hora) demoraria quatro anos para alcançar a estrela. Porém, é aí que está um dos problemas. Como já explicado pela famosa equação de Einstein, E=mc², acelerar um corpo com massa até a velocidade da luz requer uma quantidade de energia infinita. 

Mas vamos supor que tivéssemos tecnologia e energia suficientes para acelerar uma nave espacial tripulada até 99% dessa velocidade. Chegaríamos na estrela em quase cinco anos, certo? Porém, de acordo com o Professor Luís Paulo de Carvalho Piassi, da Universidade de São Paulo, a Teoria da Relatividade Restrita de Einstein mostra que o tempo é relativo, ou seja, passa de forma diferente para cada objeto, principalmente se possuem velocidades distintas, ainda mais se próximas ao limite da velocidade da luz. Para um observador na Terra, essa nave levaria, numa viagem de ida e volta, aproximadamente dez anos, mas, para um tripulante da nave, a viagem duraria menos de um ano! O que significa que todos aqueles que ficaram na terra envelheceriam dez anos enquanto ele apenas um. E quanto maiores as distâncias mais radical o efeito se torna: uma viagem para a galáxia Andrômeda (a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância), na mesma velocidade, duraria apenas 25 anos, porém 2,5 milhões de anos teriam se passado na Terra.

Sistemas planetários mais relevantes para nós estão ainda mais distantes que Proxima Centauri, logo os efeitos de uma viagem para eles seriam ainda mais graves. Dessa forma, seria inviável viajar para esses lugares e voltar sem perder décadas na Terra. É por isso que a ficção científica sempre procura criar métodos para viajar longas distâncias, sem o fator limitante da velocidade da luz, e dos problemas relativísticos da dilatação do tempo, principalmente para que o roteiro não fique tão complexo e possa seguir com um enredo linear.

 

Warp Drive (Motor de Dobra)

Em obras como Eu, Robô, de Isaac Asimov e Star Trek, naves espaciais utilizam o Warp Drive (em português poderia ser traduzido para Motor de Dobra). Para explicar isso, é necessário deixar claro que, antigamente, acreditávamos que o tempo era linear, o espaço era como um palco no qual os eventos aconteciam, e que esses dois conceitos não tinham relação nenhuma. Porém, através da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, descobrimos que o espaço-tempo, como um lençol estendido, é uma malha unificada e elástica, ou seja, pode ser distorcido. E alguns fenômenos realizam essa distorção, como a gravidade. Essa tecnologia seria capaz de distorcer o espaço-tempo envolta da nave, de forma que, contraindo-o na frente e expandindo-o atrás, a nave percorreria maiores distâncias em menores velocidades. Mas seria isso possível? 

Representação gráfica do funcionamento do Warp Drive, que comprime o espaço-tempo na frente e o expande atrás da nave. Imagem: Reprodução

De acordo com Carlos Molina Mendes, Professor da Universidade de São Paulo, o Warp Drive parece violar a teoria da relatividade, a qual afirma que nada pode se deslocar com velocidades maiores que a luz. Entretanto, essa aparente contradição não acontece de fato. Isso porque a relatividade afirma que nada pode se deslocar com velocidade maior que a luz percorrendo o mesmo trajeto, nas mesmas condições, porém através dessa tecnologia, o trajeto seria menor.

O maior problema, de acordo com o professor, seria que esse sistema depende da existência de matéria de propriedades muito exóticas, como ter energia negativa. Não há nenhuma evidência experimental ou observacional de que esta exista. E mesmo se conseguíssemos obter grandes quantidades de energia negativa, a engenharia envolvida na construção dessa tecnologia seria extremamente complexa.

 

Hyper Drive (Hipermotor)

Em obras como Star Wars, e as franquias de jogos Starcraft e Elite, o Hyperdrive é uma tecnologia capaz de transportar a nave espacial para um universo, espaço ou dimensão adjacente à nossa, normalmente nomeado de Hyperspace (Hiperespaço), ou Subspace, onde navegar pequenas distâncias seria equivalente a navegar grandes distâncias na nossa realidade. Algumas obras tentam justificar dizendo que o hiperespaço é proporcionalmente “menor” em relação ao nosso espaço, e por isso dar um passo lá seria o mesmo que dar vários passos aqui. Dessa forma, a nave não estaria alterando sua velocidade, apenas sua posição, e assim não sofreria problemas de dilatação temporal.

Cena de Star Wars em que a Millenium Falcon entra no Hyperspace. Apesar de se tratar de um Hyperdrive, o efeito visual é bastante próximo do que se espera numa viagem com Warp Drive. Imagem: Reprodução

 Esse é o método mais especulativo de todos, pois supõe a existência de outras dimensões, universos ou espaços, e que seria possível nos transportar por eles. E apesar de a possibilidade de existência de dimensões além das quais conhecemos ser considerada objeto de estudo, nenhuma observação ou experimento mostrou a existência de dimensões extras. Mais ainda, mesmo que essas sejam parte do universo (como sugerem as teorias de cordas, por exemplo), a existência de uma dimensão que possa viabilizar um hyperdrive seria algo bastante especulativo, de acordo com o professor Mendes.

 

Wormholes (Buracos de Minhoca)

Em muitos desses universos ficcionais, personagens se deparam e até atravessam Buracos de Minhoca, feitos pelo homem ou naturais, como em Interestelar. Considerando que o espaço-tempo é uma malha elástica e dobrável, se um ponto deste encostar em outro distante poderia configurar no surgimento de um atalho. Esse atalho é o que chamamos de Buracos de Minhoca, ou Pontes de Einstein-Rosen. [Foto de Buraco de Minhoca numa grid de espaço-tempo]

Essas estruturas são válidas na Relatividade Geral, mas isso não quer dizer que de fato existam. Ainda mais pelo fato de que buracos de minhoca seriam tão instáveis que fechariam logo após seu surgimento. Para serem formados é necessário o mesmo tipo de matéria exótica que Warp Drives utilizariam. Hipoteticamente, se conseguirmos produzir uma quantidade grande de energia negativa e confiná-la em volumes muito pequenos, talvez seja possível criar e manter aberto um buraco de minhoca atravessável. Entretanto, esse tipo de engenharia seria tão ou mais complexa que o funcionamento do Warp Drive.

Representação gráfica de um atalho no espaço-tempo, também conhecido como buraco de minhoca. As setas vermelhas representam os diferentes caminhos e suas distâncias. Imagem: Reprodução

Diversas teorias apresentam possibilidades da existência de Buracos de Minhoca por outros elementos hipotéticos, como Cordas Cósmicas e Teoria das Cordas. Cordas Cósmicas são estruturas especuladas, com densidade de energia muito grande, e nesse caso, de energia positiva, que não serviria, já que ela não conseguiria impedir a gravidade de fechar o caminho para a viagem. Porém Cordas Cósmicas de energia negativa, atravessadas por um buraco de minhoca, poderiam mantê-lo aberto, por exercerem gravidade negativa. Essas teorias são bastante teóricas e complexas para serem abrangidas aqui.

Algumas teorias ainda apontam que alguns buracos negros conhecidos são buracos de minhoca. Mas provavelmente seriam impossíveis de atravessar, pois a distorção do espaço-tempo da gigantesca gravidade de buracos negros é tão forte, que qualquer um que atravesse seu horizonte de eventos (região ao redor de buracos negros onde a velocidade de escape é maior que a da luz, ou seja, nada pode escapar sua gravidade) jamais chegaria “em tempo” até o outro lado do buraco de minhoca, portanto ficaria eternamente caindo no buraco negro. 

Já foi especulado a existência de estruturas chamadas Buracos Brancos, que seriam justamente a saída de buracos de minhoca para buracos negros, e funcionariam de forma inversa, repelindo matéria e luz. E como buracos de minhoca tenderiam a fechar, um buraco branco desconectado de um buraco negro violaria a Segunda Lei da Termodinâmica, por estar “criando” matéria, luz e calor.

 

O Tempo

Para que Warp Drives e buracos de minhoca existam é necessária a existência de matéria com densidade de energia negativa. Mas, neste caso, pode-se mostrar que a viagem no tempo para o passado é possível. Em outras palavras, podemos construir máquinas do tempo se tivermos a disposição um buraco de minhoca ou uma nave com Warp Drive

Certamente, a possível existência de viagens no tempo para o passado traz questões muito sérias, e complicadas. Paradoxos emergem, como o “paradoxo do avô”. E de acordo com o professor Mendes, o termo “paradoxo”, nesse caso, não é um sinônimo de “estranho” e, sim, de contradição lógica. Portanto, uma teoria física com paradoxos é uma teoria mal formulada. 

À esquerda, o modelo de Newton, em que o espaço é inalterável e não se relaciona com o tempo; à direita o modelo de Einstein, da Relatividade Geral, em que o espaço-tempo são uma malha interligada e a gravidade é capaz de distorcê-la. Imagem: Reprodução

A existência de viagens no tempo nos forçaria a mudanças significativas na física tal como a conhecemos hoje. E mesmo sendo considerada problemática pela maior parte da comunidade científica, muitos pesquisadores consideram que essa possibilidade não pode ser ignorada e que seu entendimento levaria a muitos avanços na compreensão da natureza.

 

A Ciência

Afinal, o que a ciência pode trazer de respostas e soluções para essas questões? A expectativa é que investigar as suas fronteiras hoje nos leve a uma nova física amanhã, a qual eventualmente nos forneça mecanismos para uma viagem mais simples em grandes distâncias. Por exemplo, a manipulação da flutuação quântica do vácuo (que já é feita de uma forma limitada) pode nos fornecer mais informações sobre sistemas com energia negativa. A investigação dos buracos negros, como o que tiramos a primeira foto, e da relatividade em geral pode nos ensinar mais sobre a estrutura do nosso universo, e eventualmente nos indicar maneiras de “burlar” o limite da velocidade da luz. 

Entretanto, não é necessário a existência de “física exótica” (matéria exótica, tachyons, etc…), dado que, o aperfeiçoamento da tecnologia atual já é suficiente para a exploração de sistemas estelares próximos. Uma vez que a física bem consolidada hoje, com comprovação experimental, já apresenta possibilidades de explorar outros sistemas estelares. E, apesar da tecnologia de acelerar corpos, como uma nave, na velocidade da luz ainda não ser tão desenvolvida, ela é no mínimo compatível com a ciência atual.

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