Esta possibilidade está muito distante do conhecimento científico que temos; uma realidade que fica a cargo das pesquisas (onde o homem possa desbravar os limites siderais), conforme este avanço por meios de novas tecnologias torno-se real.
Veja:
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| Aproximação de uma nave espacial a um wormhole. É visível uma galáxia nas proximidades da outra boca. Crédito: NASA |
O Homem tem procurado explorar a vastidão do cosmos nas últimas décadas. No entanto, no que respeita às viagens espaciais, tornou-se óbvio que os seus esforços são severamente limitados por duas formidáveis barreiras: a própria vastidão do espaço e a lentidão das viagens espaciais. Por exemplo, uma viagem a Marte, com as actuais velocidades das naves espaciais, demora vários meses e uma jornada à estrela mais próxima, Alfa de Centauro, levaria centenas de milhares de anos.
As viagens até planetas de outros Sistemas Solares (ou melhor estelares) poderiam durar milhões de anos. Viagens com velocidades próximas da da luz, caso fossem tecnicamente possíveis, também não resolveriam todas as dificuldades, devido às enormes distâncias interestelares. Por exemplo, a distância até à estrela Polar é de 200pc, a Deneb é de 500pc e ao centro da Galáxia é de 10kpc.
Não faz muito sentido lançar uma expedição científica, ao sabermos que apenas daqui a milhares de anos receberíamos algumas notícias. Torna-se patente que, com a tecnologia actual, não podemos satisfazer as aspirações humanas de explorar livremente o cosmos, na esperança de visitar outras possíveis civilizações ou estudar de perto buracos negros, super-novas e outras maravilhas. Parece que estamos para sempre confinados à vizinhança imediata do Sistema Solar, destinados à solidão cósmica. No entanto, estas dificuldades podem ser contornadas, teoricamente, no âmbito da teoria da gravitação de Einstein, a Relatividade Geral.
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| Manuscritos do artigo de Einstein de 1915. Crédito: NCSA |
O ponto fundamental em Relatividade Geral consiste na possibilidade de modificar o tempo necessário para efectuar uma viagem alterando a distância a percorrer ou, em alternativa, obter velocidades arbitrariamente elevadas, sem no entanto atingir a velocidade da luz, localmente.
De acordo com a Relatividade Geral, o espaço-tempo pode ser extremamente curvo, de modo a ligar duas regiões distantes através de um atalho. Este atalho hipotético é designado por wormhole (tradução à letra: buraco de verme).
Um wormhole contém duas entradas que designaremos por bocas, ligadas por um túnel, cuja circunferência mínima chamaremos garganta.
É possível visualizar um wormhole através de um diagrama de mergulho, que idealiza um espaço-tempo com apenas duas dimensões espaciais. Neste diagrama a garganta do wormhole é representada por uma circunferência, mas no espaço-tempo 4-dimensional seria uma esfera.
É possível visualizar um wormhole através de um diagrama de mergulho, que idealiza um espaço-tempo com apenas duas dimensões espaciais. Neste diagrama a garganta do wormhole é representada por uma circunferência, mas no espaço-tempo 4-dimensional seria uma esfera.
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| Diagrama de mergulho de um wormhole. O universo superior está representado acima do plano. O universo inferior é uma imagem espelho do universo superior. Crédito: http://casa.colorado.edu/~ajsh/home.html |
Os wormholes foram descobertos matematicamente como soluções das equações de campo, por Flamm, em 1916, poucos meses depois de estas terem sido formuladas por Einstein. Em 1935, Einstein e Rosen, numa tentativa de construir um modelo geométrico de uma partícula elementar, encontraram soluções que representavam o espaço físico por dois planos idênticos, sendo a partícula uma ponte de ligação entre os dois planos.
Esta solução posteriormente ficou conhecida como a “Ponte de Einstein-Rosen”.
Os wormholes foram alvo de um estudo exaustivo, na década de 50, pelo físico americano John Wheeler e seus colaboradores.
No entanto, nenhuma das soluções a que chegaram representa um wormhole transitável no espaço-tempo. As soluções encontradas eram as de um wormhole dinâmico que, uma vez criado, se expandia até um valor máximo da garganta, contraindo-se novamente até a garganta desaparecer.
A expansão e a contracção do wormhole é tão rápida que impede a travessia de qualquer viajante ou mesmo de um raio luminoso. Os físicos têm sido bastante cépticos em relação aos wormholes desde a sua formulação. Entretanto deu-se um renascimento do interesse em fins da década de oitenta, parcialmente devido a um desafio lançado por Carl Sagan a Kip Thorne, sobre a possibilidade real de viagens interstelares rápidas, ideia utilizada no seu livro Contacto, que deu origem a um filme com o mesmo nome.
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| A equação de campo de Einstein. Crédito: NCSA |
As novas soluções encontradas apresentavam algumas características peculiares. Nomeadamente, a matéria que constitui o wormhole tem uma densidade de energia negativa, quando observada por um viajante que atravessa o wormhole a uma velocidade elevada. Diz-se, por vezes, que esta matéria é “exótica”, porque viola algumas condições de energia que são fundamentais para os teoremas clássicos sobre singularidades do espaço-tempo. Aparentemente, as leis da física clássica proíbem as densidades de energia negativas, mas a teoria quântica de campo prevê a sua existência, consequentemente violando algumas destas condições de energia. Este assunto continua a ser alvo de uma investigação muito intensa. Espera-se que uma eventual formulação de uma teoria gravitação quântica venha a resolver este problema.
Além dos wormholes, foram encontradas outras soluções das equações de Einstein que são úteis para possíveis viagens interestelares hiper-rápidas. Destacaremos uma solução descoberta por Miguel Alcubierre, denominada warp drive (tradução à letra: distorção impulsionada), inspirada na fase inflacionária do universo, em que é possível atingir velocidades arbitrariamente elevadas. Tais velocidades advêm da expansão do próprio espaço-tempo. Poderíamos utilizar uma expansão do espaço-tempo para nos afastarmos de um objecto a uma velocidade arbitrariamente elevada. De modo análogo, uma contracção do espaço-tempo aproximar-nos-ia desse objecto. É esta a base do modelo de Alcubierre para viagens interestelares hiper-rápidas. O modelo consiste em criar uma distorção local do espaço-tempo que produz uma expansão na parte traseira de uma nave espacial e uma contracção na parte frontal. Deste modo a nave será afastada da Terra e aproximada de um destino distante pelo próprio espaço-tempo.
Noutra solução, conhecida por tubo de Krasnikov, é possível a um viajante efectuar uma viagem de ida e volta num tempo arbitrariamente pequeno, tal como é medido por um observador em repouso no ponto de partida. Tal como nos wormholes, estas duas soluções também violam as condições de energia, sendo por isso a geometria do espaço-tempo respectivo produzida por matéria exótica.
Outra consideração assombrosa acerca destas soluções é a sua possível utilização como uma máquina do tempo, embora tal viole aparentemente a causalidade. De facto a Relatividade Geral está contaminada com geometrias que aparentemente permitem viagens no tempo, através de curvas temporais fechadas. Uma curva temporal fechada é uma máquina do tempo, no sentido em que um viajante ao descrever uma trajectória no espaço-tempo ao longo da curva, depara-se consigo próprio a iniciar a viagem quando regressa ao ponto de partida.
A nossa abordagem aos wormholes faz-se em 4 secções:
- Wormholes transitáveis no espaço-tempo
- Matéria exótica, Construção e estabilidade de um wormhole transitável
- Alternativas para viagens interestelares hiper-rápidas: warp drive e o tubo de Krasnikov
- Viagens no tempo e a violação da causalidade
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