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O modelo matemático que diz ser possível voltar ao passado
Por enquanto, viajar é apenas um exercício mental que nos ajuda a entender as leis do universo
Imagine que você tem uma máquina do tempo com a qual pode viajar ao passado.
Nesse momento, você teria a possibilidade de voltar ao final de 2019 e evitar o desencadeamento da pandemia do coronavírus. Sua missão seria encontrar o paciente zero, pouco antes de ele ser infectado.
Parece bom, não? O problema é que um pequeno detalhe o impediria de completar essa missão.
É verdade que algumas interpretações da física teórica afirmam que a viagem no tempo é possível. Albert Einstein, por exemplo, estava ciente de que suas equações permitiam, em princípio, viagens no tempo.
Essa possibilidade teórica, entretanto, esbarra no que os cientistas chamam de “paradoxo”, que tornaria logicamente impossível que a viagem acontecesse.
Esses paradoxos são um desmancha prazeres para os entusiastas de viagens no tempo, mas agora novas pesquisas afirmam que eles podem ser evitados.
Quais são esses paradoxos e por que este novo estudo afirma que é possível evitá-los para viajar ao passado?
Um neto que mata seu avô
Para entender o que é um paradoxo, vamos voltar à história da pandemia
Se você viajar ao passado e evitar que o paciente zero seja infectado, um paradoxo é criado imediatamente.
Ou seja, se você conseguisse impedir o início da pandemia, hoje não teríamos uma pandemia, portanto, não haveria motivo para viajar ao passado. Assim, você não viajaria ao passado e não poderia evitar que a pandemia se desencadeasse.
Esse é o paradoxo, um ciclo infinito que cria uma inconsistência lógica e destrói a ilusão da viagem no tempo.
Existem muitos paradoxos, mas este é um dos mais famosos. É chamado de “paradoxo do avô”, porque sua versão original apresenta um cenário em que um neto viaja ao passado para matar seu avô antes de ele ter seu pai.
O problema é que se ele matasse o avô, o viajante jamais poderia ter nascido. E, se ele não nascesse, sua viagem no tempo também não seria possível.
Evitar o paradoxo
Para resolver este paradoxo, vários exercícios mentais foram propostos, mas agora, dois pesquisadores na Austrália propõem uma solução matemática para evitá-lo.
Os pesquisadores queriam analisar como a dinâmica de um corpo, ou seja, seu movimento no espaço-tempo, se comporta ao entrar em uma curva de viagem ao passado.
Para isso, criaram um modelo matemático com o qual calcularam que um “agente” que entra em um ciclo de viagem ao passado poderia seguir caminhos diferentes sem alterar o resultado de suas ações.
O exercício abstrato mostra que vários agentes podem se comunicar no passado e no presente, sem uma relação de causa e efeito.
Isso significa que “os eventos se ajustam, de modo que sempre haverá uma solução única e consistente”, diz Germain Tobar, estudante de física da Universidade de Queensland, na Austrália, e autor do estudo, supervisionado pelo professor Fabio Costa, filósofo e físico teórico.
E o que isso significa?
Voltando ao exemplo da pandemia, o que o estudo diz é que se você viajar ao passado, poderia fazer o que quiser, mas seria impossível mudar o resultado dos eventos.
Ou seja, você teria livre arbítrio, mas não conseguiria evitar que a pandemia se desencadeasse.
Poderia acontecer, por exemplo, que enquanto você estivesse tentando deter o paciente zero, outra pessoa se contagiaria, ou mesmo você.
De acordo com o modelo de Tobar, os eventos mais relevantes seriam calibrados constantemente para evitar qualquer inconsistência (paradoxo) e, assim, atingir sempre o mesmo resultado, neste caso, o início da pandemia.
Entendendo o universo
O estudo de Tobar é aplicável apenas de forma abstrata no campo da matemática.
“É um trabalho interessante”, diz Chris Fewster, professor de matemática da Universidade de York, no Reino Unido, que estuda modelos de viagem no tempo.
Fewster, no entanto, adverte que agora “resta saber se as condições abstratas que (os autores) impuseram são satisfeitas nas teorias da física atualmente conhecidas”.
Segundo Tobar, esse é exatamente o desafio que eles têm agora: colocar seu modelo à prova.
Por enquanto, embora seu trabalho esteja longe de tornar a viagem no tempo uma realidade, Tobar argumenta se tratar de um passo rumo à compreensão das leis que governam o Universo.
*Por Carlos Serrano
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*Fonte: bbc-brasil
A viagem no tempo é possível – mas somente se você tiver um objeto com massa infinita
O conceito de viagem no tempo sempre capturou a imaginação de físicos e leigos. Mas isso é realmente possível? Claro que é. Estamos fazendo isso agora, não estamos? Estamos todos viajando para o futuro um segundo de cada vez.
Mas isso não era o que você estava pensando. Podemos viajar muito mais para o futuro? Absolutamente. Se pudéssemos viajar perto da velocidade da luz, ou na proximidade de um buraco negro, o tempo diminuiria, permitindo-nos viajar arbitrariamente para o futuro. A questão realmente interessante é se podemos viajar de volta ao passado.
Sou professor de física na Universidade de Massachusetts, Dartmouth, e ouvi pela primeira vez sobre a noção de viagem no tempo quando tinha 7 anos, de um episódio de 1980 da série de TV clássica de Carl Sagan, “Cosmos“. Eu decidi que um dia eu ia estudar profundamente a teoria subjacente a tais idéias criativas e notáveis: a relatividade de Einstein. Vinte anos depois, saí com um Ph.D. no campo e tenho sido um pesquisador ativo na teoria desde então.
Agora, um de meus alunos de doutorado acaba de publicar um artigo na revista Classical and Quantum Gravity, que descreve como construir uma máquina do tempo usando um conceito muito simples.
CURVAS DO TEMPO FECHADAS
A teoria geral da relatividade de Einstein permite a possibilidade de distorcer o tempo de tal modo que ele se dobra sobre si mesmo, resultando em um loop temporal. Imagine que você está viajando nesse ciclo; isso significa que em algum momento, você acabaria em um momento no passado e começaria a experimentar os mesmos momentos desde então, tudo de novo – um pouco como o deja vu, exceto que você não perceberia isso. Tais construções são frequentemente referidas como “curvas do tempo fechadas” ou CTCs na literatura de pesquisa, e popularmente referidas como “máquinas do tempo”. As máquinas do tempo são um subproduto de esquemas de viagem eficazes mais rápidas que a luz e entendê-los pode melhorar nossa compreensão de como o universo funciona.
Nas últimas décadas, físicos bem conhecidos como Kip Thorne e Stephen Hawking produziram trabalhos seminais sobre modelos relacionados a máquinas do tempo.
A conclusão geral que emergiu de pesquisas anteriores, incluindo as de Thorne e Hawking, é que a natureza proíbe os ciclos do tempo. Talvez isso seja melhor explicado na “Conjectura de Proteção Cronológica“, de Hawking, que essencialmente diz que a natureza não permite mudanças em sua história passada, poupando-nos assim dos paradoxos que podem surgir se a viagem no tempo fosse possível.
Talvez o mais conhecido entre esses paradoxos que emergem devido à viagem no tempo para o passado é o chamado “paradoxo do avô”, no qual um viajante volta ao passado e mata seu próprio avô. Isso altera o curso da história de uma maneira que surge uma contradição: o viajante nunca nasceu e, portanto, não pode existir. Tem havido muitos enredos de filmes e novelas baseados nos paradoxos que resultam das viagens no tempo – talvez alguns dos mais populares sejam os filmes “Back to the Future” e “ Groundhog Day ”.
MATÉRIA EXÓTICA
Dependendo dos detalhes, diferentes fenômenos físicos podem intervir para impedir que curvas fechadas do tempo se desenvolvam em sistemas físicos. O mais comum é o requisito para um determinado tipo de assunto “exótico” que deve estar presente para que um ciclo do tempo exista. Vagamente falando, matéria exótica é matéria que tem massa negativa. O problema é que a massa negativa não é conhecida por existir na natureza.
Caroline Mallary, uma estudante de doutorado na Universidade de Massachusetts, Dartmouth, publicou um novo modelo para uma máquina do tempo na revista Classical & Quantum Gravity. Este novo modelo não requer nenhum material exótico de massa negativa e oferece um design muito simples.
O modelo de Mallary consiste em dois carros super longos – construídos de material que não é exótico e tem massa positiva – estacionados em paralelo. Um carro avança rapidamente, deixando o outro estacionado. Mallary foi capaz de mostrar que, em tal configuração, um loop temporal pode ser encontrado no espaço entre os carros.
Uma animação mostra como o loop do tempo de Mallary funciona. À medida que a espaçonave entra no ciclo do tempo, o seu eu futuro também aparece, e é possível rastrear as posições de ambos a cada momento posterior. Esta animação é da perspectiva de um observador externo, que está observando a espaçonave entrar e emergir do loop temporal.
ENTÃO VOCÊ PODE CONSTRUIR ISSO NO SEU QUINTAL?
Se você suspeitar que há uma captura, você está correto. O modelo de Mallary exige que o centro de cada carro tenha densidade infinita. Isso significa que eles contêm objetos – chamados de singularidades – com densidade, temperatura e pressão infinitas. Além disso, ao contrário das singularidades que estão presentes no interior dos buracos negros, o que as torna totalmente inacessíveis do exterior, as singularidades no modelo de Mallary são completamente nuas e observáveis e, portanto, têm verdadeiros efeitos físicos.
Os físicos não esperam que tais objetos peculiares existam na natureza também. Então, infelizmente, uma máquina do tempo não estará disponível tão cedo. No entanto, este trabalho mostra que os físicos podem ter que refinar suas idéias sobre o porquê de curvas do tempo fechadas serem proibidas.
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Fonte: socientifica
Experimento faz tempo andar para trás
Seta do tempo relativa Uma equipe internacional, liderada por físicos brasileiros, realizou um experimento que mostra que a seta do tempo – o desenrolar contínuo do tempo do passado rumo ao futuro – é…
Seta do tempo relativa
Uma equipe internacional, liderada por físicos brasileiros, realizou um experimento que mostra que a seta do tempo – o desenrolar contínuo do tempo do passado rumo ao futuro – é um conceito relativo, e não absoluto.
Em um artigo ainda sendo revisado para publicação, a equipe descreve o experimento e o resultado, e também explica por que suas descobertas não violam a segunda lei da termodinâmica.
O estudo, apesar de não viabilizar uma viagem no tempo propriamente dita, pode ajudar a ciência a compreender melhor por que o universo e tudo o que há nele somente caminha em uma direção, quando o assunto é o tempo. Para o experimento, os pesquisadores decidiram analisar o movimento da energia, seguindo os princípios da entropia.
A segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia, ou desordem, tende a aumentar ao longo do tempo, e é por isso que todo o mundo que nos rodeia parece se desdobrar tempo adiante, nunca dando marcha-a-ré. Ela também explica por que o café quente sempre esfria e nunca se aquece, e coisas desse tipo.
Kaonan Micadei e seus colegas parecem agora ter encontrado uma exceção a essa regra – e uma exceção que funciona de forma a não violar as regras conhecidas da física.
Partículas correlacionadas
A ideia de partículas emaranhadas, ou entrelaçadas, já é bastante conhecida, graças em parte aos esforços para transformá-las em qubits para computadores quânticos.
Mas há uma outra propriedade menos conhecida das partículas subatômicas, ligeiramente diferente do entrelaçamento. É quando as partículas estão correlacionadas, o que significa que elas se ligam de modos que não acontecem no mundo em escala humana. As partículas correlacionadas também compartilham informações, como as partículas entrelaçadas, embora por meio de uma ligação que não é tão forte.
Em seu experimento, os pesquisadores usaram essa propriedade do correlacionamento para mudar a direção da seta do tempo.
O experimento consistiu em mudar a temperatura dos núcleos em dois dos átomos de uma molécula de triclorometano – hidrogênio e carbono – , de modo que a temperatura ficou mais alta no núcleo de hidrogênio do que no núcleo de carbono. Em seguida, a equipe ficou observando como o calor fluía de um núcleo atômico para o outro.
A equipe verificou que, quando os núcleos dos dois átomos não estavam correlacionados, o calor fluiu como esperado, do núcleo mais quente de hidrogênio para o núcleo mais frio de carbono.
Mas, quando os dois estavam correlacionados, ocorreu o oposto – o calor fluiu para trás em relação ao que normalmente é observado. O núcleo quente ficou ainda mais quente, enquanto o núcleo frio ficou mais frio.
Tempo andando para trás
Como é a própria assimetria do fluxo de calor no tempo – a entropia – que determina a seta do tempo, conforme descrito por Arthur Eddington há quase 100 anos, a equipe concluiu que seu experimento inverteu a seta do tempo. Em outras palavras, fez o tempo correr para trás.
“O calor flui neste caso do qubit frio para o quente: a seta do tempo é invertida. Nós caracterizamos quantitativamente a ocorrência dessa inversão calculando o calor real a cada momento,” escreveram Micadei e seus colegas.
“Isso abre a possibilidade de controlar ou até mesmo inverter a seta do tempo dependendo das condições iniciais,” acrescentaram.
Segundo a equipe, seu experimento não violou a segunda lei da termodinâmica porque a segunda lei pressupõe que não existam correlações entre as partículas – e a correlação foi essencial para que o tempo corresse para trás durante o experimento.
Traduzindo a coisa toda, o estudo descobriu um equivalente termodinâmico da reversão do tempo, ainda que limitado a uma escala microscópica. Ainda que a descoberta possivelmente não proporcione estudos que levarão à criação de uma máquina do tempo, o estudo revela que o tempo não caminha absolutamente somente para frente, podendo ser manipulado em condições específicas.
Participaram do trabalho físicos das universidades Federal do ABC, CBPF, USP (Brasil), Nacional de Cingapura, York (Reino Unido) e Erlangen-Nürnberg (Alemanha).
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*Fonte: socientifica
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