Físicos estudam possibilidade de uma unidade de dobra cientificamente possível

Se a humanidade quiser viajar para planetas distantes, terá que viajar mais rápido que a luz. Será que é possível construir drives de dobra e superar o limite de velocidade galáctica?

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A estrela mais próxima da Terra depois do Sol é Proxima Centauri, que está a cerca de 4,25 anos-luz de distância, ou cerca de 40 trilhões de quilômetros da Terra. A nave espacial mais rápida até o momento é a Parker Solar Probe que em breve atingirá uma velocidade máxima de 724,205 Km/h. Levaria apenas 20 segundos para ir de Los Angeles a Nova York nessa velocidade, entretanto levaria cerca de 6.633 anos para chegar ao sistema solar vizinho mais próximo da Terra.

Se a humanidade quiser viajar longas distancias entre as estrelas, as pessoas precisarão ir mais rápido que a luz. Mas, até agora, a viagem mais rápida que a luz só é possível na ficção científica. O problema é que a ficção científica está longe da realidade de como são as missões no espaço hoje. Mas embora ainda estejamos muito longe de ultrapassar os limites universais de velocidade, isso não significa que nunca iremos pegar as ondas do espaço-tempo distorcido.

Alguns personagens, como os astronautas de filmes como “Interestelar”, usam buracos de minhoca para viajar entre sistemas solares em segundos. Outra abordagem – familiar para os fãs de “Star Trek” – é a tecnologia de dobra. Os drives de dobra são teoricamente possíveis se ainda forem uma tecnologia rebuscada. 

Mas como essas unidades teóricas de dobra realmente funcionam? Os humanos estarão dando o salto para a velocidade de dobra em breve?

Em dois artigos publicados recentemente aqui e aqui, os cientistas explicam que, teoricamente falando, os drives de dobra se curvam e mudam a forma do espaço-tempo para exagerar as diferenças de tempo e distância que, em algumas circunstâncias, podem fazer com que os viajantes percorram distâncias mais rápido que a velocidade da luz.

A compreensão atual dos físicos do espaço-tempo vem da teoria da relatividade geral de Albert Einstein. A relatividade geral afirma que o espaço e o tempo estão fundidos e que nada pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz. A relatividade geral também descreve como a massa e a energia distorcem o espaço-tempo – objetos pesados ​​como estrelas e buracos negros curvam o espaço-tempo ao seu redor. Essa curvatura é o que você sente como gravidade e por que muitos heróis viajantes do espaço se preocupam em “ficar presos” ou “cair” em um poço gravitacional. 

E se uma nave estelar pudesse comprimir o espaço à sua frente enquanto expande o espaço-tempo atrás dela? “Star Trek” pegou essa ideia e a chamou de drives de dobra.

Em 1994, Miguel Alcubierre, um físico teórico mexicano demonstrou em artigo que comprimir o espaço-tempo na frente da espaçonave enquanto a expande para trás era matematicamente possível dentro das leis da Relatividade Geral. 

O que isso significa? Imagine que a distância entre dois pontos é de 10 metros. Se você está no ponto A e pode viajar um metro por segundo, levaria 10 segundos para chegar ao ponto B. No entanto, digamos que você pudesse de alguma forma comprimir o espaço entre você e o ponto B para que o intervalo agora seja de apenas um metro. Então, movendo-se através do espaço-tempo em sua velocidade máxima de um metro por segundo, você seria capaz de alcançar o ponto B em cerca de um segundo. Em teoria, essa abordagem não contradiz as leis da relatividade, pois você não está se movendo mais rápido do que a luz no espaço ao seu redor.

Infelizmente, o método de Alcubierre de compressão do espaço-tempo tinha um problema: requer muita energia negativa, ou massa negativa, algo que simplesmente não é possível de acordo com a física existente.

O impulso de dobra de Alcubierre funcionaria criando uma bolha de espaço-tempo plano ao redor da nave e curvando o espaço-tempo em torno dessa bolha para reduzir as distâncias. O mecanismo de dobra exigiria massa negativa – um tipo de matéria teorizado – ou um anel de densidade de energia negativa para funcionar. Os físicos nunca observaram massa negativa, de modo que deixa a energia negativa como a única opção.

Para criar energia negativa, um mecanismo de dobra usaria uma grande quantidade de massa para criar um desequilíbrio entre partículas e antipartículas. Por exemplo, se um elétron e um antielétron aparecerem perto do mecanismo de dobra, uma das partículas ficaria presa pela massa e isso resultaria em um desequilíbrio. Esse desequilíbrio resulta em densidade de energia negativa. O impulso de dobra de Alcubierre usaria essa energia negativa para criar a bolha do espaço-tempo.

Mas para um impulso de dobra gerar energia negativa suficiente, você precisaria de muita matéria. Alcubierre estimou que um mecanismo de dobra com uma bolha de 100 metros exigiria a massa de todo o universo visível.

Em 1999, o físico Chris Van Den Broeck demonstrou em artigo que expandir o volume dentro da bolha, mas mantendo a área da superfície constante, reduziria as necessidades de energia significativamente para quase a massa do Sol. Uma melhoria significativa, mas ainda muito além de todas as possibilidades práticas.

Mas os novos estudos tem uma solução alternativa. Os dois artigos recentes – um de Alexey Bobrick e Gianni Martire e outro de Erik Lentz – fornecem soluções que parecem aproximar as unidades de dobra da realidade.

Bobrick e Martire perceberam que, ao modificar o espaço-tempo dentro da bolha de uma certa maneira, eles poderiam eliminar a necessidade de usar energia negativa. Essa solução, entretanto, não produz uma unidade de dobra que pode ir mais rápido que a luz.

De forma independente, Lentz também propôs uma solução que não requer energia negativa. Ele usou uma abordagem geométrica diferente para resolver as equações da relatividade geral e, ao fazer isso, descobriu que uma unidade de dobra não precisaria usar energia negativa. A solução de Lentz permitiria que a bolha viajasse mais rápido do que a velocidade da luz.

É essencial apontar que esses desenvolvimentos interessantes são modelos matemáticos, simplesmente teóricos, e só devem ser totalmente confiáveis até que tenhamos uma prova experimental.

Muitas pesquisas também exploraram como a ficção pode influenciar os pensamentos e as opiniões das pessoas. Uma maneira de isso acontecer é por meio de algo chamado efeito priming, em que a exposição a uma ideia em uma situação influencia como as pessoas pensam sobre a mesma ideia em uma situação totalmente diferente. As pessoas também podem se tornar tão cognitiva e emocionalmente envolvidas em uma história de ficção que ela começa a parecer real para elas, inconscientemente. Quando isso acontece, é muito mais fácil para as ideias ficcionais influenciarem seu pensamento no mundo real.

• Com informações de Astronomy.