MAIS SOBRE AS "SUTILEZAS" DO UNIVERSO

DEIXE QUE SEUS AMIGOS SUBESTIMEM SUAS QUALIDADES E QUE SEUS INIMIGOS SUPERESTIMEM SEUS DEFEITOS.

 

Milionésimos de segundo depois do Big Bang, o Universo era um plasma turbulento e superquente de partículas elementares que se aglomeraram em inúmeras combinações antes de formarem os nêutrons e prótons, e a colisão de quarks e glúons originou as "partículas X" — assim chamadas devido a suas estruturas desconhecidas, mas previsíveis pela teoria.

 

Observação: Tudo que existe é formado por átomos, cujos núcleos são compostos por prótons, que têm carga elétrica positiva, e nêutrons, cuja carga é nula. Essas partículas permanecem unidos graças à força nuclear forte gerada pelos glúons (partículas "virtuais" que surgem e desaparecem de forma aleatória) e têm massas semelhantes, mas não são elementares — ou seja, elas são formadas por três outras partículas — essas, sim, elementares —, que são conhecidas como quarks.

 

Alguns cientistas propuseram um modelo que inicia o Big Bang gerando uma infinidade de universos, cada qual com uma massa diferente para o bóson de Higgs. Após calcular como esses universos evoluiriam ao longo do tempo, eles concluíram que os universos que tinham bósons de Higgs mais pesados colapsaram numa fração de segundo, e os que tinham partículas de Higgs mais leves (como o nosso) sobreviveram. Á luz dessa teoria, nosso cosmos pode ter sido o único sobrevivente do multiverso criado originalmente pelo Big Bang.

 

Até 2021, astrofísicos e cosmólogos estimavam a idade do Universo em 13,787 bilhões de anos, mas o físico indiano Rajendra Gupta acredita que o Big Bang teria ocorrido há 26,7 bilhões de anos. Ele e outros pesquisadores ficaram intrigados com a existência de estrelas como Matusalém, cuja idade é de 14,27 ± 0,8 bilhões de anos (o valor 0,8 bilhão de anos remete ao desvio padrão, que mostra um intervalo de confiança para a medida) e com a descoberta de galáxias primitivas em um estado avançado de evolução.

Criada em 1929, a teoria da luz cansada propõe que o desvio para o vermelho da luz de galáxias distantes — base de cálculo para a idade do cosmos — se deve à perda gradual de energia por fótons em vastas distâncias cósmicas. Gupta descobriu que, ao permitir que essa teoria coexista com o universo em expansão, pode-se reinterpretar o desvio em questão como um fenômeno híbrido, e não puramente decorrente da expansão. 

Segundo ele, as "constantes de acoplamento" (constantes físicas fundamentais que governam as interações entre as partículas) variam ao longo do tempo, razão pela qual o prazo para a formação das primeiras galáxias observadas pelo telescópio Webb pode ser estendido de algumas centenas de milhões de anos para vários bilhões de anos — o que fornece uma explicação mais viável para o nível avançado de desenvolvimento e massa observados nessas antigas galáxias. 

A TEORIA DO BIG BANG ESTÁ ERRADA?

ALGUMAS COISAS PODEM SER APRENDIDAS, MAS JAMAIS PODEM SER ENSINADAS.

 

Os planos do Planalto para transformar o 7 de Setembro numa festividade tediosamente monótona funcionaram. Sumiu o clima de fim do mundo da era Bolsonaro e o próprio bolsonarismo: em vez de gritar "mito", a plateia ensaiou um coro de "democracia" antes da execução do hino nacional. Chefes de outros poderes dividiram a cena com ministros e comandantes militares. Janja e Marina Silva vestiam (pasmem!) vermelho. Havia um microfone no palco, defronte de Lula, que não ousou discursar.
O único resquício da atmosfera de histeria de verões passados surgiu nas redes sociais. Recolhido em casa, o imbrochável inelegível levou à internet imagem do 7 de Setembro do ano passado, com a Esplanada bem mais apinhada do que neste ano. Seu conto de fadas golpista de 2022 é investigado no TSE como um conto do vigário passível de punição — diante desse pano de fundo radioativo, o desfile soporífero deste 7 de Setembro foi um bálsamo. Emissoras e portais que transmitiram a celebração de Brasília ao vivo levaram ao ar cenas de um impacto entediante. Numa, o Zé Gotinha acenou para a plateia do alto de um caminhão dos bombeiros; noutra, Lula, os comandantes militares e o ministro da Defesa, mãos sobrepostas, sinalizaram ao país que continua existindo uma linha direta entre o Planalto e as Forças Armadas.
A conferir.

***

Para a maioria dos astrofísicos e cosmólogos, o Big Bang foi "o início de tudo". Entre as evidências que sustentam essa teoria estão a Lei de Hubble, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a abundância de elementos primordiais, a evolução e distribuição galáctica e as nuvens de gás primordiais. Mas algumas questões inexplicadas dão azo a "hipóteses complementares", como a de que a "grande expansão" foi apenas uma etapa da transição para o cosmos que conhecemos atualmente e o porquê de de existir mais matéria do que antimatéria no Universo.

 
Observação: Quando o Universo era jovem e muito quente, havia a mesma quantidade de bárions e antibarions (os bárions são compostos por três quarks, enquanto os antibárions são compostos por três antiquarks), mas observações recentes apontaram que o cosmos é feito quase inteiramente de matéria, e a cosmologia convencional não consegue explicar isso.
 
Ao observar que as galáxias e demais estruturas se afastam umas das outras, o astrônomo Edwin Hubble concluiu que o Universo está em constante expansão — o que foi comprovado pela quantidade de luz que objetos distantes desviam para o vermelho conforme a distância que os separa do observador aumenta. Mas um novo estudo sugere que o cosmos pode se encolher até um novo Big Bang (volto a essa questão mais adiante).

 
Se nos fosse possível voltar no tempo, veríamos o cosmos se condensar até se tornar compacto e quente. Voltando um pouco mais, veríamos as galáxias ficarem menores, mais densas, numerosas e compostas por estrelas mais jovens e mais azuis. Retrocedendo até a singularidade (ou momento zero do cosmos), vislumbraríamos um cenário em que tudo estava espremido num pontículo infinitesimal, mas tão denso que se expandiu como um balão cada vez mais cheio de ar, mas que nunca estoura.
 
Outro problema tem a ver com o CMB (sigla para Fundo Cósmico de Micro-ondas em inglês). Trata-se de uma radiação fraca, mas detectável, que está presente em qualquer lugar do Universo que conseguimos ver com os poderosos telescópios atuais, e que remonta ao momento em que o cosmos se tornou transparente. 

No início, tudo não passava de um mar de plasma de fóton-bário, quente e denso, onde os fótons (partículas de luz) eram rapidamente dispersos. Quando essas partículas passaram a percorrer livremente um caminho mais longo, tudo ficou "transparente", ensejando surgimento do CMB — sinal omnidirecional que se tornou fundamental em todos os modelos cosmológicos por fornecer informações sobre o Universo primitivo. 
 
A questão é que o CMB é exatamente o mesmo em regiões que nunca poderiam ter interagido entre si em algum momento da história do Universo. Isso não pode ser explicado pelos modelos clássicos, como o do Big Bang — o que nos leva ao Problema do Horizonte (mais detalhes no próximo capítulo).

SUTILEZAS DO UNIVERSO

A ÚNICA PERGUNTA IDIOTA É A QUE A GENTE NÃO FAZ.

Neste exato momento há um número imenso de partículas invisíveis atravessando você, os objetos a seu redor e o próprio planeta Terra. Chamadas "neutrinos", essas "partículas-fantasmas" se deslocam a uma velocidade próxima à da luz, mas raramente interagem com a matéria, razão pela qual sua detecção é baseada na probabilidade: dentre os incontáveis neutrinos que atravessam a matéria, uma quantidade ínfima se choca com os átomos, e o resultado desse choque pode ser registrado pelos equipamentos detectores. 

 
Foi com esse método que o neutrino teve sua existência provada em 1956 — antes disso, ele havia sido teorizado nos anos 1930 pelo físico austríaco Wolfgang Pauli e, logo após e com mais precisão, pelo italiano Enrico Fermi, que o batizou (traduzido do italiano, "neutrino" significa "pequeno nêutron", mas suas semelhanças com o nêutron não vão longe). 
 
Diferente dos prótons e nêutrons que fazem parte do núcleo atômico, o neutrino é uma partícula elementar. Isso significa que não se conhece nenhuma estrutura menor em sua composição (apesar de se parecer com o nêutron por não ter carga elétrica, ele é milhões de vezes menor e mais leve). Para cada elétron que existe no universo, estima-se que existam 10 bilhões de neutrinos (como eles não têm estrutura interna, os físicos os veem como partículas de dimensão zero, que não ocupam espaço).
 
Embora seja comum imaginarmos os elétrons como partículas pontuais de dimensão zero, eles são cercados por uma nuvem de outras partículas virtuais que piscam constantemente para dentro e para fora da existência. Se tivessem um polo ligeiramente positivo e um polo ligeiramente negativo, eles seriam levemente assimétricos e poderiam se comportar de maneira diferente de seus duplos de antimatéria — os pósitrons —, o que explicaria alguns mistérios que envolvem matéria e antimatéria. Mas os físicos mediram repetidamente sua forma e descobriram que eles são perfeitamente redondos.
 
Neutrinos, elétrons, múons e taus compõem uma categoria de partículas fundamentais chamadas léptons. Os múons são criados quando raios cósmicos de alta energia atingem o topo da atmosfera do nosso planeta. O taus são ainda mais raros e difíceis de produzir, pois são cerca de 3400 vezes mais pesados que os elétrons. Os Quarks — que compõem prótons e nêutrons — são outro tipo de partícula fundamental que, juntamente com os léptons, compõem o material que consideramos matéria.
 
Observação: Até o início do século passado, acreditava-se que os átomos eram os menores objetos possíveis, mas os cientistas descobriram que o núcleo atômico é formado por prótons e nêutrons. Mais adiante, os aceleradores de partículas revelaram a existência de partículas subatômicas exóticas, como os pions e os kaons. Em 1964, foi proposto um modelo que poderia explicar o funcionamento interno de prótons, nêutrons e o resto do zoológico de partículas.
 
As quatro forças fundamentais da natureza são o eletromagnetismo, a gravidade e as forças nucleares forte e fraca. Cada uma delas tem uma partícula fundamental associada. Os fótons carregam a força eletromagnética; os glúons carregam a força nuclear forte e residem com os quarks dentro de prótons e nêutrons. A força fraca, que medeia certas reações nucleares, é transportada por duas partículas fundamentais — os bósons W e Z. Os neutrinos, que apenas sentem a força fraca e a gravidade, interagem com esses bósons, e assim os físicos foram capazes de fornecer evidências de sua existência.

 
A gravidade não está incorporada ao Modelo Padrão, mas ela deve ter uma partícula fundamental associada — que seria chamada de gráviton. Se os grávitons existem, é possível criá-los no Grande Colisor de Hádrons, mas eles desapareceriam rapidamente em dimensões extras, deixando para trás uma zona vazia onde teriam estado (até agora, o LHC não conseguiu observar evidências de grávitons ou dimensões extras).
 
Finalmente, há o bóson de Higgs — o "rei" das partículas elementares —, que é responsável por dar massa a todas as outras partículas. Quando ele foi finalmente descoberto, os físicos comemoraram, mas os resultados também os deixaram numa sinuca de bico: o Higgs parece exatamente como foi previsto, mas esperava-se mais, pois falta ao Modelo Padrão uma descrição da gravidade, e os pesquisadores imaginaram que o Higgs ensejaria outras teorias que substituíssem esse modelo. Quem sabe num futuro próximo...
 
Acreditou-se por décadas que, assim como os fótons, os neutrinos não possuíam massa, mas isso mudou por volta dos anos 2000. A descoberta da oscilação dos neutrinos — fenômeno que só pode ocorrer em partículas que têm massa — rendeu aos pesquisadores o Nobel de Física de 2015. Há três tipos de neutrinos na natureza, e o que se percebia era que os neutrinos elétron, produzidos massivamente no Sol, eram detectados em número abaixo do esperado nos experimentos. Por um tempo, o "desaparecimento" dos neutrinos foi um mistério, mas agora se sabe que eles oscilam, mudando de neutrinos múon para neutrinos tau. 

 
A massa exata de cada tipo de neutrino ainda é desconhecida, mas os físicos acreditam que ela seja composta pela sobreposição de três massas diferentes. O fenômeno, regido pela mecânica quântica, pode ser de difícil compreensão por quem não está familiarizado com a física de partículas, o que exige criatividade dos cientistas na hora de explicar seu trabalho à sociedade. 

Arthur Loureiro, pesquisador brasileiro da University College London e autor de um estudo recente que identificou o limite superior da massa do tipo mais leve de neutrino, compara os "sabores" dos neutrinos ao sorvete napolitano, onde cada massa da partícula é como uma porção de sorvete que contém uma certa combinação dos três sabores. 

Na última palestra que ofereceu ao público brasileiro, o professor Francesco Vissani apresentou três metáforas para falar sobre os neutrinos: vampiros, fantasmas e mutantes, esta última por conta da instabilidade da partícula e a oscilação que a leva de um "sabor" ao outro. Já o "fantasma", difícil de se detectado, atravessa paredes e o próprio Sol sem interagir com nada, enquanto o "vampiro", que não aparece no espelho, não possui uma imagem simétrica — daí existirem "neutrinos canhotos" e não existirem "neutrinos destros". Já com o antineutrino, que é a antipartícula correspondente ao neutrino no mundo da antimatéria, existem apenas os "destros".
 
O fato de neutrinos e antineutrinos terem cada qual apenas um tipo de spin sugere que eles também se comportam de maneira diferente em suas oscilações e, consequentemente, no modo pelo qual interagem com os componentes do universo. Outra hipótese é a de que o neutrino seja o chamado férmion de Majorana (partícula teorizada nos anos 1930 e que seria antipartícula de si mesma).
 
Ainda longe de serem comprovadas, essas possibilidades empolgam os físicos do mundo todo porque ajudam a entender o fato de termos tanta matéria no universo, mas tão pouca antimatéria.  Segundo a cosmologia, após o Big Bang deveria haver quantidades iguais das duas coisas, e elas deveriam ter se aniquilado mutuamente. Mas, por alguma razão, a matéria predominou, e o neutrino pode ser uma peça-chave para solucionar esse mistério.
 
Com Samuel Ribeiro dos Santos Neto.

E SE O TEMPO NÃO EXISTIR?

A IMAGINAÇÃO É MAIS IMPORTANTE QUE O CONHECIMENTO.

Assim que nascemos, iniciamos uma viagem pelo tempo rumo a um futuro que nunca chega (o hoje é o amanhã de ontem e o ontem de amanhã). Mas a existência do tempo tem sido objeto de debate entre filósofos, cientistas e teólogos ao longo da história.

 

De acordo com a Teoria da Relatividade Geral, o tempo é uma dimensão física entrelaçada com o espaço, mas o cosmos não é uma caixa rígida e inerte, e sim "um imenso molusco" que se comprime e retorce. Assim, se o espaço não é um "recipiente que contém as coisas", o tempo não é uma linha reta pela qual as coisas fluem numa sucessão de acontecimentos formados por passado, presente e futuro.

Observação: Segundo Einstein, o tempo tem pouco a ver com as leis do Universo como um todo, até porque cada objeto possui seu próprio tempo, embora o tempo não funcione numa escala cósmica. Newton dizia que era impossível medir o "tempo verdadeiro", mas pressupor sua existência nos permitia descrever vários fenômenos da natureza. Algumas correntes filosóficas veem o tempo como invenção humana, uma convenção destinada a facilitar a compreensão da nossa realidade. 

 

Ainda que os cientistas não sejam unânimes sobre o espaço-tempo ser uma única estrutura inseparável, a maioria aceita essa premissa. Mas a aparente incompatibilidade entre a relatividade geral e a mecânica quântica os leva a questionar se Einstein estava certo em absolutamente tudo que postulou em suas famosas teorias. Até porque, diferentemente das outras três forças da natureza (força forte, força fraca e força eletromagnética), a gravidade não se aplica ao mundo das partículas.

Observação: Na relatividade geral, a gravidade deixa de ser uma força de atração entre dois corpos, conforme foi descrita por Newton, e passa a ser uma deformação no espaço-tempo causada pela matéria e de acordo com sua massa.

 

Se todo o universo pode ser explicado através das partículas fundamentais (bósons, quarks e fótons), por que a gravidade seria uma exceção? Supondo que exista alguma partícula fundamental da gravidade, como sustentar a tese de que gravidade, espaço e tempo estão intrinsecamente relacionados? 

Assumir que o tempo não é necessário para explicar a gravidade (e, consequentemente, o espaço) impõe a conclusão de que ele é algo que inventamos para nos sentirmos mais confortáveis com eventos simples, como o alvorecer, o anoitecer e outros vinculadas ao relógio e ao calendário. Se o tempo não existe, estamos nos iludindo com uma suposta agência ou arbítrio. Mas será que somos uma simples aleatoriedade no universo que flui no cosmos como as ondas de um mar, indiferente à passagem das horas no relógio? 

Observação: Ainda que tempo não exista, resta o conceito da causalidade, que pode ser a característica básica do nosso Universo. Dias, horas e minutos seriam apenas uma convenção, e não a causa dos acordos sociais que nos levam a acordar para nossas atividades. Esse raciocínio enseja a conclusão de que nossas existências estão pré-determinadas desde o Big Bang — como disse Stephen Hawking, "se tudo que existe é um efeito em cascata de causas e consequências, então o plasma de quark-glúon dos primeiros instantes do Universo já estava destinado a dar origem à matéria, às estrelas, aos planetas e a formas de vida como nós". 

 

Em tempo: As implicações filosóficas sobre a possível inexistência do tempo físico foram discutidas no livro Out of Time, de Samuel Baron, Kristie Miller, e Jonathan Tallant, (ainda sem tradução em português).

MULTIVERSO E UNIVERSOS PARALELOS... CONTINUAÇÃO

O ESTUDO DA METAFÍSICA CONSISTE EM PROCURAR, NUM QUARTO ESCURO, UM GATO PRETO QUE NÃO ESTÁ LÁ.

Na cultura popular, "universos paralelos" são "outros mundos" que (supostamente) existem para além do universo convencional. À luz da ciência, porém, esse termo é usado pelos pesquisadores da Teoria das Cordas — segundo a qual vivemos em uma realidade onde tudo é formado por minúsculas "cordas vibrantes", menores que o núcleo atômico, que diferem entre si pela forma e pela frequência. Os modos vibracionais, também chamados de harmônicos, surgem quando duas ou mais ondas se encontram em um mesmo ponto, produzindo ondas estacionárias — da mesma forma que produzimos notas musicais quando tocarmos um violão). 

Observação: Em linhas (bem) gerais, podemos resumir a ópera dizendo que todas as partículas (quarks, elétrons e até mesmo os bósons) são produzidas por diferentes oscilações das cordas, e que o universo tem mais dimensões do que as quatro que conhecemos (altura, largura, profundidade e tempo). 
 
Durante a segunda revolução das cordas, em 1995, os físicos propuseram que cinco diferentes teorias das cordas seriam na verdade faces da Teoria-M, ou "teoria de tudo" — a maioria dos físicos e cosmólogos são movidos sonha em encontrar uma descrição simples do universo que possa explicar tudo. 

A "teoria de tudo" propõe que cada partícula é um minúsculo laço de corda e que o universo tem onze dimensões (sete além das quatro conhecidas), chamadas de "brana" (abreviação para membrana), que podem se propagar através do espaço-tempo de acordo com as regras da mecânica quântica. Como nosso universo é uma membrana 3 + 1 dimensional (três dimensões de espaço +1 de tempo) e estamos "presos" dentro de um espaço 10 + 1 dimensional, não somos capazes de perceber as dimensões extras. 

Observação: Para entender melhor, imagine uma pilha de panquecas recheadas com mel. É como se nosso universo existisse em uma dessas panquecas, e as demais estivessem “por cima” da nossa. O mel nos impede de perceber a existência das outras panquecas, o que não quer dizer que elas não estejam lá. 

Outras branas quadrimensionais podem existir dentro de um espaço de onze dimensões, e o choque entre uma brana em dimensões superiores com a nossa seria uma maneira interessante de explicar o que motivou o Big Bang.
 
Tudo isso pode parecer coisa de filme de ficção científica, mas é bom lembrar que inúmeros cientistas foram alvo de zombaria por seus pares até que o tempo provou que eles estavam certos. Bons exemplos são o "pai da desinfecção", o criador da imunoterapia, o descobridor do sistema heliocêntrico e o proponente de deriva continental, entre tantos outros.
 
Continua...

CARLO ROVELLI E A INEXISTÊNCIA DO TEMPO

O TEMPO NÃO PARA NO PORTO, NÃO APITA NA CURVA, NÃO ESPERA NINGUÉM. ATÉ PORQUE ELE SEQUER EXISTE!

 

Em 2020, num evento organizado pela revista New Scientist, o físico italiano Carlo Rovelli esticou uma corda de uma ponta a outra do palco, pendurou uma caneta no meio e disse: "É aqui que estamos; à direita fica o futuro e à esquerda, o passado. O tempo é uma sequência de momentos que podemos ordenar, que tem uma direção preferida e que podemos medir com relógios". E acrescentou em seguida: "Quase tudo que eu falei está errado. É como se eu dissesse que a Terra é plana"
 
Rovelli procura conciliar a mecânica quântica (que descreve o mundo microscópico e partículas menores que prótons e elétrons) com a relatividade geral (que trata dos corpos gigantescos do Universo, como estrelas e planetas), e é um dos fundadores da teoria da gravidade quântica em loop, também conhecida como teoria do loop, à luz da qual conceitos de tempo e espaço simplesmente não existem (para mais detalhes, assista a este vídeo e leia este artigo).

A relatividade geral e a mecânica quântica dizem coisas diferentes, mas ambas parecem estar certas. Rovelli explica que a natureza se comporta como um velho rabino que, consultado por dois homens para resolver uma disputa, deu razão a ambos, e quando sua mulher ponderou que os dois não poderiam ter razão ao mesmo tempo, disse que ela também estava certa.

Da busca pela conciliação surgiu a Teoria das Cordas, que podemos compreender melhor lembrando que tudo em que tocamos é feito de átomos, cujos núcleos são formados por prótons (partículas com carga elétrica positiva) e por nêutrons (partículas com carga nula). Essas partículas são compostas por quarks, em cujo interior ficam as cordas, que formam partículas diferentes conforme sua vibração.

Prótons e nêutrons têm massas semelhantes (porém não idênticas) e permanecem ligados graças à força nuclear. Ao contrário do que se imaginava, eles não são elementares; os prótons são formados por um quark down e dois quarks up, e os nêutrons, por dois quarks down e um up. O quark down é mais pesado que o up, daí o próton ser mais leve que o nêutron. 

Observação: Existem seis tipos diferentes de quarks: up, down, charm, strange, top e bottom. Cada tipo possui propriedades e comportamentos distintos. O quark up (u) e o quark down (d) são os mais comuns. A principal diferença entre eles é a carga elétrica: o quark up tem carga elétrica positiva de +2/3, ao passo que o quark down tem carga elétrica negativa de -1/3.

Os quarks também diferem em relação à estabilidade: o do tipo up é considerado estável e não pode se decair em outras partículas, enquanto o do tipo down pode se transformar em up por meio da emissão de um bóson W-, que é uma partícula mediadora da interação. Mas esses detalhes fogem aos propósitos desta abordagem.

Continua...

A COMPUTAÇÃO QUÂNTICA E A VIAGEM NO TEMPO (PARTE XIV)

EM ALGUM LUGAR, ALGUMA COISA INCRÍVEL ESTÁ ESPERANDO PARA SER DESCOBERTA.

O que foi dito até aqui nos permite tirar duas conclusões: 1) viajar no tempo, sobretudo para o futuro, é uma possibilidade; 2) estamos anos-luz distantes da tecnologia que viabilizaria esse prodígio.

Em que pesem os paradoxos e outras questões que que "impedem" a volta ao passado, um avião da Hawaiian Airlines decolou de Auckland, na Nova Zelândia, às 00h05 (hora local) de 1º de janeiro de 2018, e aterrissou nove horas e 10 minutos depois em Honolulu, no Havaí, às 10h15 (hora local) de 31 de dezembro de 2017. Claro que isso se deveu aos diferentes fusos horários — o Havaí está dez horas atrás do UTC (horário de referência, a partir do qual se calculam todas as outras zonas horárias do mundo), enquanto a Nova Zelândia está 13 horas à frente —, mas não muda o fato de os passageiros terem chegado a seu destino no dia anterior ao da partida.
 
O filósofo grego Demócrito (546-460 a.C.) batizou de “átomo” o que, segundo ele, era a menor partícula da matéria e, portanto, seria indivisível. Em 1917, o químico Ernest Rutherford descobriu que o núcleo do átomo é formado por prótons e nêutrons e rodeado por elétrons. Mais adiante, descobriu-se que os próprios prótons, nêutrons e elétrons são formados por partículas ainda menores — os quarks, no caso dos dois primeiros, e os léptons, no caso dos elétrons. Hoje, acredita-se que os seis tipos diferentes de quarks e os seis tipos diferentes de léptons sejam as partículas fundamentais da matéria, embora não seja possível observá-los, já que eles não aparecem livres na natureza.
 
Einstein morreu sem equacionar uma “Teoria de Tudo”, que explicasse todos os enigmas do universo, mas os físicos John Schwarz, Michael Greene e Yoichiro Nambu desenvolveram a Teoria das Cordas, que combina a relatividade geral com a mecânica quântica. Segundo esse modelo matemático, todas as coisas do Universo são compostas por filamentos de energia (as tais “cordas”), que seriam ainda menores do que os quarks e os léptons. Cada vibração dessas cordinhas unidimensionais formaria uma coisa diferente na natureza, e o Universo seria uma grande sinfonia gerada a partir de sua vibração. 

Diferentemente do que Einstein imaginava, essa teoria não vê o Universo como um espaço-tempo de quatro dimensões (altura, profundidade, largura e tempo), mas, sim, de onze dimensões, sete das quais nós não conseguimos enxergar, mas que nem por isso deixam de existir. O problema é que os conceitos da relatividade geral não se aplicam ao mundo subatômico e vice-versa.
 
Além dos paradoxos temporais há outros que, por curiosos, merecem menção. Um dos meus preferidos é o Paradoxo das Linhas de Tempo Alternativas, segundo o qual alguém que tentasse mudar o passado causaria o surgimento de um universo paralelo coexistente ao presente de onde ele veio, mas paralelo à linha temporal original a partir do ponto da mudança. Não há provas da existência de universos paralelos, mas tampouco há provas de que eles não existam. Ademais, as equações da mecânica quântica, combinadas com as da relatividade geral, deram azo a diversas previsões "surreais", digamos assim, que viriam a ser confirmadas anos (ou décadas) depois por experimentos de laboratório e observações astronômicas. 

Se o Universo é realmente infinito — o que é bastante provável —, todas as configurações de átomos são forçadas a se repetir em algum momento. Isso significa que haveria infinitas Terras idênticas à nossa (ou muito parecidas), habitadas por cópias nossas. A realidade oculta, do físico teórico Brian Greene, troca em miúdos os nove tipos diferentes de universos paralelos, que seriam semelhantes a bolhas de sabão flutuando num espaço maior (alguns seriam inclusive interconectados por buracos negros ou por buracos de minhoca).
 
Outro paradoxo interessante é o dos Loops de Repetição, que acontece quando alguém “revive” várias vezes o mesmo momento — como no filme Feitiço do Tempo, no qual um repórter meteorológico mal-humorado (Bill Murray) cobre pela quarta vez consecutiva uma festa interiorana (Dia da Marmota), é obrigado a pernoitar na cidadezinha devido a uma nevasca e acaba revivendo a cada manhã o mesmo dia da festa, como se o tempo tivesse deixado de passar. 
 
No livro póstumo Brief Answers to the Big Questions (breves respostas para grandes perguntas, em tradução livre), Stephen Hawking anotou que nosso entendimento atual não permite descartar as viagens no tempo. O fato de a velocidade da luz ser a mais rápida que qualquer sinal pode percorrer nos dá a causalidade — princípio segundo o qual os efeitos devem sempre vir depois de suas causas. 
Einstein percebeu que, se a velocidade da luz é absoluta, o espaço e o tempo em si não podem ser, daí todos os relógios móveis serem mais lentos que os estacionários. 

Observação: Quanto mais depressa alguém se move, mais devagar o tempo passa em relação a quem está parado. À velocidade da luz, o tempo simplesmente congela, mas não passaria a correr para trás se essa velocidade fosse superada, já que a lei da causalidade seria violada e o conceito de causa e efeito perderia o significado. 
 
Em sua “conjectura de proteção cronológica”, Hawking reconheceu que as leis desconhecidas da física que um dia substituirão as de Einstein conspiram para evitar que objetos grandes (como uma espaçonave) pulem para trás e para frente no tempo. Existem muitas hipóteses que tentam explicar a existência de múltiplos universos, mas nem todas são amplamente aceitas, dada a impossibilidade de se testar a existência de outros universos. 

Em última análise, a verdade é que ainda não existe uma verdade sobre viagens no tempo.

Continua...

A COMPUTAÇÃO QUÂNTICA E A VIAGEM NO TEMPO (PARTE V)

ASSIM COMO AS ÁGUAS DO MAR E DO RIO SE ENFRENTAM BRAVAMENTE NA FOZ, O NOVO E O VELHO TEMPO SE CHOCAM E SE MISTURAM.

Vimos que o Tempo não é absoluto, que o espaço-tempo é quadrimensional e pode ser distorcido pela gravidade, que buracos negros são capazes de produzir buracos de minhoca, que é preciso uma enorme concentração de matéria exótica para manter a estabilidade desses "túneis", e que, segundo a Conjectura de Proteção Cronológica (proposta por Stephen Hawking), as leis da Física como que “conspiram” para impedir a viagem no Tempo em escala macroscópica.

A última pesquisa de Hawking sugere que o Big Bang teria criado não um, mas incontáveis universos, sendo alguns parecidos com o nosso, outros com diferenças pontuais ou totalmente diversos, sem estrelas ou galáxias e com leis da Física diferentes. Ao longo de duas décadas, o astrofísico britânico e seu colega Thomas Hertog buscaram a solução desse paradoxo, recorrendo, inclusive, a fórmulas matemáticas criadas para estudar a Teoria das Cordas (segundo a qual toda a matéria existente no Universo é formada pela vibração de minúsculos objetos unidimensionais, conhecidos como quarks). 

Observação: A Teoria das Cordas unifica todas as teorias da Física, e não se limita ao parâmetro tridimensional. Segundo ela, além do comprimento, da altura e da profundidade, existem mais sete dimensões espaciais e uma de Tempo (espera-se que isso seja comprovado com a evolução dos aceleradores de partículas).

Algumas variantes dessa teoria sugerem a existência de múltiplas dimensões e universos paralelos, possivelmente conectados entre si por buracos de minhoca, embora Hertog afirme não acreditar que seja possível viajar de um universo para outro.

Ainda de acordo com Hawking, criar um buraco de minhoca exigiria dobrar o espaço-tempo de maneira oposta à deformação causada pela matéria, o que contraria as leis clássicas da Física — mas não a Teoria Quântica, segundo a qual a densidade de energia pode ser negativa em alguns lugares, desde que seja positiva em outros (efeito Casimir).

"Se alguém fizesse um pedido de bolsa de pesquisa para trabalhar em viagem no tempo, ele seria demitido imediatamente", anotou Hawking em seu livro póstumo, embora não tenha descartado essa possibilidade em seus estudos. Até porque nossa incapacidade de acessar o “agora” de alguém distante está no coração das teorias de Espaço e Tempo de Einstein. 

Tempo e distância “podem ser trocados usando algo que tem a velocidade de uma velocidade”, escreveram Brian Cox e Jeff Forshaw no livro Por que E = mc²? O salto intelectual de Einstein era supor que a "taxa de câmbio" de um tempo para uma distância no espaço-tempo — a velocidade da luz, no caso — fosse universal.

O fato de nunca termos sido visitados por algum viajante do Tempo vindo do amanhã atesta a inviabilidade dessas viagens, sem mencionar os paradoxos temporais — conflitos lógicos de existência que surgiriam se alguém alterasse acontecimentos do passado que tivesse a ver com sua própria existência, como é o caso do “Paradoxo do Avô” (já mencionado nesta sequência). Por outro lado: 

1) Paradoxos como esse não se manifestariam se a viagem fosse rumo ao futuro; 

2) Inconsistências dessa natureza foram solucionadas na trilogia De Volta para o Futuro com a teoria da “história alternativa”; 

3) Como dito alhures, a ficção científica de hoje pode ser a ciência de amanhã.

Continua...