Stephen Hawking: Como construir uma máquina do tempo

"Através do buraco de minhoca, o cientista pode ver-se
como ele era um minuto atrás. Mas, e se o nosso cientista
usa o buraco de minhoca para filmar seu eu anterior?
Ele agora está morto. Então, quem fotografou? " 

Olá. Meu nome é Stephen Hawking. Cosmólogo, físico e algo de um sonhador. Embora eu não possa se mover e eu tenho que falar através de um computador, em minha mente eu sou livre. Livre para explorar o universo e fazer as grandes perguntas, tais como: é possível viajar no tempo? Podemos abrir um portal para o passado ou encontrar um atalho para o futuro? Podemos finalmente usar as leis da natureza para se tornarem mestres do próprio tempo?

Viagens no tempo já foi considerado heresia científica. Eu costumava evitar falar sobre isso por medo de serem rotulados de uma manivela. Mas esses dias eu não sou tão cauteloso. Na verdade, eu sou mais parecido com as pessoas que construíram Stonehenge. Eu sou obcecado pelo tempo. Se eu tivesse uma máquina do tempo que eu visitar Marilyn Monroe no seu auge ou cair dentro em Galileo como ele virou o seu telescópio para os céus. Talvez eu até mesmo viajar para o fim do universo para descobrir como a nossa história termina todo cósmico.

Para ver como isso pode ser possível, temos de olhar para o tempo como os físicos fazem - na quarta dimensão. Não é tão difícil quanto parece. Todo estudante atento sabe que todos os objetos físicos, mesmo me em minha cadeira, existem em três dimensões. Tudo tem uma largura e uma altura e um comprimento.
Mas há outro tipo de comprimento, um comprimento no tempo. Enquanto um ser humano pode sobreviver por 80 anos, as pedras de Stonehenge, por exemplo, ter ficado em torno de milhares de anos. E o sistema solar vai durar por um bilhão de anos. Tudo tem um comprimento no tempo e no espaço. Viajar no tempo significa viajar através desta quarta dimensão.

Para ver o que isso significa, vamos imaginar que estamos fazendo um pouco do normal viagem de carro, todos os dias. Dirigir em linha reta e você estiver viajando em uma dimensão. Vire à direita ou à esquerda e você adicionar a segunda dimensão. Subir ou descer uma estrada de montanha sinuosa e que acrescenta altura, de modo que está viajando em todas as três dimensões. Mas como na Terra podemos viajar no tempo? Como podemos encontrar um caminho através da quarta dimensão?

Vamos entrar em um pouco de ficção científica por um momento. Filmes de viagem no tempo, muitas vezes apresentam uma vasta máquina que consome energia. A máquina cria um caminho através da quarta dimensão, um túnel através do tempo. Um viajante do tempo, um indivíduo, corajoso talvez imprudente, preparado para quem sabe o que, os passos para o túnel do tempo e surge quem sabe quando. O conceito pode ser exagerado, e a realidade pode ser muito diferente deste, mas a idéia em si não é tão louco.

Os físicos têm estado a pensar sobre túneis no tempo também, mas viemos para ele a partir de um ângulo diferente. Gostaríamos de saber se portais para o passado ou o futuro poderia ser possível, dentro das leis da natureza. Como se vê, pensamos que eles são. O que é mais, nós ainda lhes deu um nome: buracos de minhoca. A verdade é que buracos de minhoca estão à nossa volta, só que eles são muito pequenos para ver. Buracos de minhoca são muito pequenas. Elas ocorrem em cantos e recantos no espaço e no tempo. Você pode achar que é um conceito difícil, mas ficar comigo.

Um buraco de minhoca é um "túnel" teórico ou atalho, previsto pela teoria da relatividade de Einstein, que liga dois lugares no espaço-tempo - visualizado acima, como os contornos de um mapa 3-D, onde a energia negativa puxa espaço e tempo na boca de um túnel, saindo em outro universo. Eles permanecem apenas hipotética, como, obviamente, ninguém nunca viu um, mas têm sido utilizados em filmes como canais para a viagem no tempo - em Stargate (1994), por exemplo, envolvendo túneis fechados entre universos, e em Os Bandidos do Tempo (1981), onde a sua locais são exibidos num mapa celeste

Nada é plana ou sólida. Se você olhar bem de perto em qualquer coisa que você vai encontrar buracos e rugas na mesma. É um princípio básico físico, e até mesmo se aplica ao tempo. Mesmo algo tão suave como uma bola de bilhar tem fendas pequenas, rugas e vazios. Agora é fácil mostrar que isso é verdade, nos primeiros três dimensões. Mas, acredite em mim, é também verdade para a quarta dimensão. Há fendas pequenas, rugas e vazios no tempo. Para baixo, para a menor das escalas, menor ainda do que moléculas, menores do que os átomos, chegamos a um lugar chamado espuma quântica. Este é o lugar onde existem buracos de minhoca. Túneis minúsculos ou atalhos através do espaço e do tempo constantemente formar, desaparecem, e reforma dentro deste mundo quântico. E eles realmente ligar dois locais separados e dois tempos diferentes.

Infelizmente, esses túneis da vida real de tempo são apenas um bilhão de trilhões de bilionésimos de um centímetro de diâmetro. Pequeno demais para um ser humano para passar - mas aqui é onde a noção de máquinas do tempo wormhole está levando. Alguns cientistas acreditam que pode ser possível para capturar um buraco de minhoca e ampliar muitos trilhões de vezes para torná-lo grande o suficiente para um ser humano ou até mesmo uma nave espacial a entrar.

Dado energia suficiente e tecnologia avançada, talvez um buraco de minhoca gigante poderia mesmo ser construído no espaço. Eu não estou dizendo que pode ser feito, mas se pudesse ser, seria um dispositivo verdadeiramente notável. Um final poderia ser aqui perto da Terra, ea outra muito, muito longe, perto de algum planeta distante.

Teoricamente, um túnel do tempo ou buraco de minhoca poderia fazer ainda mais do que nos levar a outros planetas. Se ambas as extremidades estavam no mesmo lugar, e separados pelo tempo, em vez de distância, um navio poderia voar e sair ainda perto da Terra, mas no passado distante. Talvez os dinossauros testemunhar o navio vindo para o pouso.

O mais rápido veículo tripulado na história foi Apollo 10. Ele chegou a 25,000 mph. Mas, para viajar no tempo nós vamos ter que ir mais de 2.000 vezes mais rápido

Agora, eu percebo que o pensamento em quatro dimensões não é fácil, e que os buracos de minhoca é um conceito complicado de quebrar a cabeça por aí, mas cair lá dentro. Eu pensei um experimento simples que pode revelar se o tempo de viagem humana através de um buraco de minhoca é possível agora, ou até mesmo no futuro. Eu gosto de experimentos simples, e champanhe.

Então eu combinadas duas das minhas coisas favoritas para ver se o tempo de viagem do futuro para o passado é possível.

Vamos imaginar que eu estou dando uma festa, uma recepção de boas-vindas para os viajantes de tempo futuros. Mas há uma diferença. Eu não vou deixar ninguém saber sobre isso até depois da festa que aconteceu. Eu elaborado um convite dando as coordenadas exatas de tempo e espaço. Estou esperando cópias do mesmo, de uma forma ou de outra, será em torno de muitos milhares de anos. Talvez um dia alguém que vive no futuro vai encontrar a informação sobre o convite e usar uma máquina do tempo wormhole voltar para a minha festa, provando que a viagem no tempo será, um dia, ser possível.

Enquanto isso, meus convidados viajante do tempo deve chegar a qualquer momento. Cinco, quatro, três, dois, um. Mas como eu digo isso, ninguém chegou. Que vergonha. Eu estava esperando pelo menos uma Miss Universo futuro estava indo para a etapa através da porta. Então, por que não fez o trabalho experiência? Uma das razões pode ser por causa de um problema bem conhecido com viagem no tempo para o passado, o problema do que chamamos de paradoxos.

Paradoxos são divertidas de se pensar. O mais famoso é geralmente chamado de paradoxo do avô. Eu tenho uma versão nova, mais simples que eu chamo o paradoxo Mad Scientist.
Eu não gosto da maneira como os cientistas em filmes são frequentemente descritos como louco, mas, neste caso, é verdade. Este capítulo está determinado a criar um paradoxo, mesmo que isso lhe custe a vida. Imagine, de alguma forma, ele construiu um buraco de minhoca, um túnel do tempo que se estende apenas um minuto para o passado.

Hawking em uma cena de Star Trek com convidados do jantar do passado e futuro: (a partir da esquerda) Albert Einstein, de dados e Isaac Newton

Através do buraco de minhoca, o cientista pode ver-se como ele estava um minuto atrás. Mas, e se o nosso cientista usa o buraco de minhoca para filmar seu eu anterior? Ele agora está morto. Então, quem disparou o tiro? É um paradoxo. Ele simplesmente não faz sentido. É o tipo de situação que dá pesadelos cosmólogos.
Este tipo de máquina do tempo violaria a lei fundamental que rege todo o universo - que faz com que aconteça antes dos efeitos, e nunca o contrário. Acredito que as coisas não podem tornar-se impossível. Se eles pudessem, então não haveria nada para parar todo o universo afunde no caos. Então eu acho que alguma coisa vai acontecer sempre que impede o paradoxo. De alguma forma, deve haver uma razão para que nosso cientista nunca vai encontrar-se em uma situação onde ele poderia matar. E, neste caso, eu sinto muito dizer, o próprio buraco de minhoca é o problema.

No final, eu acho que um buraco de minhoca como este não pode existir. E a razão para isso é o feedback. Se você já foi a um show de rock, você provavelmente vai reconhecer este barulho insuportável. É feedback. O que provoca isso é simples. Som captado pelo microfone. Transmite-se ao longo dos fios, feito mais alto pelo amplificador, e sai para as colunas. Mas se muito do som dos alto-falantes volta para o microfone que gira e gira em um loop ficando mais alto a cada vez. Se ninguém pára ele, o feedback pode destruir o sistema de som.

A mesma coisa vai acontecer com um buraco de minhoca, apenas com a radiação, em vez do som. Assim que o buraco de minhoca se expande, a radiação natural irá entrar, e acabam em um loop. O retorno será tão forte que destrói o buraco de minhoca. Assim, embora pequenos buracos existem, e que pode ser possível para inflar um alguns dias, ela não durar o tempo suficiente para ser útil como uma máquina do tempo. Essa é a verdadeira razão que ninguém pudesse voltar no tempo para minha festa.

Qualquer tipo de viagem no tempo para o passado através de buracos de minhoca ou qualquer outro método é provavelmente impossível, caso contrário, poderia ocorrer paradoxos. Então, infelizmente, parece que o tempo de viagem para o passado nunca vai acontecer. Uma decepção para os caçadores de dinossauros e um alívio para os historiadores.

Mas a história não acabou ainda. Isso não faz tudo o tempo de viagem impossível. Eu acredito em viagem no tempo. Viagem no tempo para o futuro. O tempo flui como um rio e é como se cada um de nós é realizada incansavelmente ao longo do tempo pela atual. Mas o tempo é como um rio de outra maneira. Ela flui em dif? Velocidades erent em dif? Lugares erent e que é a chave para viajar para o futuro. Esta ideia foi proposta por Albert Einstein mais de 100 anos atrás. Ele percebeu que não devem ser lugares onde o tempo fica mais lento, e outros em que o tempo acelera. Ele estava absolutamente certo. E a prova está bem acima de nossas cabeças. Se no espaço.

Este é o Sistema de Posicionamento Global, ou GPS. Uma rede de satélites está na órbita da Terra. Os satélites de navegação por satélite tornar possível. Mas eles também revelam que o tempo corre mais rápido no espaço do que ele faz para a Terra. Dentro de cada sonda é um relógio muito preciso. Mas apesar de ser tão preciso, que todos eles ganham cerca de um terço de um bilionésimo de um dia a cada segundo. O sistema tem que corrigir o desvio, caso contrário, que di ferença pequena? Iria perturbar todo o sistema, fazendo com que cada dispositivo GPS na Terra a sair por cerca de seis quilômetros por dia. Você pode imaginar a confusão que isso iria causar.

O problema não está com os relógios. Eles correm rápido, porque o próprio tempo corre mais rápido no espaço do que embaixo. E a razão para este e extraordinária? Ffect é a massa da Terra. Einstein percebeu que o assunto se arrasta no tempo e retarda como a parte lenta de um rio. O objeto mais pesado, mais se arrasta no tempo. E essa realidade assustadora é o que abre a porta para a possibilidade de viajar no tempo para o futuro.
Bem no centro da Via Láctea, 26 mil anos-luz de nós, está o mais pesado objeto na galáxia. É um buraco negro supermassivo que contém a massa de quatro milhões de sóis esmagado em um único ponto de sua própria gravidade. Quanto mais perto você chegar ao buraco negro, o forte a gravidade. Chegar muito perto e nem mesmo a luz pode escapar. Um buraco negro como este tem um e dramático? Ffect no tempo, diminuindo-o muito mais do que qualquer outra coisa na galáxia. Isso faz com que seja uma máquina do tempo natural.

Eu gosto de imaginar como uma nave espacial poderia ser capaz de tirar vantagem do fenômeno, por orbitando-a. Se uma agência espacial estavam controlando a missão da Terra que eles observar que cada órbita completa levou 16 minutos. Mas para as pessoas corajosas a bordo, próximo a este objeto de grande massa, o tempo seria mais lento. E aqui o e? Ffect seria muito mais extrema do que a atração gravitacional da Terra. Tempo da tripulação seria abrandado pela metade. Para cada órbita de 16 minutos, eles tinham apenas uma experiência de oito minutos de tempo.

Dentro do Grande Colisor de Hádrons
E ao redor eles iam, experimentando apenas metade do tempo de todo mundo longe do buraco negro. O navio e sua tripulação estaria viajando através do tempo. Imaginar que circulou o buraco negro para cinco de seus anos. Dez anos se passam em outros lugares. Quando chegaram em casa, todos na Terra teria envelhecido cinco anos a mais do que tinha.

Assim, um buraco negro supermassivo é uma máquina do tempo. Mas, claro, não é exatamente prático. Ele tem vantagens sobre wormholes em que não provocam paradoxos. Além disso, ele não vai se destruir em um flash de feedback. Mas é muito perigoso. É muito longe e nem sequer nos levar muito longe no futuro. Felizmente, há outra maneira de viajar no tempo. E isso representa a nossa última esperança de melhor e de construção de uma máquina do tempo real.

Você apenas tem que viajar muito, muito rápido. Muito mais rápido até do que a velocidade necessária para evitar ser sugado para um buraco negro. Isto é devido a outro fato estranho sobre o universo. Há um limite de velocidade cósmica, 186.000 milhas por segundo, também conhecida como a velocidade da luz. Nada pode exceder a velocidade. É um dos melhores princípios estabelecidos na ciência. Acredite ou não, viajando perto da velocidade da luz transporta para o futuro.

Para explicar por que, vamos imaginar um sistema de transporte de ficção científica. Imagine uma trilha que vai para a direita em torno da Terra, uma pista para um trem super rápida. Nós vamos usar esse trem imaginário para chegar o mais próximo possível da velocidade da luz e ver como ele se torna uma máquina do tempo. A bordo estão os passageiros com um bilhete só de ida para o futuro. O trem começa a acelerar, mais e mais rápido. Logo ele está orbitando a Terra e outra vez.

Para se aproximar da velocidade da luz significa orbitando a Terra muito rápido. Sete vezes por segundo. Mas não importa o quanto de energia o trem, ele nunca consegue atingir a velocidade da luz, uma vez que as leis da física proibi-lo. Em vez disso, vamos dizer que ele chega perto, apenas tímido de que a velocidade final. Agora, algo extraordinário acontece. Tempo começa a fluir lentamente a bordo em relação ao resto do mundo, assim como perto do buraco negro, só mais assim. Tudo sobre o trem está em movimento lento.
Isto acontece para proteger o limite de velocidade, e não é difícil ver por que. Imagine uma criança a correr para a frente até o trem. Sua velocidade para a frente é adicionado a velocidade do comboio, de modo que ela não pode quebrar o limite de velocidade simplesmente por acaso? A resposta é não. As leis da natureza prevenir a possibilidade de abrandar o tempo a bordo.

Agora ela não pode correr rápido o suficiente para quebrar o limite. O tempo vai sempre abrandar o suficiente para proteger o limite de velocidade. E a partir desse fato, vem a possibilidade de viajar muitos anos no futuro.

Imagine que o trem deixou a estação em 1 de janeiro de 2050. Ele circunda a Terra e outra vez por 100 anos antes de finalmente chegar a um impasse no dia de Ano Novo, 2150. Os passageiros terão apenas vivido uma semana porque o tempo é mais lento que muito dentro do trem. Quando eles saíram eles encontrariam uma comparação muito? Mundo erent daquele que tinha deixado. Em uma semana eles teriam percorrido 100 anos no futuro. É claro, a construção de um trem que pode chegar a uma velocidade tal é impossível. Mas nós construímos algo muito parecido com o trem em acelerador a maior do mundo de partículas do CERN, em Genebra, Suíça.

Subterrâneo profundo, em um túnel circular de 16 milhas de comprimento, é um fluxo de trilhões de minúsculas partículas. Quando o aparelho é ligado eles aceleram de zero a 60.000 quilômetros por hora em uma fração de segundo. Aumentar o poder e as partículas ir mais rápido e mais rápido, até que eles estão voando ao redor do túnel 11.000 vezes por segundo, o que é quase a velocidade da luz. Mas, assim como o trem, eles nunca chega a atingir essa velocidade final. Eles só podem chegar a 99,99 por cento do limite. Quando isso acontece, eles também começam a viajar no tempo. Sabemos disso porque de algumas partículas extremamente curta duração, chamados mésons pi-. Normalmente, eles se desintegrar depois de apenas 25 bilionésimos de segundo. Mas quando eles são acelerados até perto da velocidade da luz eles últimos 30 vezes mais.

É realmente muito simples. Se quer viajar para o futuro, só precisamos de ir mais rápido. Muito rápido. E eu acho que a única maneira estamos sempre propensos a fazer isso é indo para o espaço. O mais rápido veículo tripulado na história foi Apollo 10. Ele chegou a 25,000 mph. Mas, para viajar no tempo nós vamos ter que ir mais de 2.000 vezes mais rápido. E para isso nós precisamos de um navio muito maior, uma máquina verdadeiramente enorme. O navio teria de ser grande o suficiente para carregar uma grande quantidade de combustível, suficiente para acelerar a uma velocidade próxima à da luz. Ficando apenas abaixo do limite de velocidade cósmica exigiria seis anos inteiros a plena potência.

A aceleração inicial seria gentil porque o navio seria tão grande e pesado. Mas, gradualmente, seria pegar velocidade e logo iriam cobrir distâncias enormes. Em uma semana, poderia ter atingido os planetas exteriores. Depois de dois anos, chegaria a meia-luz velocidade e ser muito fora do nosso sistema solar. Dois anos mais tarde seria viajando a 90 por cento da velocidade da luz. Cerca de 30 trillion milhas de distância da Terra, e quatro anos após o lançamento, o navio iria começar a viajar no tempo. Para cada hora de tempo no navio, duas passaria na Terra. Uma situação semelhante à nave espacial que orbita o buraco negro.

Depois de mais de dois anos de pressão total do navio chegaria a sua velocidade máxima, 99 por cento da velocidade da luz. Nessa velocidade, um único dia a bordo é um ano inteiro de tempo da Terra. Nosso navio seria verdadeiramente voando para o futuro.

A desaceleração do tempo tem outro benefício. Isso significa que poderia, em teoria, viajar distâncias extraordinárias dentro de uma vida. Uma viagem para a borda da galáxia levaria apenas 80 anos. Mas a verdadeira maravilha da nossa viagem é que revela o quão estranho é o universo. É um universo onde o tempo corre a taxas diferentes em lugares diferentes. Onde existem buracos minúsculos em torno de nós. E onde, em última instância, podemos usar nossa compreensão da física para se tornar verdadeiros voyagers através da quarta dimensão.

"O Universo de Stephen Hawking" começa em 9 de maio no Discovery Channel (HD) em 09:00


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