Dobra Espacial e a Relatividade Espacial


Será que vamos um dia viajar na velocidade da luz ou até mesmo ultrapassá-la? Estaremos preparados para viajar pelo espaço e desbravar planetas, indo contra inclusive a Teoria da Relatividade?
Bom, parece que a Nasa tem interesse nisso, mas acredita ainda que é cedo para afirmar a viabilidade da Dobra Espacial.
Neste post vou falar um pouco sobre esse assunto, um dos textos que li no site da Nasa questiona que se fomos capazes de quebrar a barreira do som, porque não somos capazes de quebrar a barreira da luz?
A NASA diz que a grande diferença, é que quebramos a barreira do som com um objeto feito de matéria, não feito de som. Os átomos e moléculas da matéria são conectados pelos campos eletromagnéticos, a mesma coisa de que é feita a luz. Então, como um objeto poderia viajar mais rápido que o que liga seus átomos?
Relatividade Especial
Com meu exíguo conhecimento de física, vou tentar explicar a Relatividade Especial de Einstein. Essa teoria baseia-se na ideia de referenciais, no caso, a Terra está parada e o Sol gira ao redor dela. Hoje em dia sabemos que esta informação é errada, que na verdade a Terra gira ao redor do Sol que é o centro do nosso Sistema Solar, mas se utilizarmos como ponto de referência uma pessoa na Terra, temos a impressão de que estamos parados, e ao olharmos para o céu, vamos realmente ver o Sol girando ao redor da Terra.
O que muda é o ponto de referência que estamos utilizando.
Agora outro exemplo, estamos dirigindo um carro a 60Km/h e temos duas situações, na primeira passamos por pessoas sentadas nos bancos de um parque, na segunda temos um carro vindo na nossa direção, a 100Km/h, na outra mão da pista.
Tomando como referencial, o nosso carro, podemos concluir que estamos parados e as pessoas no parque estão se movimentando a 60Km/h, já o carro vindo na nossa direção está na velocidade relativa de 160Km/h, o vemos como um borrão.
Agora, se ambos os carros estão a uma velocidade de 100Km/h, na mesma direção, e lado a lado, podemos dizer a partir de qualquer um dos carros que o outro carro está parado, podemos vê-lo sem distorções.
velocidade_relativa_1
Postulados
1º – As leis da física são iguais em todos os referenciais.
2º – A Velocidade da luz é medida como uma constante em todos os referenciais.
O segundo postulado quer dizer que, não importa o quão rápido você está, a velocidade da luz sempre será a mesma. Os links de referência contém uma explicação mais detalhada sobre isso.
Imagine então um observador onde a sua única forma de percepção seja sonora, sendo assim, ele escuta sons e distingue distâncias e movimentos ao seu redor.
Agora coloque este observador numa estação de trêm. Ao passar o trêm, o observador ouve o barulho do mesmo sobre os trilhos e percebe o exato momento em que o trêm passa em frente ao seu sensor.
Este momento é marcado pela hora em que o barulho do trêm está no seu ápice, logo em seguida, o som começa a diminuir devido ao trêm estar se afastando. Isso é o efeito Doppler.
Agora vamos a outro exemplo, nós vemos os objetos ao nosso redor, suas formas, cores, tamanhos por causa da luz, que reflete um objeto qualquer. Logo em seguida nossa retina capta toda a informação passada pela luz.
Então o que aconteceria ao nos aproximarmos ou superarmos a velocidade da luz? Toda informação seria distorcida.
Também, para acelerarmos um objeto precisamos acrescentar energia, quando aceleramos esse objeto próximo a velocidade da luz, a quantidade de energia necessária para acelerá-lo tende ao infinito.
Tá, mas o que a velocidade de dobra espacial tem a ver com a Relatividade Especial?
Porque o movimento afeta o tempo. Através de um efeito chamado Distorção Temporal.
O tempo fica mais lento com o movimento, porém isso só fica perceptível quando o movimento se aproxima da velocidade da luz. Se a velocidade atingir a da luz, o tempo diminui a sua velocidade, mas isso só seria percebido por um observador que não estivesse em movimento com o tempo. [ZAVISA].
A Teoria da Dilatação do Tempo foi comprovada por Einstein, utilizando dois relógios atômicos precisamente sincronizados. Um deles foi posto em um avião para dar uma volta, e quando retornou do passeio, percebeu-se que o relógio que estava no avião estava atrasado. Exatamente como previram os cálculos de Einstein.
Isso dificultaria nossos planos de viajar além da velocidade da luz para explorar outros planetas, pois ao viajarmos 4,4 anos luz para Pandora, visitar nossos amigos Na´vi, ao retornar à Terra teriam se passado no mínimo 8,8 anos e nós estaríamos com a mesma aparência, enquanto nossos amigos e parentes estariam 8,8 anos mais velhos. (sem contar o tempo das nossas férias em Pandora)
Isso porque nós estaríamos viajando muito além da velocidade da luz, e nossa distorção temporal iria nos manter jovens, o tempo teria passado de forma diferente para nós, enquanto na Terra passou normalmente.
Isso é o Paradoxo dos Gêmeos, imagine se nosso viajante espacial tem um irmão gêmeo que fica na Terra. Ao retornar de Pandora, o irmão viajante estaria 8,8 anos mais novo que o irmão que ficou na Terra.
twins-paradox
Imagem: NASA
Motor de Dobra de Alcubierre
Para entender o Motor de Dobra, levaremos em conta o seguinte: primeiro, que a Relatividade Especial proíbe qualquer corpo de acelerar além da velocidade da luz dentro do espaço - tempo, e segundo, que a velocidade do próprio espaço – tempo é desconhecida.
Pode-se fazer uma analogia com o seguinte, imagine que você está numa passarela móvel, existente nos aeroportos, essa passarela está numa velocidade que você não conhece. Ela é o nosso motor de dobra.
Por outro lado, você tem um limite de velocidade que é a velocidade da luz, para andar no chão, mas e quando está na nossa passarela móvel, no caso no Motor de Dobra Espacial?
Um Motor de Dobra de Alcubierre pode ser criado expandindo o espaço – tempo atrás da nave e contraindo na frente da nave.
warp-drive
Imagem: NASA.
A ideia de expandir e contrair o espaço – tempo não é nova, segundo a perspectiva do Universo Inflacionário, o espaço – tempo teria expandido mais rápido que a luz instantes após o Big Bang.
Agora como criar esse efeito?
Acho que essa pergunta não terá resposta no wikipedia, por enquanto, mas para criar o efeito de contração e expansão espaço – temporal seria necessário que a nave inteira tivesse um anel de energia negativa ao redor de si.
No entanto a física clássica diz que energia negativa não existe, enquanto a física quântica diz que talvez exista. Esse efeito precisa ser controlado de forma que se possa ligar ou desligá-lo. E assume-se que a dobra deveria possuir velocidade superior a da luz, no entanto, isso é desconhecido.
E por fim, se todos esses obstáculos forem superados, ainda tem a chance da viagem através da dobra espaço – temporal incidir em todos os paradoxos que mencionei.
Abaixo nas referências tem o artigo escrito pelo Dr. Harold White, o qual pretendo ler com mais detalhe futuramente, e sinceramente espero que consigamos viajar pelo espaço e explorar o Cosmo. O Universo é infinitamente grande, a ponto de compararmos a Terra a um grão de areia no meio do Oceano Cósmico, e da mesma forma que acredito que não estamos sozinho nesse Oceano, um dia não só vamos explorá-lo como encontrar vida lá fora.
Enquanto isso não ocorre só desejo uma coisa a todas: Vida Longa e Próspera.
spock
Referência:
ZAVISA, John. Como funciona a relatividade Espacial? Disponível em: [http://ciencia.hsw.uol.com.br/relatividade-especial2.htm]
NASA. Ideas based on what we´d like to achieve. Disponível em: [http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/ideachev.html]
WHITE, Harold. Warp Field Mechanics 101. Disponível em: [http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110015936_2011016932.pdf]

Comentários

Postagens mais visitadas