Sobre massa negativa, viagem no tempo e alienígenas

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Por Avi Loeb
Em 1957, o astrofísico Herman Bondi escreveu um artigo no qual considerava a possível existência de uma massa negativa na teoria da gravidade de Albert Einstein. Uma massa negativa repeliria uma massa positiva para longe dela.

Crédito da imagem ilustrativa: n3m3/playground.com

Dado isso, um par de massas positivas e negativas poderiam acelerar juntas até a velocidade da luz. A massa negativa afastaria a massa positiva que, por sua vez, puxaria a massa negativa para o passeio. A dupla em fuga aceleraria indefinidamente, sem qualquer necessidade de combustível ou sistema de propulsão. A conservação de energia não seria violada porque a soma das duas massas é zero.

No entanto, numa discussão recente que tive com o meu brilhante colaborador, Mark Hertzberg, concordamos que a existência de uma massa negativa na natureza permitiria uma máquina do tempo na qual se poderia visitar o passado. A razão é simples. Uma massa positiva atrasa a chegada da luz que passa perto dela, como reconheceu num artigo seminal do meu ilustre colega, Irwin Shapiro.

O “atraso de tempo de Shapiro” perto de uma massa positiva inverte o sinal e se transforma em um “avanço de tempo de Shapiro” perto de uma massa negativa. Se o remetente estiver se movendo suficientemente próximo da velocidade da luz, o avanço do tempo de Shapiro significaria que um sinal de luz pode ser refletido em um espelho e chegar de volta ao remetente quando o relógio do remetente mostrar uma hora anterior ao tempo de transmissão original do mesmo sinal. Efetivamente, o avanço no tempo de Shapiro equivale à comunicação com uma partícula mais rápida que a luz, o que viola a causalidade. Dentro da gravidade de Einstein, o termo técnico para uma máquina do tempo deste tipo é uma “curva fechada semelhante ao tempo”.

Dentro da estrutura padrão da gravidade de Einstein, uma massa negativa permitiria que os filhos impedissem os seus pais de lhes dar à luz, uma inconsistência lógica. As máquinas do tempo também podem ser criadas por buracos de minhoca percorríveis que, como Stephen Hawking reconheceu num artigo seminal sobre “proteção cronológica” de 1992, também requerem energia negativa. O resumo do artigo de Hawking começa com a frase: “Foi sugerido que uma civilização avançada poderia ter a tecnologia para distorcer o espaço-tempo de modo que curvas fechadas semelhantes ao tempo aparecessem, permitindo viagens ao passado”, e conclui com a frase: “Estes resultados fortemente apoiam a conjectura de proteção cronológica: as leis da física não permitem o aparecimento de curvas fechadas semelhantes ao tempo”. A conclusão de Hawking foi apoiada num artigo subsequente de Bernard Kay, Marek Radzikowski e Bob Wald, mas o veredito final sobre a sua validade aguarda uma melhor compreensão da gravidade quântica.

Se as máquinas do tempo estiverem ausentes, quais são as distorções mais extremas do espaço-tempo que o nosso Universo apresenta?

Na gravidade de Einstein, a Terra orbita o Sol porque o Sol curva o espaço. Uma analogia é oferecida pela superfície de um trampolim que é curvado por uma bola de boliche, fazendo com que uma bola de gude com a velocidade adequada se mova em círculo ao redor da bola mais pesada. Remover a bola de boliche soltaria a bola de gude em uma trajetória reta no trampolim plano. Da mesma forma, descartar o Sol libertaria a Terra em um caminho reto em direção ao espaço interestelar.

A curvatura do espaço-tempo criada pelo Sol em nossa localização é caracterizada por uma escala de comprimento que é igual ao inverso da raiz quadrada de (GM/r³c²), onde G é a constante de Newton, M é a massa do Sol, r é a separação Terra-Sol e c é a velocidade da luz. Inserir os números relevantes produz um comprimento de curvatura de 10.000 vezes a separação Terra-Sol. Outra maneira de derivar esse número é reconhecer que a velocidade da Terra em torno do Sol é 10.000 menor que a velocidade da luz, c.

Outros objetos astrofísicos exibem uma curvatura do espaço-tempo mais forte em uma escala de comprimento mais curta. As maiores distorções do espaço-tempo são esperadas perto de um buraco negro. Limitando a nossa atenção à região acessível fora do horizonte de eventos, o comprimento desta curvatura aumenta proporcionalmente à massa do buraco negro. Os buracos negros mais massivos do Universo têm uma massa de dez bilhões de massas solares e uma escala de curvatura de 1.000 vezes a separação Terra-Sol. O comprimento da curvatura diminui bilhões de vezes para buracos negros ou estrelas de nêutrons formadas a partir do colapso de estrelas massivas.

Qual é a maior curvatura do espaço-tempo que observamos até agora no Universo? Corresponde a uma escala de comprimento de cerca de 24 quilômetros, o tamanho de uma grande cidade na Terra, e é realizado na superfície de estrelas de neutrons que transportam cerca de duas vezes a massa do Sol em densidade nuclear.

A mesma curvatura do espaço-tempo caracteriza um núcleo atômico porque tem a mesma densidade de matéria que uma estrela de nêutrons. Mas um comprimento de curvatura de 24 quilômetros é 19 ordens de grandeza maior do que o tamanho de um núcleo atômico e, portanto, não tem significado quando os núcleos são colididos uns com os outros no Grande Colisor de Hádrons do CERN.

Concluindo, com base em tudo o que sabemos a partir de observações ou teoria dentro do modelo padrão da física, massas negativas são proibidas pela mesma razão que máquinas do tempo não são permitidas. Se os alienígenas fossem capazes de criar massas negativas e usá-las para viajar, então também teriam sido capazes de viajar de volta no tempo.

Se a viagem no tempo fosse viável, então as futuras gerações de físicos da gravidade quântica poderiam ter visitado a Terra e reescrito a nossa história como desejassem. Por exemplo, poderiam ter matado Adolf Hitler e permitido que seis milhões de judeus prosperassem na Europa entre 1939-1945. O fato de isto nunca ter acontecido sugere que ou as máquinas do tempo nunca serão construídas no nosso futuro ou que os seus criadores não têm interesse em salvar vidas humanas.

(Fonte)


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