A ideia de que poderíamos voltar no tempo para mudar o passado tornou-se uma das técnicas preferidas em filmes, literatura e séries de televisão. Harry Potter, De Volta para o Futuro, O Dia da Marmota e muitos outros filmes nos prometeram a oportunidade de re-selecionar nosso passado. Para a maioria das pessoas, essa oportunidade continuará sendo fantástica, porque todas as leis da física indicam que avançar no tempo é inevitável e necessário. Houve até um paradoxo na filosofia que ressalta o absurdo dessa possibilidade: se a viagem no tempo fosse possível, você poderia voltar no tempo e matar seu avô antes mesmo de seus pais se conhecerem, eliminando assim a possibilidade de sua própria existência. Por muito tempo, acreditou-se que não havia caminho de volta. Mas, graças às propriedades intrigantes do espaço e do tempo na teoria geral da relatividade de Einstein, viajar no tempo pode ser possível, diz o físico Ethan Siegel.
Uma ilustração do universo inicial da espuma quântica, em que as flutuações quânticas se manifestam em escalas menores. Flutuações de energia positiva e negativa podem criar pequenos buracos de minhoca quânticos.
Vamos começar com a ideia física de um buraco de minhoca. No universo conhecido nas menores escalas, pequenas flutuações quânticas aparecem na estrutura do espaço-tempo. Isso inclui flutuações de energia em direções positivas e negativas, que geralmente ocorrem muito próximas umas das outras. Uma flutuação de energia forte, densa e positiva pode criar um espaço curvo de uma certa maneira, e uma flutuação de energia forte, densa e negativa irá dobrar o espaço no sentido oposto. Se você conectar essas duas regiões de curvatura, obterá - brevemente - um buraco de minhoca quântico. Se o buraco de minhoca durar o suficiente, você pode tentar passar uma partícula por ele para que desapareça instantaneamente em um lugar no espaço-tempo e apareça em outro.
Gráfico matemático preciso do buraco de minhoca Lorentziano. Se uma extremidade de um buraco de minhoca for construída com massa / energia positiva e a outra com massa / energia negativa, o buraco de minhoca se tornará atravessável.
Aumentar tudo isso, por exemplo, e permitir que um humano passe por um buraco de minhoca, requer algum trabalho. Embora todas as partículas conhecidas em nosso Universo tenham energia positiva e massa positiva ou zero, é possível que partículas com massa e energia negativas existam dentro da estrutura da relatividade geral. Claro, não os encontramos ainda, mas se você acredita nos físicos teóricos, não há nada que exclua a possibilidade de sua existência.
Se uma substância com massa e energia negativas existir, criar um buraco negro supermassivo e sua contraparte com massa e energia negativas, e então combiná-los, criará um buraco de minhoca percorrível. Não importa o quão longe você separe os dois desses objetos sobrepostos, se eles tiverem massa e energia suficientes - tanto positiva quanto negativa - a conexão instantânea permanecerá. Tudo isso é ótimo para viagens instantâneas pelo espaço. Mas e quanto ao tempo? E é aqui que as leis da relatividade especial entram em jogo.
De acordo com a lei da relatividade especial, as partes fixas e móveis envelhecem em taxas diferentes.
Se você viaja próximo à velocidade da luz, experimenta um fenômeno conhecido como dilatação do tempo. Seu movimento no espaço e o movimento no tempo estão ligados pela velocidade da luz: quanto mais rápido você se move no espaço, mais devagar no tempo. Imagine que você tem um destino a 40 anos-luz de distância e pode viajar a uma velocidade incrível: mais de 99,9% da velocidade da luz. Se você embarcar em uma nave, viajar até uma estrela quase à velocidade da luz, depois parar, dar meia-volta e retornar à Terra, algo estranho será encontrado.
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Devido à redução do tempo e da duração, você pode chegar ao seu destino em apenas um ano e retornar em outro ano. Mas 82 anos se passarão na Terra. Todo mundo que você conhece vai ficar muito velho. É assim que a viagem no tempo é fisicamente possível: você viaja para o futuro, e a viagem no tempo dependerá apenas de seu movimento no espaço.
A viagem no tempo é possível? Com um buraco de minhoca grande o suficiente, por exemplo criado por dois buracos negros supermassivos (massas e energias positivas e negativas), poderíamos tentar.
Se você construir um buraco de minhoca como o que descrevemos acima, a história mudará. Imagine que uma extremidade de um buraco de minhoca ficará imóvel, por exemplo, em algum lugar próximo à Terra, enquanto a outra viajará a uma velocidade próxima da luz. Após um ano de movimento rápido de uma das pontas do buraco de minhoca, você passa por ele. O que acontece depois?
Bem, o ano será diferente para todos, especialmente se todos se moverem no tempo e no espaço de forma diferente. Se estivermos falando das mesmas velocidades de antes, o fim "móvel" do buraco de minhoca envelhecerá 40 anos, mas o fim "calmo" - apenas 1 ano. Entre na extremidade relativística do buraco de minhoca e chegue à Terra apenas um ano após a criação do buraco de minhoca, e você mesmo envelhecerá 40 anos.
Se há 40 anos alguém criou um par de buracos de minhoca emaranhados e os enviou em uma jornada semelhante, eles poderiam entrar em um deles hoje, em 2017, e viajar para 1978. O único problema é que você mesmo não poderia estar neste lugar em 1978; você tinha que estar em uma das extremidades do buraco de minhoca ou viajar pelo espaço para alcançá-lo.
Viagem warp vista pela NASA. Se você criar um buraco de minhoca entre dois pontos no espaço, de modo que um buraco se mova relativisticamente em relação ao outro, os observadores que passarem por ele envelhecerão de maneira diferente.
E, a propósito, essa forma de viagem no tempo também proíbe o paradoxo do avô! Mesmo se o buraco de minhoca tivesse sido criado antes de seus pais serem concebidos, não havia como você ter aparecido na outra extremidade do buraco de minhoca cedo o suficiente para viajar no tempo e encontrar seu avô antes daquele momento crucial. Na melhor das hipóteses, você poderia levar seu pai e sua mãe recém-nascidos a bordo de um navio, alcançar a outra extremidade do buraco de minhoca, deixá-los amadurecer, envelhecer, conceber você e depois viajar de volta pelo buraco de minhoca por conta própria. Então você conhecerá seu avô no auge, mas tecnicamente será na época em que seus pais nasceram.
O universo dá rédea solta às coisas mais inusitadas. Especialmente se massa e energia negativas realmente existirem no Universo e puderem ser controladas. Mas viajar no tempo é algo completamente fora do comum. Devido às estranhezas da relatividade geral e especial, a viagem ao passado pode não ser possível apenas na ficção.
