Viajar no tempo - reflexao cientifica

E se fosse possível construir uma máquina que pudesse transportar um ser humano através do tempo?
Será isso credível?
Há uma centena de anos poucas pessoas acreditavam ser possível a humanos viajar através do espaço exterior. A viagem no tempo, como a viagem no espaço, era meramente ficção científica. Hoje os voos espaciais são quase vulgares. Será que um dia a via­gem no tempo se tornará também vulgar?
A viagem no tempo é certamente fácil de considerar. Entra-se na máquina do tempo, carrega-se nalguns botões e sai-se de novo, não em qualquer outro lugar, mas em qualquer outro tempo — outro tempo completamente. Os escritores de ficção científica exploraram este tema muitas vezes desde que H. G. Wells abriu o caminho com a sua famosa história A Máquina do Tempo. As audiências bri­-tâ­nicas vibraram com as aventuras do Senhor do Tempo, o Dr. Who, e as suas atraentes acompanhantes. Os filmes de Hollywood, como Regresso ao Futuro e Linha-do-Tempo, parecem mostrar que é tudo muito simples.
Assim, poderá isso tornar-se realidade? Será a viagem no tempo uma possibilidade científica?
Basta um momento de reflexão para revelar algumas questões perturbadoras. Onde estão exactamente o passado e o futuro? Seguramente, o passado desapareceu e não pode ser recuperado, en­quanto o futuro ainda não começou a ser. Como pode uma pessoa ir para um mundo que não existe? Mas, mesmo deixando estes problemas de lado, o que fazer dos inevitáveis paradoxos que surgem de visitar o passado e mudá-lo? O que é que isso faz ao presente? E, se a viagem no tempo fosse viável, onde é que estão todos os turistas vindos do futuro, regressados para observarem, por curiosidade, a sociedade do século xxi?
Não há dúvidas de que a viagem no tempo levanta sérios problemas, mesmo aos físicos acostumados a pensarem em conceitos fan­-tásticos, como antimatéria e buraconegros. Mas talvez tal aconteça por­que estamos a considerar o tempo de forma errada. Afinal, o nosso conceito de tempo alterou- -se dramaticamente ao longo dos anos. Nas culturas antigas estava associado a processo e mudança e enraizado nos ciclos e ritmos da na­-tureza. Mais tarde, Sir Isacc Newton adoptou um ponto de ­vista mais abstracto e mecanicista. «Tempo absoluto, verdadeiro e matemá­tico, fluindo igualmente sem relação com qualquer coisa externa» foi a forma como o exprimiu, tendo esta noção sido aceite entre os cien­tistas durante duzentos anos.
Todos supuseram, sem o questionarem, que, qualquer que fosse a definição preferida, o tempo é o mesmo em todo o lado e para todas as pessoas. Por outras palavras, é absoluto e universal. Na verdade, podemos sentir passar o tempo diferentemente conforme a nossa disposição, mas o tempo é simplesmente o tempo. A serventia de um relógio é passar ao lado das distorções mentais e registar, objectivamente, o tempo. Neste ponto de vista está implí­cito que o tempo pode ser cortado em três partes: passado, presente e futuro. O presente — agora — é suposto ser o momento rápido da verda­deira realidade, com o passado banido para a história — uma memó­ria meramente sombria — e o futuro ainda nebuloso e sem forma. E esse agora todo-importante considera-se ser o ­mesmo momento através do universo: o seu agora e o meu agora são idênti­cos onde quer que estejamos e seja o que for que estejamos a fazer.
Tal é a imagem que o senso comum faz do tempo, aquela que usamos na vida quotidiana. Poucas pessoas pensam no tempo de forma diferente. Mas estão erradas — profunda e seriamente erradas.
Que não podiam estar certas tornou-se aparente no princípio do século xx. O crédito para expor as falhas da noção vulgar do tempo está largamente associado ao nome de Albert Einstein e à teoria da relatividade. De uma assentada, o trabalho de Eisntein demoliu o ponto de vista de Newton tanto do espaço como do tempo, tornando sem sentido a divisão do tempo em passado, presente e futuro e abrindo o caminho para as viagens no tempo.
A teoria da relatividade tem quase um século de existência.
Após a publicação da chamada teoria restrita (especial) em 1905, esta foi aceite pelos físicos quase imediatamente. Ao longo de déca­das foi exaustivamente testada em muitas experiências. Hoje a comu­nidade científica é unânime na aceitação de que «o tempo é relativo» e de que a noção do senso comum de um tempo absoluto, com um «agora» universal, é uma ficção. Todavia, entre o público, em geral, a relatividade do tempo ainda é recebida como um choque. Parece que muitas pessoas ainda nem ouviram falar disso. Algumas recusam-se terminantemente a acreditar nisso quando são informadas, não obstante uma evidência experimental claríssima.
Nos capítulos seguintes veremos como a teoria da relatividade implica que uma forma limitada de viagem no tempo é certamente possível, enquanto uma viagem sem restrições — para qualquer época, passada ou futura — pode estar também nos limites do possível. Se isto parece difícil de aceitar, recordemos o famoso dito de J. B. S. Haldane: «O universo não é só mais estranho do que pensamos, é mais estranho do que podemos pensar.»
Como visitar o futuro
O tempo não é definitivamente definido.
Albert Einstein
Num sentido óbvio somos todos viajantes no tempo. Se nada fizermos, seremos arrastados inexoravelmente para o futuro ao passo solene de um segundo em cada segundo. Mas isto tem um interesse limitado. Uma verdadeiro viajante no tempo necessita de dar um salto em frente, dramaticamente, no tempo e de alcançar o futuro mais cedo do que outra pessoa qualquer.
Será isto possível?
Na verdade, é. Os cientistas não têm dúvidas de que é possível construir uma máquina do tempo para visitar o futuro. E conhecem a fórmula há já quase um século.
Tempo e movimento
Foi em 1905 que Albert Einstein, pela primeira vez, demonstrou a possibilidade de viajar no tempo. Conseguiu-o demolindo a imagem do tempo dada pelo senso comum, que datava de Newton, e substituindo-a pelo seu próprio conceito de tempo relativo.
Einstein tinha 26 anos quando publicou a sua teoria da relativi­dade «restrita» (especial). Não era o sábio fumador de cachimbo desma­zelado, com cabelo grisalho des­pen­teado, que servia de modelo a muitos professores tresloucados, mas um jovem garboso, de fato completo, que trabalhava no gabinete de patentes da Suíça. Nos seus tempos livres, o jovem Einstein estudava a forma como a luz se move. Ao fazê-lo, observou uma inconsistência entre o movimento da luz e o dos objectos materiais. Usando apenas a matemática do ensino secundário, demonstrou que, se a luz se movimentasse da forma como os físicos supunham, a ideia simples de Newton sobre o tempo devia estar equivocada.
Os pormenores do raciocínio que levam do movimento da luz a esta espantosa conclusão acerca do tempo têm sido discutidos exaustivamente e não há necessidade de os considerar aqui. O que importa para os nossos objectivos é a conclusão principal da teoria da relatividade restrita, que é
O tempo é elástico.
Pode ser esticado ou encolhido.
Como? Simplesmente movendo-nos muito depressa.
O que é que se entende precisamente por «esticar o tempo»? Deixem-me expor isto com mais cuidado. Segundo a teoria da ­relatividade restrita, a duração exacta do intervalo de tempo entre dois acontecimentos especificados dependerá do modo como o observador está a movimentar-se. O intervalo entre duas badaladas do meu relógio pode ser uma hora quando estou sentado em repouso na minha sala de estar, mas será menos de uma hora se o passo a mover-me de alguma forma.
Para exprimir a mesma coisa de uma maneira mais prática: suponhamos que tomo uma avião em Lisboa e voo para o Rio de Janeiro e volto, enquanto o leitor permanece no aeroporto da Portela. Então a duração da viagem para mim não é a mesma que para o leitor. De facto, é consideravelmente menor para mim.
À partida têm de se considerar dois pontos. Em primeiro lugar, não estou a falar da aparente duração da viagem. A sua experiência de ficar aborrecido no aeroporto com as horas a arrastarem-se peno­samente, enquanto eu estou divertido a ver filmes no avião, não é o efeito que está aqui a ser discutido. O tempo mental é um tópico fascinante em psicolo­gia, mas estou a referir-me ao tempo físico, a espécie que se mede com relógios inanimados. O segundo ponto é que a discrepância do tempo para o exemplo dado é minúscula — apenas algumas centenas de milionésimas de segundo —, demasiado pequena para ser notada por um ser humano; contudo, é mensurável pelos relógios modernos.
Isto é muito semelhante ao que os físicos Joe Hafele e Richard Keating fizeram em 1971. Colocaram relógios atómicos precisos em aviões, viajaram com eles em volta do mundo e compararam as suas indicações com as de relógios idênticos deixados em terra. Os resultados foram conclusivos: o tempo passava mais devagar no avião do que no laboratório e, assim, quando terminou a experiência, os relógios voadores estavam 59 nanossegundos atrasados rela­tivamente aos que tinham ficado em terra — exactamente o valor previsto pela teoria de Einstein.
Porque o seu tempo e o meu tempo ficam desfasados se nos movemos diferentemente, não pode haver, obviamente, um tempo universal, absoluto, como supunha Newton. Falar do tempo não faz sentido. O físico tem de perguntar: tempo de quem?
Embora a experiência de Hafele-Keating seja historicamente significativa, não é da massa de que é feita a ficção científica: uma distorção (deformação) do tempo de 59 nanossegundos não chega para uma aventura. Para obtermos um efeito realmente grande ­temos de nos movimentar muito depressa. O padrão de referência, aqui, é a velocidade da luz, uns espantosos 300 000 quilómetros por segundo. Quanto mais perto da velocidade da luz se viajar, maior será a distorção-do-tempo.
Os físicos chamam à retardação do tempo pelo movimento ­efeito de dilatação do tempo. Pense numa velocidade. Divida pela velocidade da luz. Leve ao quadrado. Subtraia de 1. Extraia a raiz qua­-drada. A resposta é... a fórmula de dilatação do tempo de Einstein! Este é um gráfico do «factor retardativo», ou factor de retardação. Note-se como o gráfico mostra o factor de dilatação em função da velocidade e começa a alterar-se lentamente para, depois, mergulhar à medida que se aproxima da velocidade da luz. Para metade da velocidade da luz, o tempo é 13% mais lento; para 99% é 7 vezes mais lento — 1 minuto fica reduzido a 8,5 segundos.
Tecnicamente, a distorção-do-tempo torna-se infinita quando se alcança a velocidade da luz. Este é um sinal de perigo. De facto, diz-nos que um corpo material normal não pode alcançar a velocidade da luz. Há uma «barreira da luz» que nunca pode ser ultrapassada. A regra nada-mais-rápido-do-que-a-velocidade-da-luz é um dos resultados-chave da teoria da relatividade:
Nada pode ultrapassar
a barreira da luz.
Isto inclui não apenas corpos materiais, mas também ondas, perturbações de campos, influências físicas de qualquer espécie, o que destrói a credibilidade de uma quantidade enorme de ficção científica porque, embora seja muito rápida, a luz ainda demora muito tempo a cobrir as distâncias interestelares. A estrela mais próxima, por exemplo, está a cerca de 4 anos-luz de distância, o que significa que a luz vinda da Terra demora cerca de quatro anos a chegar lá. A galáxia da Via Láctea tem cerca de 100 000 anos-luz de amplitude. A administração de um império galáctico seria um processo muito demorado.
Contudo, pode haver alguma compensação. Como o tempo é alongado pela velocidade, as viagens interestelares pareceriam mais rápidas aos astronautas do que aos que ficassem na Terra no controlo das missões. Numa nave espacial que viajasse a 99% da velo­cidade da luz, uma viagem através da galáxia seria completada em apenas 14 000 anos. A 99,99% da velocidade da luz, o ganho seria ainda mais espectacular: a viagem duraria apenas 1400 anos. Se fosse possível atingir 99,999 999% da velocidade da luz, a viagem poderia ser completada no tempo de vida de uma pessoa.
Estas velocidades estão muito para além da tecnologia actual das naves espaciais. (A nossa melhor nave espacial alcança uns magros 0,01% da velocidade da luz.) Mas há objectos que viajam a velocidades muito próximas da velocidade da luz. São partículas subatómicas, como raios cósmicos e fragmentos ató­micos emitidos em desintegrações radioactivas ou acelerados propositadamente em gigantescos «aceleradores de partículas». É possível observar grandes dilatações do tempo usando estas partículas como simples reló­gios. O acelerador de partículas conhecido como LEP (Large Electron Positron), no laboratório do Centre Euro­péenne pour la Recherche Nucléaire (CERN), próximo de Genebra, pode acelerar electrões até 99,999 999 999% da velocidade da luz. Isto é tão rápido que a velocidade do som é, comparativamente, um passo de caracol. A esta velocidade alcançam-se factores de distorção-do- -tempo próximos de um milhão. Mesmo assim, isto é insignificante quando comparado com factores de distorção de milhares de milhões experimentados por algumas partículas de raios cósmicos.
Numa série de medições cuidadosamente realizadas no CERN em 1966 foram postas a circular dentro de um pequeno acelerador algumas partículas chamadas muões para testar com grande precisão a dilatação do tempo de Einstein. Os muões são instáveis e decaem com uma semivida conhecida. Um muão em cima de uma mesa desintegra-se, em média, em cerca de dois microssegundos. Mas, movendo-se dentro do acelerador a 99,7% da velocidade da luz, a vida média do muão foi alargada por um factor de 12.

O efeito dos gémeos
Para se discutir o efeito do movimento sobre o tempo utiliza-se muitas vezes a parábola dos gémeos, que é mais ou menos esta. Os gémeos Ana e José decidem testar a teoria de Einstein. Assim, a Ana embarca numa nave espacial em 2002 e lança-se a 99% da velocidade da luz para uma estrela próxima situada a 10 anos-luz de distância. O José fica em casa. Ao alcançar o seu destino, a Ana dá a volta e regressa imediatamente a casa à mesma velocidade. O José verifica que a duração da viagem da Ana foi um pouco mais de vinte anos terrestres. Mas a Ana experimenta o tempo de forma diferente. Para ela, a viagem durou menos de três anos, de modo que, quando regressa à Terra, constata que a data aqui é 2022 e que o José é dezassete anos mais velho do que ela. A Ana e o José não são agora gémeos com a mesma idade. Com efeito, a Ana foi transportada dezassete anos para o futuro do José. Com uma velocidade suficientemente alta, pode «saltar-se» para qualquer data no futuro.
Como usar a gravidade para viajar no futuro
A velocidade é apenas um dos métodos para a distorção-do-tempo. Outro é a gravidade. Muito cedo, logo em 1908, Einstein começou a alargar o âmbito da sua teoria da relatividade restrita para incluir os efeitos da gravidade. Usando outro engenhoso argumento acerca da luz, chegou à notável conclusão de que
A gravidade retarda o tempo.
Não chegou a uma conclusão até 1915, quando apresentou a chamada teoria da relatividade generalizada. Este trabalho alargou a teoria restrita (especial), publicada em 1905, de forma a incluir os efeitos da gravidade sobre o tempo e também sobre o espaço.
Colocando os valores numéricos na equação de Einstein, mostra-se que a gravidade da Terra faz com que os relógios percam um microssegundo em cada trezentos anos. Isto leva à curiosa previsão de que
O tempo anda mais depressa
no espaço.
Mas não tanto que um astronauta se dê conta disso. (Ganhar-se--ia cerca de um par de milissegundos passando seis meses a bordo da Estação Espacial Internacional.) Todavia, os físicos podem facilmente medir o efeito usando relógios rigorosos. Em 1976, Robert Vessot e Martin Levine, a partir da Virgínia Ocidental, fizeram voar um relógio de maser de hidrogénio no espaço cujas indicações foram acompanhadas rigorosamente da terra. Como se esperava, o relógio transportado no foguetão ganhou cerca de 0,1 microssegundos antes de se despe­nhar no oceano Atlântico um par de horas depois.
Existe até uma diferença diminuta entre a parte de baixo e o topo de um edifício. Em 1959 foi realizada uma experiência na Universidade de Harvard para medir o factor de distorção-do-tempo no cimo de uma torre com 22,5 m de altura. Foi detectado um efeito de retardação de 0,000 000 000 000 257% utilizando um processo nuclear extremamente rigoroso. Pode considerar-se pequeno, mas o valor medido confirmou a previsão de Einstein. Ninguém ficou realmente surpreendido com este resultado, pois os físicos, desde há muito, aceitavam o efeito da gravidade sobre o tempo.
Se fosse possível reduzir por artes mágicas para metade o diâme­tro da Terra (permanecendo igual a sua massa), a gravidade à superfície seria duas vezes maior, como o seria a distorção-do-tempo. Se continuássemos a compressão, o efeito aumentaria. Quando o raio atinge o valor crítico de 0,9 cm, o tempo «pára». Nada pode escapar! O gráfico mostra o «factor de retardação» para um relógio à superfície de uma bola que se contrai. Observe-se como a distorção se torna infinita (isto é, o tempo tende para zero) quando a bola fica com o tamanho de uma ervilha.
Naturalmente, comprimir toda essa matéria até que ela fique reduzida a um volume de 1 cm3 é algo só imaginável. Mas, na ver­-dade, ocorrem compressões espantosas em astrofísica. Por ­exemplo, quando as estrelas esgotam o seu combustível, contraem-se especta­cularmente sob a acção do próprio peso, terminando numa pequena fracção do seu tamanho original. Algumas grandes estrelas, com efeito, implodem muito subitamente e formam bolas em rotação não muito maiores do que Lisboa mas com massas maiores do que a do Sol (cerca de 2000 biliões de biliões de toneladas). A ­gravidade dessas estrelas colapsadas é tão grande que mesmo os átomos são esmagados, formando-se neutrões, pelo que são chamadas «estrelas de neutrões». Um desses objectos situa-se na constelação do Touro, profundamente imerso numa nuvem irregular de gás em expansão conhecida como nebulosa do Caranguejo. A nebulosa contém os restos fragmentados de uma estrela gigantesca cuja explosão foi relatada por cronistas chineses em 1054.
Oa astrónomos descobriram muitos destes objectos e determinaram que a gravidade nas respectivas superfícies é suficientemente grande para causar distorções-do-tempo consideráveis. Um relógio numa estrela típica de neutrões terá um tiquetaque com uma fre­quência de 30% menor do que na Terra. Assim, se pudéssemos situar-nos próximo de uma estrela de neutrões (não é uma proposta muito prática, admitimo-lo), conseguir-se-ia uma máquina do ­tempo já preparada para viajar para o futuro. Sete anos passados ali corresponde­riam a dez anos na Terra.
Se pudéssemos olhar para a Terra a partir da superfície de uma estrela de neutrões, veríamos os acontecimentos terrestres desenrolarem-se a velocidades maiores, como uma gravação de vídeo que fizéssemos avançar com grande velocidade. No entanto, os acontecimentos nas proximidades parecer-nos-iam normais. Não teríamos a sensação de estarmos a viver num mundo a grande velocidade ou de o tempo mental passar por nós a fluir desconcertantemente.
Tudo isto será verdade? É, com certeza. Há um par de estrelas de neutrões na constelação da Águia que estão a girar uma em torno da outra, emitindo sinais de rádio que permitiram aos astrónomos confirmar, com grande precisão, os efeitos da distorção-do-tempo previstos pela teoria da relatividade generalizada.

(Texto retirado do livro de Paul Davies "Como construir uma máquina do tempo" publicado pela gradiva e custa 8,55 €) - não tenho comissao nos livros