Viajando mais rápido que a Luz

Alcançar grandes velocidades é um dos objetivos que vêm sendo buscados pelos laboratórios das agências espaciais desde o início da exploração espacial. Atualmente, a maior velocidade que pode ser atingida por alguma coisa no universo teoricamente é a velocidade da luz (299.792.458 metros por segundo), de acordo com as equações de Einstein, juntamente com o auxílio dos trabalhos de Lorentz, Michelson e Morley.

O laboratório do CERN (Organização Europeia para Pesquisa Nuclear) também conhecido como LHC (Grande Colisor de Hádrons) é responsável por desenvolver pesquisas e experimentos que forçam partículas subatômicas a atingir velocidades próximas à da luz. No entanto, a grande façanha de atingir a mesma velocidade que a luz ainda parece ser um sonho distante.

Se fossemos capazes de construir uma espaçonave que se aproximasse da velocidade da luz e embarcarmos para fazer uma viagem pelo universo, a realidade como conhecemos sofreria grandes mudanças, o que Einstein chamou de dilatação do espaço e do tempo. Resumidamente, o tempo dentro da nave passaria mais lentamente, além disso, o formato da nave, assim como tudo que está dentro, também seria modificado, tornando-se achatado como se a nave estivesse sendo prensada, como mostra na figura 1.

Figura 1: Espaçonave se aproximando da velocidade da luz.

Mas não se preocupe, dentro da nave essa mudança seria imperceptível. Além disso, a massa da nave, assim como sua energia, iria aumentar. A visão que teríamos ao olhar pela janela é a de um universo com passagem de tempo acelerada. Os eventos do universo fora da nave iriam acontecer mais rapidamente. Os tripulantes da nave estariam caminhando não só pelas 3 dimensões espaciais mas também por uma quarta dimensão de tempo, em direção ao futuro. A impressão que teríamos ao sair da nave é de termos viajado para o futuro.

Agora o caso de atingir de fato a velocidade da luz é considerado impossível, pois a nave acumularia energia infinita e massa infinita, de acordo com as equações da relatividade especial, o que viola as leis da física, além disso a nave se desintegrará no processo. No entanto, uma equipe de físicos das universidades de Varsóvia (Polônia) e Oxford (Reino Unido) realizaram uma descoberta que muda esta concepção, e nos apresenta a possibilidade de ultrapassar a velocidade da luz.

O espaço tridimensional que conhecemos ganhou uma quarta dimensão, o tempo, quando Einstein redefiniu completamente a maneira como percebemos o espaço e o tempo, passando a ser conhecido hoje como o espaço-tempo. O professor Andrzej Dragan, da Universidade de Varsóvia cita "Na teoria especial da relatividade, formulada em 1905 por Albert Einstein, o tempo e o espaço diferem apenas no sinal em algumas das equações".

A teoria da relatividade de Einstein foi baseada em duas teorias, princípio da relatividade de Galileu e a constância da velocidade da luz. A teoria da relatividade restrita foi construída por Einstein a partir de dois importantes postulados: "as leis da física são as mesmas em todos os sistemas de referência inercial" e "a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para qualquer referencial inercial".

Dragan argumenta que, segundo o primeiro princípio, assumimos que em todo sistema inercial as leis da física são as mesmas e todos observadores inerciais são iguais, normalmente esse princípio se aplica a observadores que se movem em relação um ao outro em uma velocidade menor do que a velocidade da luz, mas não há razão fundamental para que observadores que se movem com velocidades superiores à velocidade da luz não devam estar sujeitos a ela.

Os físicos envolvidos nesse pensamento consideraram o caso de observadores em um espaço-tempo que consiste em uma dimensão espacial e outra temporal. Partindo do conceito de espaço-tempo que conhecemos hoje como três dimensões espaciais e uma dimensão temporal, a equipe de físicos tem que apenas uma dimensão, do ponto de vista do observador superluminal, mantém um caráter espacial, aquele ao longo do qual as partículas podem se mover. "As outras três dimensões são dimensões de tempo" explica o professor Dragan. "Do ponto de vista de tal observador, a partícula 'envelhece' independentemente em cada um dos três tempos. Mas, da nossa perspectiva, como pobres mortais, parece um movimento simultâneo em todas as direções do espaço, ou seja, a propagação de uma onda esférica quântica associada a uma partícula" comenta o professor Krzysztof Turzynski.

Se incluímos observadores superluminais na descrição dessa realidade, precisamos levar em conta a criação de uma nova definição de velocidade e essa nova versão deve respeitar o postulado de Einstein da constância da velocidade da luz no vácuo, mesmo para esses observadores citados, eles observarão o nosso mundo de uma forma onde as partículas começam a se mover ao longo de muitas trajetórias ao mesmo tempo, em vez de por uma trajetória de cada vez, todas as partículas, portanto, parecem ter propriedades extraordinárias.

Embora alguns defendam que superar a velocidade da luz é possível, talvez isso já seja assunto para uma Nova Física.

REFERÊNCIAS:

[1] GIBBIS, Philip. Why is c the symbol for the speed of light?. UC Riverside Department of Mathematics. Disponível em: <https://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/c.html>. Acesso em 27, Janeiro de 2023.

[2] Como você verá o universo se viajar na mais rápido que a luz?. Inovação Tecnológica, 2023. Disponível em: <https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=como-voce-vera-universo-se-viajar-mais-rapido-luz&id=010130221230>. Acesso em: 30, janeiro de 2023.

[3] NUSSENZVEIG, H. Moysés. Curso de física básica: ótica, relatividade e física quântica.São Paulo: E. Blücher, 2002