Problemas com o motor de dobra, capitão

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“Mostramos como … é possível modificar o espaço-tempo de forma a permitir que uma espaçonave viaje a uma velocidade arbitrariamente grande. Através de uma expansão puramente local do espaço-tempo atrás da espaçonave e uma contração oposta a ela, movimento acima da velocidade da luz … é possível. A distorção resultante lembra o ‘motor de dobra espacial‘ da ficção científica. No entanto, assim como ocorre com buracos de minhoca, matéria exótica será necessária para gerar uma distorção de espaço-tempo como a discutida acima”.

É como o físico Miguel Alcubierre definiu de forma tão sucinta idéias tão cheias de esperança e significado para a Humanidade. Afinal, era o sumário de seu paper científico publicado em 1994, e sumários devem ser sucintos. Ainda que informem como as mais tresloucadas fantasias espaciais seriam possíveis. Cruzar a Galáxia em uma Enterprise se tornava algo fisicamente plausível, distanciando-se do reino dos unicórnios rosa voadores e se aproximando do mundo em que pagamos nossas contas.

Provar que a viagem acima da velocidade luz é possível é extremamente importante quando uma das mais famosas – e também verificadas – teorias científicas do século passado, nada menos que a famosa Teoria da Relatividade, sugere o contrário. À medida que uma partícula é acelerada ela ganha energia, que equivale a massa. Quanto mais rápido, maior massa, e mais difícil se torna ganhar mais velocidade. Neste jogo onde quem corre mais rápido se torna cada vez mais pesado, para chegar à velocidade luz seria necessária uma energia infinita. Ultrapassá-la seria impossível.

O motor de dobra dribla esta limitação com o que aparenta ser uma brecha no regulamento da corrida. Mal comparando, o regulamento não impõe essas limitações ao pano sobre o qual se está correndo. Estique o pano atrás de você, encolha o pano à sua frente. Dobre o espaço-tempo com seu warp drive, seu motor de dobra. Viole o limite de velocidade sem violar o limite de velocidade.

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Poucos anos depois da publicação de Alcubierre, o belga Chris Van Den Broeck mostrou mesmo como o mecanismo poderia ser mais eficiente. Ao invés de dobrar vastas “áreas” de espaço-tempo, Broeck indicou que se poderia dobrar apenas um fino “círculo” (sempre com referência a projeções em planos). A energia necessária para viajar acima da velocidade luz ainda seria gigantesca, os mecanismos detalhados ainda desconhecidos, mas “o primeiro motor de dobra … se tornou um pouco menos improvável”, concluía Van Den Broeck.

Bem, más notícias. Novos estudos tornam o primeiro motor de dobra um tanto mais improvável. Em um trabalho sóbrio submetido em 1 de abril passado, os italianos Stefano Finazzi, Stefano Liberati e Carlos Barceló exploram os efeitos de outra grande teoria científica do século passado no motor de dobra. Com resultados nada positivos. Analisando os efeitos da física quântica e retornando a sumários, alertam que:

“De um lado, um observador localizado no centro de uma bolha de dobra espacial a velocidade superluminal genericamente experimentaria um fluxo térmico de partículas Hawking. E principalmente, … concluímos que geometrias de motor de dobra são instáveis“.

As partículas de Hawking de que os italianos falam se referem exatamente àquele Hawking que você deve conhecer. Em uma de suas mais famosas sacadas, Stephen Hawking demonstrou que ao aplicar a física quântica aos buracos negros, vê-se que eles não são tão negros assim e de fato emitem uma radiação que emana de seu horizonte de eventos, uma área um tanto especial do espaço-tempo. E isso tem muito a ver com motores de dobra espacial: as áreas severamente “dobradas” também acabarão agindo grosso modo como horizontes de eventos e emitirão intensas radiações, que devem tornar a área interior da dobra um ambiente inóspito.

Não apenas isto, uma outra propriedade da física quântica, um tal de tensor de momento-energia renormalizado, tenderia a aumentar descontroladamente nas regiões dobradas acima da velocidade luz, fazendo com que a dobra seja destruída. Se ainda não sabemos como criar um motor de dobra, esses obstáculos teóricos mostram que ainda que soubéssemos criar as condições apropriadas, os motores não funcionariam.

Dificuldades com o motor de dobra não são novidade. Viajar acima da velocidade luz parece estar intrinsecamente ligado com a possibilidade de viajar ao passado, talvez não por coincidência outra grande dificuldade – Jornada nas Estrelas e De Volta para o Futuro de uma só vez pode ser demais.

Alguns podem lamentar que a ciência pareça frequentemente jogar água fria em fantasias, mas se você é daqueles que apreciam a idéia de viajar por uma Galáxia de milhares de anos-luz, deve se lembrar de que foi apenas a ciência que nos mostrou que existe não só uma Galáxia gigantesca, mas um Universo infinito para explorar. As mais selvagens fantasias de nossos ancestrais por vezes eram tão pífias a ponto de limitar o espaço infinito a uma perfeita – e muito monótona — abóbada celeste, girando em torno deste único planeta cheio de imperfeições.

Blake Stacey escreveu muito melhor como “sabemos que as estrelas são sóis distantes com seus próprios planetas em órbita de suas fornalhas nucleares porque praticamos a ciência. É a ciência que nos permitiu saber que as estrelas são alvos de descoberta e exploração. O conhecimento de que estão a anos-luz de distância, e de que o EmDrive não irá nos ajudar a chegar até elas é o preço que pagamos para conhecer seu valor“.

E, afinal, o motor de dobra, ou algum outro meio de propulsão acima da velocidade luz, ainda podem ser possíveis. É apenas através das melhores características da ciência – a combinação engenhosa de criatividade e rigorosa verificação – que algum dia poderemos esperar transformar ficção em realidade, indo aonde nenhum homem jamais esteve. Se surgiram problemas, agora sabemos que basta encontrar soluções. Talvez “reverter a polaridade” ajude.

Desde já, no entanto, fica a dica: evite camisas vermelhas.

– – –

Mais:

Quantum setback for warp drives

A Serendipitous Encounter with Warp Drive

Alcubierre warp drive

Referências:

Alcubierre, M. "The Warp Drive: Hyper-fast Travel within General Relativity," Classical and Quantum Gravity, 11(5), L73-77 (1994).

Broeck, C. van den. "A ‘warp drive’ with more reasonable energy requirements," Classical and Quantum Gravity, 16, 3973-79 (1999).

Finazzi, S., Liberati, S., Barceló, C., “Semiclassical Instability of Dynamical Warp Drives“.

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Discussão - 3 comentários

  1. Tiago disse:

    Interessante esse artigo. Só uma dúvida: Quanto à radiação termal, eu estava sob a impressão de que a métrica de van den Broeck causava um redshift em todos os fótons entrando na sua bolha; o Krasnikov, acho, disse isso aqui. Sendo isso, não se poderia possivelmente contornar o problema da radiação de Hawking dentro da bolha? Quanto à instabilidade da região de popa, confesso que isso possa vir a ser o tal showstopper.
    De outra forma, a instabilidade da bolha me parece mais uma bênção que um problema, já que (sendo leigo, porém engenheiro) nos permitiria um jeito de dar uma volta na desconexão causal — a bolha precisa ser ativamente mantida e se desfaz assim que a nave para de mantê-la. Assim, mesmo sem conseguir afetar o espaço exterior à bolha, a nave consegue desligá-la (e se há algum problema, a nave não continua a viajar até o infinito como em Tau Zero).

  2. David disse:

    Interessante reportagem. Sem sombra de dúvidas se conseguirmos tirar da teoria o motor de dobra seria espetacular. Algumas dúvidas que me surgem é quanto a navegação em tal nave! Usaríamos que topologia para nos guiarmos pelo espaço uma vez que estamos dentro da bolha? Em regiões onde há intensos campos gravitacionais, e por onde a nave passaria, como se comportaria a dobra? Se houver um planeta ou estrela em seu caminho, como tal corpo reagiria a presença da dobra? A primeira vez que li algo sobre esse efeito de dobra a analogia que me veio a mente foi de gradientes de pressão (hidráulica), onde a água escoaria do maior gradiente para o menor, onde neste caso, do espaço dilatado para o menor.

  3. Luiz Trindade disse:

    Uma dúvida que permanece e não é explicada nas equações de Miguel Alcubierre é como nos impulsionaríamos para entrar na bolha de dobra? No universo “Star Trek”, utiliza-se matéria e anti-matéria que entram em colisão dentro de um reator de dobra e os resíduos dessa explosão saem em naceles da nave. O problema atual é que não tem como coletar essa anti-matéria e armazenar e depois usa-la no que seria esse reator de modo a controlar esse processo. Ainda nem conseguimos controlar de modo sustentável um reator de fusão nuclear. Outro detalhe que é totalmente ignorado nos artigos de viagens interestelares seria a sobrevivência nessas. Ainda usando o universo “Star Trek” como referência, o casco da nave seriam de compostos bem mais resistentes que o titânio existente na terra, existiria um escudo elétrico que envolveria a nave protegendo-a de radiações cósmicas e por último existiria uma gravidade artificial gerado dentro da nave de modo a eliminar efeitos prejudiciais da gravidade zero nos tripulantes. Digo essas dificuldades não para ser pessimista, mas para informar que resolver o problema de propulsão não resolveria o problema das viagens interestelares e que ainda temos muito trabalho pela frente!!!

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