A Física da Viagem no Tempo. Fernando C. Guesser UDESC

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1 A Física da Viagem no Tempo Fernando C. Guesser UDESC

2 Desafio não é fácil, mas também não é impossível. Viagens no tempo são um tema popular da ficção científica desde que H.G. Wells escreveu A Máquina do Tempo, em Mas esses deslocamentos são possíveis? Está dentro das possibilidades do homem a construção de uma máquina capaz de transportá-lo para o passado e o futuro?

3 Morris, M. S., and Thorne, K. S. "Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity", Am. J. Phys., 56, No. 5, (1988). Morris, M. S, Thorne, K. S., and Yurtsever, U. "Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition," Phys. Rev. Letters, 61, (1988). Durante muitas décadas as viagens no tempo ficaram fora dos limites da ciência mais respeitável. Mas, nos últimos anos, o assunto começou a ser discutido com freqüência cada vez maior pelos físicos teóricos.

4 Tempo O que é o tempo?

5 Se não me perguntarem o que é o tempo, então eu sei o que é o tempo; mas se me perguntarem o que é o tempo, então eu não sei o que é o tempo. Santo Agostinho ( ).

6 A teoria fundamental da física que descreve o tempo é a teoria da relatividade especial de Albert Einstein. Albert Einstein ( )

7 Tempo é a Quarta Dimensão Neste gráfico, o tempo é vertical e o espaço é horizontal.

8 Linha de Mundo de uma partícula Toda partícula descreve uma linha de mundo no espaço tempo. Se a velocidade dela é constante, sua linha de mundo é uma retilínia.

9 O Cone de Luz Por definição, a luz descreve uma linha de mundo a 45. Os raios de luz passam por pontos que formam um cone de luz.

10 Uma partícula tem sua linha de mundo dentro do cone de luz. Desde que a partícula não viaje mais rápido do que a luz.

11 Uma Curva Temporal Fechada (CTC) Uma CTC é uma linha de mundo que volta e faz um loop.

12 Dilatação Temporal

13 Simulação do Paradoxo dos Gêmeos simulação

14 mas tecnicamente 10

15

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17 Para observar saltos no tempo verdadeiramente impressionantes, é preciso olhar além do domínio da experiência normal. Múons Raios cósmicos

18 A velocidade é uma maneira de saltar no tempo. Mas existe outra: a gravidade. Para explicar a força da gravidade em termos da curvatura do espaço-tempo, Einstein desenvolveu a teoria da relatividade geral.

19 Conseqüências no tempo...

20 Viajar no tempo para o futuro é possível. Se você viajar numa velocidade próxima à da luz ou permanecer num campo gravitacional muito intenso, o tempo vai passar mais devagar para você que para as outras pessoas. Quando você voltar à situação normal, estará no futuro.

21 Viajante do Tempo Cosmonauta Sergei Avdeyev passou um total de 748 dias na MIR durante 3 missões. Velocidade: 0, c Dil. Temporal: 0,02s

22 FORMAS ATUAIS DE VIAGENS NO TEMPO SISTEMA ESPECIFICAÇÕES DIFERENÇA NO TEMPO Vôo de avião comercial 920 km/h durante 8 horas 10 nanossegundos (com relação à estrutura de referência) Viagem em submarino atômico Profundidade de 300 metros durante 6 meses 500 nanossegundos (com relação ao nível do mar) potência elétron-volts Vida média ampliada de 15 minutos para 30 mil anos Desvio para o vermelho 0,2 Intervalos de tempo têm ampliação de 20% (com relação ao espaço profundo) Nêutrons de raios cósmicos Estrela de nêutrons Scientific American Brasil - Edição Nº 5 - outubro de 2002

23 Viajar para o passado é mais complicado.

24

25 Os cones de luz podem se inclinar permitindo uma CTC. por causa da rotação do espaço tempo.

26 Há muitas soluções para a viagem ao passado (CTC) na relatividade geral: Gödel universe (1949) Kerr black hole (1963) Tipler s rotating cylinder (1976) Traversable wormholes (1988) Gott s cosmic string time machine (1991)

27 SOLUÇÃO DE GÖDEL Em 1948, Kurt Gödel, do Instituto de Estudos Avançados de Princeton, apresentou uma solução para as equações dos campos gravitacionais de Einstein que descrevia um universo em rotação.

28 Tipler s Rotating Cylinder

29 Traversable Wormholes Kip S. Thorne (1940-) desenvolveu a idéia de buracos de minhoca para o romance Contato. Carl Sagan Thorne

30

31

32 Aspecto visual de uma boca do buraco de minhoca.

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34 Paradoxos da Viagem ao Passado Paradoxo do avô Informação em loop Paradoxo de Hawking: Onde estão os viajantes do tempo vindos futuro?

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37 O Princípio da Auto-Consistência As únicas soluções para as leis da Física que podem ocorrer localmente no Universo, são aquelas auto-consistentes. 20

38 Considere bolas de bilhar próximas às bocas de um buraco de minhoca temporalmente deslocado... (Esta é uma versão do paradoxo do avô em termos de uma experiência física.)

39 Uma solução auto-inconsistente

40 Uma solução auto-consistente

41 Não há paradoxo na solução auto-consistente. Que forma uma CTC.

42 Criação da informação. (De onde vem o nome Marty?)

43 Paradoxo de Hawking Por que nós não observamos turistas, historiadores, arqueólogos, cientistas visitando-nos do futuro?

44 Soluções para o paradoxo de Hawking 1- Máquina para viajar somente ao futuro. 2- Quanto mais ao passado de viaja mais caro será. 3- Viajar ao passado será possível somente até quando ela foi inventada. 4- A Humanidade se destruirá antes.

45 Poderá a história se tornar uma ciência experimental?

46 Bibliografia J. Richard Gott, Time Travel in Einstein s Universe (Houghton Mifflin Company, New York) Scientific American Brasil - Edição Nº 5 - outubro de 2002 Stephen Hawking, O Universo numa Casca de Noz Capítulo 4

47

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