A Viagem no Tempo é Possível ? - Por Michio Kaku (3ª Parte)

Dr. Michio Kaku, Professor de Física Teórica na Universidade da Cidade de New York, sendo o autor de Visões: Como a Ciência irá Revolucionar o Século XXI e o best-seller Hiperespaço.

Não surpreendente, a viagem no tempo tem sido considerada impossível. Além disso, Newton acreditava que o tempo era como uma flecha; uma vez lançado, seguia um caminho em linha reta, sem desvios. Um segundo na Terra era um segundo em Marte. Relógios sobre todo o universo seguiam o mesmo ritmo.

Einstein trouxe-nos uma ideia mais radical. De acordo com Einstein, o tempo era como um rio, o qual circundava estrelas e galáxias, aumentando sua velocidade de fluxo ou a reduzindo quando passava por objetos mais massivos. Um segundo na Terra não era um segundo em Marte. Relógios através do universo seguiam seu próprio ritmo.


Entretando, antes de Einstein morrer, ele foi confrontado com um problema embarassante. O vizinho de Einstein em Princeton, Kurt Gödel, talvez o maior matemático (da área da lógica) dos últimos 500 anos, descobriu uma nova solução para as equações de Einstein que permitiam viajar no tempo!

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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A Viagem no Tempo é Possível ? - Por Michio Kaku (2ª Parte)

Dr. Michio Kaku, Professor de Física Teórica na Universidade da Cidade de New York, sendo o autor de Visões: Como a Ciência irá Revolucionar o Século XXI e o best-seller Hiperespaço.

Há também o paradoxo do homem que também é sua própria mãe (minhas desculpas ao escritor de ficção científica Robert Heinlein).

Jane é deixada no orfanato como uma criança abandonada. Quando Jane é uma adolescente, ela apaixona-se por um viajante, que a abandona e a deixa grávida. Ocorre um desastre, ela quase morre, porém dá a luz a uma criança, que é misteriosamente sequestrada. Os médicos acham que Jane está sangrando gravemente, porém, estranhamente, ela era possuia ambos orgãos sexuais. Então, para salvar sua vida, os médicos convertem Jane em Jim.

Jim, subsequentemente, torna-se um bêbado vagante, até que conhece um amigável bartender (que na verdade é um viajante do tempo disfarçado) que manda Jim de volta para o passado. Jim conhece uma bela adolescente, e acidentalmente, a engravida. Fora de culpa, ele sequestra a criança, uma garota, e a deixa em um orfanato. Depois, Jim junta-se ao grupo de viajantes do tempo, levando uma vida disfarçado, e tem um último sonho: disfarçar-se de bartender para ver um certo bêbado chamado Jim, no passado. Então ele é a mãe de Jane, pai, irmão, irmã, avô, avó e neto/neta ?

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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A Viagem no Tempo é Possível ? - Por Michio Kaku (1ª Parte)

Dr. Michio Kaku, Professor de Física Teórica na Universidade da Cidade de New York, sendo o autor de Visões: Como a Ciência irá Revolucionar o Século XXI e o best-seller Hiperespaço.

No romance de H.G. Wells, A Máquina do Tempo, nosso protagonista saltou em uma cadeira especial com luzes piscando, ajustou alguns mostradores, e encontrou-se atirado várias centenas de milhares de anos no futuro, onde a Inglaterra já havia desaparecido há muito, e agora era habitada por criaturas estranhas, os Morlocks e os Eloi.
Isso pode ter sido transformado em grande ficção, porém físicos sempre estiveram zombando da ideia de viagem no tempo, considerando isso como um reino de excêntricos, místicos e charlatões, e com uma boa razão. Entretanto, grandes e notáveis avanços na gravidade quântica tem revivido a teoria; viagem no tempo tem tornado-se um jogo justo para físicos teóricos escrevendo nas páginas da revista PHISICAL REVIEW.
Um problema atrelado à viagem no tempo é o enigma sobre diferentes tipos de paradoxos. Por exemplo, há o paradoxo do homem sem pais: O que ocorreria quando você volta antes no tempo e mata seus pais antes que você nascesse? Se seus pais morreram antes de você nascer, como eles poderiam ter tido você que iria matá-los, em primeiro lugar?
Também há o paradoxo do homem sem passado. Por exemplo, digamos que um jovem inventor está futilmente tentando construir uma máquina do tempo em sua garagem. Repentinamente, um ancião aparece do nada e fornece o segredo para construção da máquina do tempo. O jovem inventor então torna-se imensamente rico com ações no mercado, corridas e eventos esportivos por saber o futuro. Então, quando envelhecer, ele decido fazer sua última viagem de volta ao passado e entrega o segredo da máquina do tempo ao seu eu mais jovem. De onde veio a ideia da máquina do tempo?

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Singularidade

O destino de toda a matéria que cai em um
buraco negro é ser esmagada a um ponto de
volume zero e infinita densidade— uma
singularidade. A relatividade geral também
 implica que nosso universo em expansão
originou-se de uma.

Uma singularidade é uma região no espaço-tempo em que as forças gravitacionais são tão fortes que mesmo na relatividade geral, a bem-provada teoria gravitacional de Einstein, e a melhor teoria que usamos para descrever a estrutura do universo, quebra-se nesse caso.
Uma singularidade marca um ponto onde a curvatura espaço-temporal é infinita, ou, em outras palavas, possui volume zero e densidade infinita. A relatividade geral demanda que singularidades surjam em duas circunstâncias. Primeiro, ela deve-se formar durante a criação de um buraco negro. Quando uma estrela massiva alcança seu fim, seu núcleo, que foi previamente mantido pela pressão da fusão nuclear que ocorria, colapsa-se e toda sua matéria nuclear é esmagada para fora da existência, na singularidade. Segundo, a relatividade geral mostra que sob certas suposições razoáveis, um universo em expansão como o nosso pode ter começado como uma singularidade.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Universo do Big Bang

Como realmente o universo começou ? A maioria dos astrônomos poderia dizer que o debate já acabou: o universo começou com uma explosão gigante, chamada de Big Bang. A teoria do Big Bang iniciou-se com as observações de Edwin Hubble que demonstraram que o universo está expandindo. Se você imaginar que a história do universo como um filme de longa-metragem, o que ocorreria se o filme fosse rebobinado ? Todas as galáxias iriam aproximar-se cada vez mais, até que eventualmente esmagassem-se em um único ponto, uma esfera maciça ocupando um minúsculo ponto. Foi esse tipo de pensamento que levou ao conceito de Big Bang.
O Big Bang marca o instante que o universo começou e o espaço-tempo começaram à existir e toda a matéria do cosmos começou à expandir-se. Incrivelmente, teóricos tem deduzido a história do universo datando para quase 10^-43 segundos (10 milhões de trilhões de trilhões de trilionésimo de segundos) após o Big Bang. Antes desse tempo, as quatro forças fundamentais, a gravidade, eletromagnetimo e forças nucleares fraca e forte, estavam unificadas, porém a física ainda não possui uma teoria funcional que possa descrever essas condições.
Durante o primeiro segundo ou quase do universo, prótons, nêutrons e elétrons - os blocos de montagem dos átomos - formaram-se quando fótons colidiram e converteram sua energia em massa e as quatro forças adquiriram suas identidades separadas. A temperatura do universo também esfriou-se durante esse tempo, de quase 10³² ( 100 milhões de trilhões de trilhões) de graus para 10 bilhões de graus. Aproximadamente três minutos após o Big Bang, quando a temperatura caiu para os gelados bilhões de graus, prótons e nêutrons combinaram-se em núcleos de alguns elementos pesados, mais notoriamente, o hélio. O grande passo após isso foi quase 300.000 anos após o Big Bang, quando o universo resfriou-se para uma temperatura não tão confortável de 3.000 graus. Nessa temperatura, elétrons poderiam combinar-se com o núcleo atômico para formar átomos neutros. Sem elétrons livres sobrando para espalhar fótons de luz, o universo tornou-se transparente para radiação (Que atualmente é a luz que vemos como radiação cósmica de fundo). Estrelas e galáxias começaram a formar-se quase um bilhão de anos após o Big Bang, e desde então, o universo tem simplesmente continuado à crescer e esfriar, criando condições que levaram à vida.
Existem três excelentes motivos à favor da teoria do Big Bang. A primeira, e mais óbvia, é que o universo está expandindo. Segunda, a teoria prediz que 25% da massa total do universo deve ser hélio que formou-se durante os primeiros minutos iniciais, uma quantidade compatível com as observações. Finalmente, e mais convincente, é a presença de radiação cósmica de fundo. A teoria do Big Bang prediz essa radiação remanescente, que agora pisca a uma temperatura de apenas 3 graus acima do zero absoluto, sendo predita bem antes dos radio astrônomos terem dado por conta de sua existência.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Universo de Friedmann

Universo fechado: o momentum gerado pelo
Big Bang é retido pela gravidade, produzindo
Big Crunch.

No início da década de 1920, o físico russo e matemático Alexander Friedmann tornou-se a primeira pessoa a aderir à ideia de que as equações da relatividade geral de Einstein previam uma movimentação para o universo. Einstein (e a maioria dos cientistas, para esse assunto) acreditavam que o universo era estático, e ele modificou suas equações para incluir uma constante cosmológica para mantê-los.

Universo aberto: não há matéria suficiente para parar a
expansão do universo, a qual será eterna.

Friedmann fez duas suposições simples sobre o universo: que ele, quando visto de suficientemente grandes escalas, ele parece o mesmo em qualquer direção à partir de qualquer ponto. Com base nessas suposições (o princípio cosmológico, como é chamado) e as equações de Einstein, ele desenvolveu o primeiro modelo de um universo em movimento. O universo de Friedmann começa com o Big Bang e continua expandindo-se por não contados bilhões de anos, chegando no estado que está agora. Mas depois de muito tempo, a atração gravitacional mútua de toda a matéria desacelera a expansão até que cesse. O universo então inicia uma queda sobre si mesmo, retrocedendo a expansão do universo. Eventualmente, toda a matéria irá colapsar em uma singularidade, no que o físico John Wheeler gosta de chamar de Big Crunch.

Universo plano: expansão irá ficar lenta até que a taxa chegue
a um zero.

Apesar de Friedmann encontrar apenas essa solução, chamada de universo fechado, devido o tamanho finito do universo, não há matéria suficiente para levar o universo à uma parada. Galáxias continuam a separar-se umas das outras, apesar de mais lentamente com o passar do tempo. Eventualmente, todas as estrelas irão acabar, e o universo irá tornar-se frio e escuro. Intermediariamente entre o universo aberto e o fechado, há o universo plano. Nesse caso, o universo irá expandir-se para sempre, mas a velocidade em que as galáxias irão separar-se chegará, eventualmente, a um zero. Que tipo de universo vivemos? Observações da densidade do universo eventualmente podem responder isso, mas ainda não há acurácia suficiente para distinguir entre essas três possibilidades.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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Stephen Hawking

O físico teórico britânico Stephen Hawking (1942-) devotou grande parte de sua vida pesquisando o espaço tempo descrito pela relatividade geral e as singularidades onde ele deixa de funcionar. E ele fez grande parte de seu trabalho enquanto confinado em sua cadeira de rodas, devido sua doença neurológica progressiva, a esclerose lateral amiotrófico, ou doença de Lou Gehrig. Hawking era Professor Lucasiano de Matemática em Cambridge, posto um dia ocupado por Isaac Newton. *
No final da década de 1960, Hawking provou que se a relatividade geral é verdadeira e que o universo está expandindo, uma singularidade deve ter ocorrido no surgimento do universo. Em 1974, ele foi o primeiro a perceber as verdadeiras propriedades marcantes de buracos negros, objetos que eram supostamente tidos como lugares de onde nada poderia escapar. Mas devido considerar a mecânica quântica, ele foi capaz de demonstrar que buracos negros podem irradiar partículas criadas em sua vizinhança. Mas talvez sua mais marcante façanha tenha sido escrever o bestseller internacional UMA BREVE HISTÓRIA DO TEMPO. O livro ficou por mais de quatro anos na lista de livros mais vendidos do London Sunday Times, o maior período de tempo para qualquer livro na história.
Fonte: Stephen's Hawking Universe - Cosmological Stars (BBC/PBS)

* Nota do Tradutor: assim como em outros segmentos de traduções, eu modifiquei o tempo verbal devido o Professor Hawking ser atualmente professor emérito, devido ter passado da idade limite para a função.

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