Viagem no tempo pode ser possível, diz o último livro de Stephen Hawking

Em sua última colaboração científica, astrofísico britânico teoriza sobre as possibilidade de se transportar entre o tempo e o espaço

STEPHEN HAWKING (FOTO: NASA/PAUL ALERS/WIKIMEDIA COMMONS)

Se alguém fizesse um pedido de bolsa de pesquisa para trabalhar em viagem no tempo, ele seria demitido imediatamente", escreve o físico Stephen Hawking em seu livro póstumo, Brief Answers to the Big Questions (breves respostas para grandes perguntas, em tradução livre). Ele estava certo. Mas ele também estava certo ao perguntar se a viagem no tempo possível é uma “questão muito séria” que ainda pode ser abordada cientificamente.

Argumentando que nosso entendimento atual não pode descartá-lo, Hawking foi cautelosamente otimista. Então, onde isso nos deixa? Não podemos construir uma máquina do tempo hoje, mas poderíamos no futuro?

Vamos começar com nossa experiência cotidiana. Nós aceitamos a capacidade de ligar para nossos amigos e familiares onde quer que eles estejam no mundo para descobrir o que eles estão fazendo agora. Mas isso é algo que nunca podemos realmente saber. Os sinais que transportam suas vozes e imagens viajam de forma rápida, mas ainda leva um tempo finito para que nos alcancem.

Nossa incapacidade de acessar o “agora” de alguém distante está no coração das teorias de espaço e tempo de Albert Einstein.

Velocidade da luz

Albert Einstein disse que espaço e tempo são partes de uma coisa – espaço-tempo – e que devemos estar tão dispostos a pensar sobre distâncias no tempo quanto distâncias no espaço. Por mais estranho que isso possa soar, ficamos felizes em responder “cerca de duas horas e meia”, quando alguém pergunta o quão longe Birmingham está de Londres, no Reino Unido. O que queremos dizer é que a jornada leva "tanto tempo a uma velocidade média" de 50 quilômetros por hora.

Matematicamente, nossa declaração equivale a dizer que Birmingham fica a cerca de 200 quilômetros de Londres. Como os físicos Brian Cox e Jeff Forshaw escrevem no livro Por que E = mc²?, tempo e distância “podem ser trocados usando algo que tem a velocidade de uma velocidade”. O salto intelectual de Einstein era supor que a taxa de câmbio de um tempo para uma distância no espaço-tempo é universal – e é a velocidade da luz.

A velocidade da luz é a mais rápida que qualquer sinal pode percorrer, colocando um limite fundamental em quanto tempo poderemos saber o que está acontecendo em outras partes do universo. Isso nos dá “causalidade” – a lei de que os efeitos devem sempre vir depois de suas causas. É um grave espinho teórico do lado dos protagonistas viajantes do tempo. Para eu viajar de volta no tempo e colocar em movimento os eventos que impedem meu nascimento é colocar o efeito (eu) antes da causa (meu nascimento).

Agora, se a velocidade da luz é universal, devemos medi-la para ser o mesmo – 299.792.458 metros por segundo no vácuo – por mais rápido que nos movamos. Einstein percebeu que a consequência da velocidade da luz ser absoluta é que o espaço e o tempo em si não podem ser. E acontece que os relógios móveis devem ser mais lentos que os estacionários.

Quanto mais rápido você se mover, mais lento será o seu relógio em relação ao que você está passando. A palavra "relativo" é a chave: o tempo parecerá passar normalmente para você. Para todos que estão parados, no entanto, você estará em câmera lenta. Se você fosse se mover na velocidade da luz, você pareceria congelado no tempo – no que diz respeito a você, todos os outros estariam adiantados.

Então, se viajássemos mais rápido que a luz, o tempo correria para trás, como nos ensinou a ficção científica?

Infelizmente, é preciso energia infinita para acelerar um ser humano à velocidade da luz, muito menos além dela. Mas, mesmo que pudéssemos, o tempo não seria simplesmente atrasado. Em vez disso, não faria mais sentido falar de adiantado e atrasado. A lei da causalidade seria violada e o conceito de causa e efeito perderia seu significado.

Buracos de minhoca

Einstein também nos disse que a força da gravidade é uma consequência da maneira como a massa distorce o espaço e o tempo. Quanto mais massa nos espremermos em uma região do espaço, mais espaço-tempo será deformado e os relógios próximos mais lentos serão acionados. Se espremermos massa suficiente, o espaço-tempo ficará tão deformado que até a luz não poderá escapar de sua atração gravitacional e um buraco negro será formado. E se você se aproximasse da borda do buraco negro – seu horizonte de eventos – seu relógio marcaria infinitamente lentamente em relação àqueles distantes dele.

Então, poderíamos distorcer o espaço-tempo da maneira certa para se fechar e viajar no tempo?

A resposta é talvez, e a deformação que precisamos é de um buraco de minhoca atravessável. Mas também precisamos produzir regiões de densidade de energia negativa para estabilizá-la, e a física clássica do século XIX impede isso. A teoria moderna da mecânica quântica, no entanto, talvez não.

BURACO DE MINHOCA (FOTO: ALAIN R/WIKIMEDIA COMMONS)

De acordo com a mecânica quântica, o espaço vazio não está vazio. Em vez disso, ele é preenchido com pares de partículas que entram e saem da existência. Se pudermos criar uma região onde menos pares possam entrar e sair do que em qualquer outro lugar, então essa região terá densidade de energia negativa.

No entanto, encontrar uma teoria consistente que combine a mecânica quântica com a teoria da gravidade de Einstein continua sendo um dos maiores desafios da física teórica. Um candidato, a teoria das cordas (mais precisamente a teoria-M), pode oferecer outra possibilidade.

A teoria-M exige que o espaço-tempo tenha 11 dimensões: a de tempo e a de três de espaço em que nos movemos e mais sete, enroladas de forma invisivelmente pequena. Poderíamos usar essas dimensões espaciais extras para encurtar o espaço e o tempo? Hawking, pelo menos, estava esperançoso.

Salvando história

Então a viagem no tempo é realmente uma possibilidade? Nosso entendimento atual não pode descartá-la, mas a resposta provavelmente é não.

As teorias de Einstein não descrevem a estrutura do espaço-tempo em escalas incrivelmente pequenas. E, embora as leis da natureza muitas vezes possam estar completamente em desacordo com nossa experiência cotidiana, elas são sempre autoconsistentes – deixando pouco espaço para os paradoxos que abundam quando nos mexemos com causa e efeito na tomada de viagem no tempo pela ficção científica.

Apesar de seu otimismo lúdico, Hawking reconheceu que as leis desconhecidas da física que um dia substituirão as de Einstein podem conspirar para evitar que objetos grandes como eu e você pulem casualmente (e não causalmente) para trás e para frente no tempo. Chamamos esse legado de sua “conjectura de proteção cronológica”.

Quer o futuro tenha ou não máquinas do tempo na loja, podemos nos consolar com o conhecimento de que, quando subimos uma montanha ou avançamos em nossos carros, mudamos a maneira como o tempo passa.

Então, no dia de "fingir ser um viajante do tempo", celebrado em 8 de dezembro, lembre-se de que você já é – só não da maneira como esperava.

* Peter Millington é pesquisador do Grupo de Cosmologia de Partículas da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Nottingham, no Reino Unido. Este artigo foi publicado originalmente em inglês no The Conversation.