Romances e filmes de ficção científica estão cheios de ideias rebuscadas e muitas vezes são o ponto de partida para uma aventura cheia de ação, em vez de uma tentativa séria de prever tendências futuras na ciência ou tecnologia. Algumas das metáforas mais comuns, como acelerar uma espaçonave a velocidades fantásticas em questão de segundos sem esmagar os passageiros, são simplesmente impossíveis de acordo com as leis da física como as entendemos. No entanto, essas mesmas leis parecem permitir outros conceitos de ficção científica aparentemente rebuscados, de buracos de minhoca a universos paralelos. Aqui está um resumo de algumas das idéias de ficção científica que podem ser feitas – em teoria, pelo menos.
buracos de minhoca
A ideia de um buraco de minhoca – um atalho através do espaço que permite uma viagem quase instantânea entre partes distantes do universo – parece que foi criado como um driver de conto de fadas. Mas sob o nome mais formal de ponte Einstein-Rosen, o conceito já existia como um conceito teórico sério muito antes de os escritores de ficção científica o entenderem. saia de Albert Einsteinde Teoria geral da relatividadeque você vê gravidade Como uma distorção do espaço-tempo causada por objetos massivos. Junto com o físico Nathan Rosen, Einstein desenvolveu uma teoria em 1935 sugerindo a existência de uma atração gravitacional extremamente forte, como buracos negros, podem estar diretamente relacionados entre si. Assim nasceu a ideia dos buracos de minhoca.
As forças em torno de um buraco negro destruiriam qualquer um que se aproximasse dele, então a ideia de viajar em um buraco de minhoca não foi seriamente considerada até os anos 1980, quando o astrofísico Carl Sagan decidiu que escreveria um romance de ficção científica. de acordo com BBCSagan encorajou seu colega físico Kip Thorne a desenvolver uma maneira viável de viajar distâncias interestelares em um instante. Thorne devidamente planejou um método – possível em teoria, mas altamente improvável na prática – que os humanos pudessem realizar uma viagem interestelar cruzando um buraco de minhoca ilesos. O resultado encontrou seu caminho para o romance de Sagan.Ligar(Simon e Schuster: 1985), que mais tarde foi transformado em um filme com Jodie Foster no papel principal.
Embora seja altamente improvável que os buracos de minhoca se tornem um meio de transporte simples e conveniente retratado em filmes, os cientistas agora descobriram mais Um método viável para a construção de um buraco de minhoca Da sugestão original de Thorne. Também é possível que, se buracos de minhoca realmente existem no universo, sua localização pode ser determinada usando a nova geração de detectores de ondas gravitacionais.
unidade de dobra
O pré-requisito para a maioria das histórias de aventura espacial é a capacidade de ir de A a B muito mais rápido do que podemos hoje. Além dos buracos de minhoca, existem muitos obstáculos para se conseguir isso usando uma espaçonave convencional. Há a grande quantidade de combustível necessária, os efeitos avassaladores da aceleração e o fato de que o universo tem Limite de velocidade estritamente imposto. Esta é a velocidade com que a luz viaja – exatamente uma velocidade Ano luz por ano, o que não é nada rápido no contexto cósmico. Proxima Centauri, a segunda estrela mais próxima da Terra, está a 4,2 anos-luz do Sol, enquanto o Centro Galáctico está a 27.000 anos-luz de distância.
Felizmente, há uma lacuna no limite de velocidade cósmica: ele apenas determina a velocidade máxima em que podemos viajar através do espaço. Como Einstein explicou, o próprio espaço pode ser distorcido, então talvez o espaço ao redor da nave pudesse ser manipulado de uma forma que subverte os limites de velocidade. Uma nave espacial ainda viajaria pelo espaço circundante a menos que a velocidade da luz, mas o próprio espaço se moveria mais rápido do que isso.
Isso era o que os escritores de Star Trek tinham em mente quando surgiram com o conceito do “Motor Warp” na década de 1960. Mas para eles era apenas uma afirmação plausível, não física real. Não foi até 1994 quando o teórico Miguel Alcubierre encontrou uma solução para as equações de Einstein que produziram o verdadeiro efeito warp drive, site irmão do Live Science Relatado por Space.com, diminuindo o espaço na frente da espaçonave e expandindo-o para a popa. Em primeiro lugar, a solução de Alcubierre não foi menos inventiva do que o buraco de minhoca passável em Thorne, mas os cientistas estão tentando melhorá-la na esperança de que um dia seja prática.
viagem no tempo
O conceito de máquina do tempo é um dos maiores dispositivos de enredo da ficção científica, permitindo aos personagens voltar e mudar o curso da história – para melhor ou pior. Mas isso inevitavelmente levanta paradoxos lógicos. Em De Volta para o Futuro, por exemplo, Doc teria construído sua própria máquina do tempo se Marty não o tivesse visitado no futuro usando a mesma máquina? Por causa de paradoxos como esses, muitas pessoas assumem que a viagem no tempo deveria ser impossível no mundo real – no entanto, de acordo com as leis da física, Realmente pode acontecer.
Assim como acontece com os buracos de minhoca e as curvaturas espaciais, a física que nos diz que a viagem no tempo é possível vem da teoria geral da relatividade de Einstein. Isso trata o espaço e o tempo como parte da mesma cadeia “espaço-tempo”, na qual os dois estão inextricavelmente ligados. Assim como falamos sobre distorcer o espaço com um buraco de minhoca ou uma unidade de dobra, o tempo também pode ser distorcido. Às vezes, ele pode se tornar tão deformado que se dobra sobre si mesmo, no que os estudiosos chamam de “curva de tempo fechado– embora pudesse ser corretamente chamado de máquina do tempo.
Um projeto conceitual para esta máquina do tempo foi publicado em 1974 pelo físico Frank Tipler, de acordo com o físico David Lewis Anderson, que descreve a pesquisa sobre Instituto AndersonUm laboratório de pesquisa privado. Chamado de cilindro Tipler, deve ser grande – pelo menos 60 milhas (97 quilômetros) de comprimento, de acordo com Humble – e extremamente denso, com uma massa total comparável à do sol. Para fazê-lo funcionar como uma máquina do tempo, o cilindro teria que girar rápido o suficiente para distorcer o espaço-tempo até o ponto em que o tempo se dobrasse sobre si mesmo. Pode não parecer tão simples quanto instalar um capacitor de fluxo DeLorean, mas tem a vantagem de realmente funcionar – pelo menos no papel.
transferência instantânea
O exemplo original de ficção científica de teletransporte é “Star Trek”“ O transportador, que, como o nome indica, é simplesmente descrito como um meio conveniente de transporte de pessoal de um local para outro. Mas o teletransporte é muito diferente de qualquer outra forma de teletransporte: em vez de o viajante se mover pelo espaço do ponto de partida ao destino, o teletransporte resulta na criação de uma réplica no destino enquanto o original é destruído. Olhando para esses termos – e no nível de partículas subatômicas, em vez de humanos – o teletransporte é de fato possível, de acordo com IBM.
O processo do mundo real é chamado de teletransporte quântico. Esse processo copia o estado quântico exato de uma partícula, como um fóton, para outra partícula que pode estar a centenas de quilômetros de distância. O teletransporte quântico destrói o estado quântico do primeiro fóton, então, na verdade, parece que o fóton foi magicamente teletransportado de um lugar para outro. O golpe é baseado no que Einstein chamou de “trabalho assustador à distância”, mas é mais formalmente conhecido como Emaranhamento quântico. Se um fóton a ser “teletransportado” entra em contato com um de um par de fótons emaranhados, e a medição do estado resultante é enviada para a extremidade receptora – onde o outro fóton emaranhado está localizado – então o último fóton pode ser deslocado para o mesmo estado como o fóton teletransportado.
É um processo complexo, mesmo para um único fóton, e não há como escalar para o tipo de sistema de teletransporte visto em “Star Trek”. No entanto, o teletransporte quântico realmente tem Aplicativos importantes No mundo real, como comunicações resistentes a hack e computação quântica ultrarrápida.
universos paralelos
O universo é tudo o que nossos telescópios nos revelam – todos os bilhões de galáxias estão se expandindo de a grande explosão. Mas é só isso? A teoria diz que talvez não: pode haver todos multiverso dos universos lá. A ideia de “universos paralelos” é outro tópico familiar de ficção científica, mas quando é retratado na tela geralmente difere do nosso apenas em pequenos detalhes. Mas a realidade pode ser muito mais estranha do que isso, já que os parâmetros básicos da física em um universo paralelo – como a força da gravidade ou as forças nucleares – diferem dos nossos. Uma descrição clássica de um universo verdadeiramente diferente desse tipo, e das criaturas que o habitam, é o romance de Isaac Asimov “Os próprios Deuses”“(dia duplo: 1972).
A chave para a compreensão moderna dos universos paralelos é o conceito de “inflação eterna”. Isso representa a estrutura do espaço infinito em um estado de expansão constante e incrivelmente rápida. De vez em quando, um ponto neste espaço – uma grande explosão autocontida – sai da expansão geral e começa a crescer em um ritmo mais silencioso, permitindo que objetos físicos como estrelas e galáxias se formem em seu interior. De acordo com essa teoria, nosso universo é uma dessas regiões, mas pode haver inúmeras outras.
Como na história de Asimov, esses universos paralelos podem ter parâmetros físicos muito diferentes dos nossos. Os cientistas acreditaram que apenas universos com aproximadamente os mesmos parâmetros que o nosso poderiam suportar a vida, mas estudos recentes sugerem que a situação pode não ser tão restrita quanto esta, Live Science relatado anteriormente. Portanto, há esperança para os alienígenas de Asimov até agora – embora não contatados, como acontece no romance. No entanto, os efeitos de outros universos podem ser detectáveis para nós por outros meios. Foi até mesmo sugerido que o misterioso “ponto frio” no fundo da micro-ondas cósmico é a cicatriz de uma colisão com um universo paralelo, escreveu Evan Baldry, professor de astrofísica da Liverpool John Moores University no Reino Unido em Conversação.
Originalmente publicado na Live Science.