Viagem no tempo - Time travel
Viagem no tempo é o conceito de movimento entre certos pontos no tempo , análogo ao movimento entre diferentes pontos no espaço por um objeto ou uma pessoa, normalmente com o uso de um dispositivo hipotético conhecido como máquina do tempo . Viagem no tempo é um conceito amplamente reconhecido na filosofia e na ficção , especialmente na ficção científica . A ideia de uma máquina do tempo foi popularizada pelo romance de HG Wells , de 1895, The Time Machine .
É incerto se a viagem ao passado é fisicamente possível. A viagem no tempo para a frente, fora do sentido usual da percepção do tempo , é um fenômeno amplamente observado e bem compreendido dentro da estrutura da relatividade especial e da relatividade geral . No entanto, fazer um corpo avançar ou atrasar mais do que alguns milissegundos em comparação com outro corpo não é viável com a tecnologia atual. Quanto à viagem no tempo para trás, é possível encontrar soluções na relatividade geral que permitem isso, como um buraco negro em rotação . Viajar para um ponto arbitrário no espaço-tempo tem suporte muito limitado na física teórica e geralmente está conectado apenas à mecânica quântica ou buracos de minhoca .
História do conceito de viagem no tempo
Alguns mitos antigos mostram um personagem avançando no tempo . Na mitologia hindu, o Mahabharata menciona a história do rei Raivata Kakudmi , que viaja ao céu para encontrar o criador Brahma e fica surpreso ao saber quando ele retorna à Terra que muitas eras já se passaram. O Cânon Pāli budista menciona a relatividade do tempo. O Payasi Sutta fala de um dos principais discípulos do Buda , Kumara Kassapa , que explica ao cético Payasi que o tempo nos céus passa de maneira diferente do que na Terra. O conto japonês de " Urashima Tarō ", descrito pela primeira vez no Manyoshu, conta a história de um jovem pescador chamado Urashima-no-ko (浦 嶋 子) que visita um palácio submarino. Depois de três dias, ele retorna para sua aldeia e se encontra 300 anos no futuro, onde foi esquecido, sua casa está em ruínas e sua família morreu. Na tradição judaica , o erudito do século 1 aC Honi ha-M'agel teria adormecido e dormido por setenta anos. Ao acordar, ele voltou para casa, mas não encontrou nenhuma das pessoas que conhecia e ninguém acreditou em suas afirmações de quem ele era.
Mudança para a ficção científica
As primeiras histórias de ficção científica apresentam personagens que dormem por anos e despertam em uma sociedade transformada, ou são transportados ao passado por meios sobrenaturais. Entre eles L'An 2440, rêve s'il en fût jamais ( O ano 2440: Um sonho se alguma vez houvesse um , 1770) por Louis-Sébastien Mercier , Rip Van Winkle (1819) por Washington Irving , Olhando para trás (1888) por Edward Bellamy e When the Sleeper Awakes (1899) por HG Wells. O sono prolongado, como a última máquina do tempo mais familiar , é usado como meio de viagem no tempo nessas histórias.
Os primeiros trabalhos sobre viagem no tempo para trás são incertos. O romance chinês Suplemento à Viagem ao Oeste (c. 1640), de Dong Yue, apresenta espelhos mágicos e portas de jade que conectam vários pontos no tempo. O protagonista Sun Wukong viaja no tempo para o "Mundo dos Antigos" ( Dinastia Qin ) para recuperar um sino mágico e, em seguida, viaja para o "Mundo do Futuro" ( Dinastia Song ) para encontrar um imperador que foi exilado em Tempo. No entanto, a viagem no tempo ocorre dentro de um mundo de sonho ilusório criado pelo vilão para prendê-lo e distraí-lo. Samuel Madden 's Memórias da Twentieth Century (1733) é uma série de cartas de embaixadores britânicos em 1997 e 1998 aos diplomatas no passado, transmitindo as condições políticas e religiosas do futuro. Como o narrador recebe essas cartas de seu anjo da guarda , Paul Alkon sugere em seu livro Origins of Futuristic Fiction que "o primeiro viajante do tempo na literatura inglesa é um anjo da guarda". Madden não explica como o anjo obtém esses documentos, mas Alkon afirma que Madden "merece reconhecimento como o primeiro a brincar com a rica ideia de viagem no tempo na forma de um artefato enviado do futuro para ser descoberto no presente" . Na antologia de ficção científica Far Boundaries (1951), o editor August Derleth afirma que um dos primeiros contos sobre viagem no tempo é Missing One's Coach: An Anachronism , escrito para a Dublin Literary Magazine por um autor anônimo em 1838. Enquanto o narrador espera sob um árvore para um treinador para levá-lo para fora de Newcastle upon Tyne , ele é transportado de volta no tempo por mais de mil anos. Ele encontra o Venerável Bede em um mosteiro e explica a ele a evolução dos séculos vindouros. No entanto, a história nunca deixa claro se esses eventos são reais ou um sonho. Outro trabalho inicial sobre viagem no tempo é The Forebears of Kalimeros: Alexander, filho de Philip of Macedon por Alexander Veltman publicado em 1836.
Charles Dickens ' A Christmas Carol (1843) tem representações iniciais da viagem no tempo mística em ambos os sentidos, como o protagonista, Ebenezer Scrooge, é transportado para Natais passados e futuros. Outras histórias utilizam o mesmo modelo, em que um personagem adormece naturalmente e, ao acordar, encontra-se em um momento diferente. Um exemplo mais claro de viagem no tempo para trás é encontrado no popular livro de 1861, Paris avant les hommes ( Paris antes dos homens ), do botânico e geólogo francês Pierre Boitard , publicado postumamente. Nesta história, o protagonista é transportado ao passado pré-histórico pela magia de um "demônio coxo" (um trocadilho francês com o nome de Boitard), onde encontra um Plesiossauro e um ancestral simiesco e é capaz de interagir com criaturas antigas. "Hands Off", de Edward Everett Hale (1881), conta a história de um ser sem nome, possivelmente a alma de uma pessoa que morreu recentemente, que interfere na história do antigo Egito ao prevenir a escravidão de Joseph . Esta pode ter sido a primeira história a apresentar uma história alternativa criada como resultado de uma viagem no tempo.
Máquinas dos primeiros tempos
Uma das primeiras histórias a apresentar a viagem no tempo por meio de uma máquina é " The Clock that Went Backward ", de Edward Page Mitchell , que apareceu no New York Sun em 1881. No entanto, o mecanismo beira a fantasia. Um relógio incomum, quando dá corda, corre para trás e transporta as pessoas próximas de volta no tempo. O autor não explica a origem ou propriedades do relógio. El Anacronópete (1887), de Enrique Gaspar y Rimbau , pode ter sido a primeira história a apresentar uma embarcação projetada para viajar no tempo. Andrew Sawyer comentou que a história "parece ser a primeira descrição literária de uma máquina do tempo observada até agora", acrescentando que "a história de Edward Page Mitchell ' The Clock That Went Backward ' (1881) é geralmente descrita como a primeira vez- história da máquina, mas não tenho certeza se um relógio conta muito ". The Time Machine (1895), de HG Wells , popularizou o conceito de viagem no tempo por meios mecânicos.
Viagem no tempo na física
Algumas teorias, principalmente a relatividade especial e geral , sugerem que as geometrias adequadas do espaço - tempo ou tipos específicos de movimento no espaço podem permitir a viagem no tempo ao passado e ao futuro, se essas geometrias ou movimentos forem possíveis. Em artigos técnicos, os físicos discutem a possibilidade de curvas fechadas tipo tempo , que são linhas de mundo que formam loops fechados no espaço-tempo, permitindo que os objetos retornem ao seu próprio passado. Sabe-se que há soluções para as equações da relatividade geral que descrevem espaços-tempos que contêm curvas fechadas tipo tempo, como o espaço-tempo de Gödel , mas a plausibilidade física dessas soluções é incerta.
Muitos na comunidade científica acreditam que uma viagem no tempo para trás é altamente improvável. Qualquer teoria que permitisse a viagem no tempo introduziria problemas potenciais de causalidade . O exemplo clássico de um problema envolvendo causalidade é o " paradoxo do avô ": e se alguém voltasse no tempo e matasse o próprio avô antes que o pai fosse concebido? Alguns físicos, como Novikov e Deutsch, sugeriram que esses tipos de paradoxos temporais podem ser evitados por meio do princípio de autoconsistência de Novikov ou uma variação da interpretação de muitos mundos com mundos em interação.
Relatividade geral
A viagem no tempo ao passado é teoricamente possível em certas geometrias do espaço-tempo da relatividade geral que permitem viajar mais rápido do que a velocidade da luz , como cordas cósmicas , buracos de minhoca percorríveis e drives de Alcubierre . A teoria da relatividade geral sugere uma base científica para a possibilidade de viagem no tempo para trás em certos cenários incomuns, embora os argumentos da gravidade semiclássica sugiram que, quando os efeitos quânticos são incorporados à relatividade geral, essas lacunas podem ser fechadas. Esses argumentos semiclássicos levaram Stephen Hawking a formular a conjectura de proteção da cronologia , sugerindo que as leis fundamentais da natureza evitam a viagem no tempo, mas os físicos não podem chegar a um julgamento definitivo sobre o assunto sem uma teoria da gravidade quântica para unir a mecânica quântica e a relatividade geral em um teoria completamente unificada.
Diferentes geometrias do espaço-tempo
A teoria da relatividade geral descreve o universo sob um sistema de equações de campo que determinam a métrica , ou função de distância, do espaço-tempo. Existem soluções exatas para essas equações que incluem curvas fechadas do tipo tempo , que são linhas de mundo que se cruzam; algum ponto no futuro causal da linha do mundo também está em seu passado causal, uma situação que pode ser descrita como viagem no tempo. Essa solução foi proposta pela primeira vez por Kurt Gödel , uma solução conhecida como a métrica de Gödel , mas sua solução (e de outros) requer que o universo tenha características físicas que parece não ter, como rotação e falta de expansão do Hubble . Ainda está sendo pesquisado se a relatividade geral proíbe curvas fechadas tipo tempo para todas as condições realistas.
Buracos de minhoca
Os buracos de minhoca são um espaço-tempo deformado hipotético permitido pelas equações de campo de Einstein da relatividade geral. Uma máquina de viagem no tempo proposta usando um buraco de minhoca atravessável hipoteticamente funcionaria da seguinte maneira: uma extremidade do buraco de minhoca é acelerada para alguma fração significativa da velocidade da luz, talvez com algum sistema de propulsão avançado , e então trazido de volta ao ponto de origem. Alternativamente, outra maneira é pegar uma entrada do buraco de minhoca e movê-la para dentro do campo gravitacional de um objeto que tem gravidade maior do que a outra entrada e, em seguida, retorná-lo para uma posição perto da outra entrada. Para ambos os métodos, a dilatação do tempo faz com que a extremidade do buraco de minhoca que foi movido tenha menos idade, ou se torne "mais jovem", do que a extremidade estacionária vista por um observador externo; no entanto, o tempo se conecta de forma diferente através do buraco de minhoca e fora dele, de modo que os relógios sincronizados em cada extremidade do buraco de minhoca sempre permanecerão sincronizados conforme visto por um observador passando pelo buraco de minhoca, não importa como as duas extremidades se movam. Isso significa que um observador entrando na extremidade "mais jovem" sairia da extremidade "mais velha" em um momento em que tinha a mesma idade que a extremidade "mais jovem", efetivamente voltando no tempo como visto por um observador de fora. Uma limitação significativa de tal máquina do tempo é que só é possível recuar no tempo até a criação inicial da máquina; em essência, é mais um caminho no tempo do que um dispositivo que se move no tempo, e não permitiria que a própria tecnologia retrocedesse no tempo.
De acordo com as teorias atuais sobre a natureza dos buracos de minhoca, a construção de um buraco de minhoca atravessável exigiria a existência de uma substância com energia negativa, muitas vezes referida como " matéria exótica ". Mais tecnicamente, o espaço-tempo do buraco de minhoca requer uma distribuição de energia que viola várias condições de energia , como a condição de energia nula junto com as condições de energia fraca, forte e dominante. No entanto, sabe-se que os efeitos quânticos podem levar a pequenas violações mensuráveis da condição de energia nula, e muitos físicos acreditam que a energia negativa necessária pode realmente ser possível devido ao efeito Casimir na física quântica. Embora cálculos iniciais sugerissem que seria necessária uma grande quantidade de energia negativa, cálculos posteriores mostraram que a quantidade de energia negativa pode ser arbitrariamente pequena.
Em 1993, Matt Visser argumentou que as duas bocas de um buraco de minhoca com tal diferença de relógio induzida não poderiam ser reunidas sem induzir o campo quântico e os efeitos gravitacionais que fariam o buraco de minhoca entrar em colapso ou as duas bocas se repelirem. Por causa disso, as duas bocas não puderam ser aproximadas o suficiente para que ocorresse a violação de causalidade . No entanto, em um artigo de 1997, Visser formulou a hipótese de que uma configuração complexa de " anel romano " (em homenagem a Tom Roman) de um número N de buracos de minhoca dispostos em um polígono simétrico ainda poderia atuar como uma máquina do tempo, embora conclua que isso é mais provável uma falha na teoria da gravidade quântica clássica, em vez da prova de que a violação da causalidade é possível.
Outras abordagens baseadas na relatividade geral
Outra abordagem envolve um cilindro giratório denso geralmente referido como cilindro Tipler , uma solução GR descoberta por Willem Jacob van Stockum em 1936 e Kornel Lanczos em 1924, mas não reconhecida como permitindo curvas fechadas semelhantes ao tempo até uma análise por Frank Tipler em 1974. Se um cilindro é infinitamente longo e gira rápido o suficiente em torno de seu eixo longo, então uma nave espacial voando ao redor do cilindro em uma trajetória em espiral poderia viajar para trás no tempo (ou para frente, dependendo da direção de sua espiral). No entanto, a densidade e a velocidade necessárias são tão grandes que a matéria comum não é forte o suficiente para construí-la. Um dispositivo semelhante pode ser construído a partir de uma corda cósmica , mas não se sabe da existência de nenhuma, e não parece ser possível criar uma nova corda cósmica. O físico Ronald Mallett está tentando recriar as condições de um buraco negro giratório com lasers em anel, a fim de dobrar o espaço-tempo e permitir a viagem no tempo.
Uma objeção mais fundamental aos esquemas de viagem no tempo baseados em cilindros giratórios ou cordas cósmicas foi apresentada por Stephen Hawking, que provou um teorema que mostra que, de acordo com a relatividade geral, é impossível construir uma máquina do tempo de um tipo especial (uma "máquina do tempo com o horizonte de Cauchy gerado compactamente ") em uma região onde a condição de energia fraca é satisfeita, o que significa que a região não contém matéria com densidade de energia negativa ( matéria exótica ). Soluções como a de Tipler pressupõem cilindros de comprimento infinito, que são mais fáceis de analisar matematicamente, e embora Tipler sugerisse que um cilindro finito poderia produzir curvas fechadas tipo tempo se a taxa de rotação fosse rápida o suficiente, ele não provou isso. Mas Hawking ressalta que, por causa de seu teorema, "isso não pode ser feito com densidade de energia positiva em todos os lugares! Posso provar que, para construir uma máquina do tempo finita, você precisa de energia negativa." Este resultado vem do artigo de Hawking de 1992 sobre a conjectura de proteção de cronologia , onde ele examina "o caso de que as violações de causalidade aparecem em uma região finita do espaço-tempo sem singularidades de curvatura" e prova que "haverá um horizonte de Cauchy que é gerado compactamente e que em geral, contém uma ou mais geodésicas nulas fechadas que serão incompletas. É possível definir quantidades geométricas que medem o aumento de Lorentz e o aumento de área ao contornar essas geodésicas nulas fechadas. Se a violação de causalidade se desenvolveu a partir de uma superfície inicial não compacta, a energia fraca média condição deve ser violada no horizonte de Cauchy. " Este teorema não descarta a possibilidade de viagem no tempo por meio de máquinas do tempo com os horizontes de Cauchy gerados não compactamente (como a máquina do tempo de Deutsch-Politzer) ou em regiões que contenham matéria exótica, que seriam usadas para buracos de minhoca percorríveis ou a unidade de Alcubierre e o buraco negro .
Física quântica
Teorema da não comunicação
Quando um sinal é enviado de um local e recebido em outro local, então, enquanto o sinal estiver se movendo na velocidade da luz ou mais lentamente, a matemática da simultaneidade na teoria da relatividade mostra que todos os referenciais concordam que o evento de transmissão aconteceu antes do evento-recepção. Quando o sinal viaja mais rápido que a luz, ele é recebido antes de ser enviado, em todos os quadros de referência. Pode-se dizer que o sinal retrocedeu no tempo. Este cenário hipotético às vezes é denominado antitelefone taquiônico .
Fenômenos da mecânica quântica , como o teletransporte quântico , o paradoxo EPR ou o emaranhamento quântico podem parecer criar um mecanismo que permite a comunicação ou viagem no tempo mais rápida do que a luz (FTL) e, de fato, algumas interpretações da mecânica quântica, como o Bohm A interpretação presume que alguma informação está sendo trocada entre as partículas instantaneamente para manter as correlações entre as partículas. Esse efeito foi referido como " ação fantasmagórica à distância " por Einstein.
No entanto, o fato de que a causalidade é preservada na mecânica quântica é um resultado rigoroso nas teorias quânticas modernas de campo e, portanto, as teorias modernas não permitem viagens no tempo ou comunicação FTL . Em qualquer caso específico onde FTL foi reivindicado, uma análise mais detalhada provou que para obter um sinal, alguma forma de comunicação clássica também deve ser usada. O teorema da não comunicação também fornece uma prova geral de que o emaranhamento quântico não pode ser usado para transmitir informações mais rápido do que os sinais clássicos.
Interação de interpretação de muitos mundos
Uma variação de Hugh Everett 's interpretação de muitos mundos (MWI) da mecânica quântica fornece uma solução para o paradoxo do avô que envolve o viajante no tempo de chegar em um universo diferente daquele de onde vieram; argumentou-se que, uma vez que o viajante chega à história de um universo diferente e não à sua própria história, esta não é uma viagem no tempo "genuína". A interpretação aceita de muitos mundos sugere que todos os eventos quânticos possíveis podem ocorrer em histórias mutuamente exclusivas. No entanto, algumas variações permitem que diferentes universos interajam. Esse conceito é usado com mais frequência na ficção científica, mas alguns físicos como David Deutsch sugeriram que um viajante do tempo deveria terminar em uma história diferente daquela de onde começou. Por outro lado, Stephen Hawking argumentou que mesmo se o MWI estiver correto, devemos esperar que cada viajante do tempo experimente uma única história autoconsistente, de modo que os viajantes do tempo permaneçam em seu próprio mundo em vez de viajar para um outro. O físico Allen Everett argumentou que a abordagem de Deutsch "envolve a modificação de princípios fundamentais da mecânica quântica; certamente vai além de simplesmente adotar o MWI". Everett também argumenta que mesmo se a abordagem de Deutsch estiver correta, isso implicaria que qualquer objeto macroscópico composto de múltiplas partículas seria dividido ao viajar no tempo através de um buraco de minhoca, com diferentes partículas emergindo em mundos diferentes.
Resultados experimentais
Certos experimentos realizados dão a impressão de causalidade reversa , mas falham em demonstrá-la sob um exame mais detalhado.
O experimento de borracha quântica de escolha atrasada realizado por Marlan Scully envolve pares de fótons emaranhados que são divididos em "fótons de sinal" e "fótons de ociosidade", com os fótons de sinal emergindo de um dos dois locais e sua posição posteriormente medida como na fenda dupla experimento . Dependendo de como o fóton livre é medido, o experimentador pode aprender de qual dos dois locais o fóton sinal emergiu ou "apagar" essa informação. Mesmo que os fótons sinalizadores possam ser medidos antes que a escolha tenha sido feita sobre os fótons intermediários, a escolha parece determinar retroativamente se um padrão de interferência é observado ou não quando se correlaciona as medições dos fótons intermediários aos fótons sinalizadores correspondentes. No entanto, uma vez que a interferência pode ser observada apenas depois que os fótons de sinal são medidos e eles estão correlacionados com os fótons de sinal, não há como os experimentadores dizerem que escolha será feita com antecedência apenas olhando para os fótons de sinal, apenas reunindo os clássicos informações de todo o sistema; assim, a causalidade é preservada.
O experimento de Lijun Wang também pode mostrar violação de causalidade, pois tornou possível enviar pacotes de ondas através de uma lâmpada de gás césio de tal forma que a embalagem parecia sair da lâmpada 62 nanossegundos antes de sua entrada, mas um pacote de ondas não é um único objeto bem definido, mas sim uma soma de várias ondas de frequências diferentes (consulte a análise de Fourier ), e o pacote pode parecer mover-se mais rápido do que a luz ou mesmo para trás no tempo, mesmo que nenhuma das ondas puras na soma o faça. Este efeito não pode ser usado para enviar qualquer matéria, energia ou informação mais rápido que a luz, então este experimento também não viola a causalidade.
Os físicos Günter Nimtz e Alfons Stahlhofen, da Universidade de Koblenz , afirmam ter violado a teoria da relatividade de Einstein ao transmitir fótons mais rápido do que a velocidade da luz. Eles dizem que realizaram um experimento no qual fótons de microondas viajam "instantaneamente" entre um par de prismas que foram movidos até 3 pés (0,91 m) de distância, usando um fenômeno conhecido como tunelamento quântico . Nimtz disse à revista New Scientist : "Por enquanto, esta é a única violação da relatividade especial que eu conheço." No entanto, outros físicos afirmam que esse fenômeno não permite que a informação seja transmitida mais rápido que a luz. Aephraim Steinberg, especialista em óptica quântica da Universidade de Toronto , Canadá, usa a analogia de um trem viajando de Chicago a Nova York, mas deixando vagões em cada estação ao longo do caminho, de modo que o centro do trem avance em cada parada; desta forma, a velocidade do centro do trem excede a velocidade de qualquer um dos carros individuais.
Shengwang Du afirma em um jornal revisado por pares ter observado precursores de fótons individuais , dizendo que eles viajam não mais rápido do que c no vácuo. Seu experimento envolveu luz lenta e também passagem de luz através do vácuo. Ele gerou dois fótons únicos , passando um por átomos de rubídio que haviam sido resfriados com laser (diminuindo a velocidade da luz) e um por meio do vácuo. Em ambas as vezes, aparentemente, os precursores precederam os corpos principais dos fótons, e o precursor viajou em c no vácuo. De acordo com Du, isso implica que não há possibilidade de a luz viajar mais rápido do que ce , portanto, nenhuma possibilidade de violar a causalidade.
Ausência de viajantes do tempo do futuro
Muitos argumentaram que a ausência de viajantes do tempo do futuro demonstra que tal tecnologia nunca será desenvolvida, sugerindo que é impossível. Isso é análogo ao paradoxo de Fermi relacionado à ausência de evidências de vida extraterrestre. Como a ausência de visitantes extraterrestres não prova categoricamente que eles não existem, a ausência de viajantes do tempo não prova que a viagem no tempo é fisicamente impossível; pode ser que a viagem no tempo seja fisicamente possível, mas nunca é desenvolvida ou é usada com cautela. Carl Sagan uma vez sugeriu a possibilidade de que os viajantes do tempo podem estar aqui, mas estão disfarçando sua existência ou não são reconhecidos como viajantes do tempo. Algumas versões da relatividade geral sugerem que a viagem no tempo só pode ser possível em uma região do espaço-tempo que é deformada de uma certa maneira e, portanto, os viajantes do tempo não seriam capazes de viajar de volta a regiões anteriores no espaço-tempo, antes que essa região existisse. Stephen Hawking afirmou que isso explicaria por que o mundo ainda não foi invadido por "turistas do futuro".
Vários experimentos foram realizados para tentar atrair os humanos do futuro, que podem inventar a tecnologia de viagem no tempo, a voltar e demonstrá-la para as pessoas do tempo presente. Eventos como o Dia do Destino de Perth ou a Convenção de Viajantes do Tempo do MIT divulgaram amplamente "anúncios" permanentes de um horário e local de reunião para os futuros viajantes do tempo se encontrarem. Em 1982, um grupo em Baltimore , Maryland , que se identificou como Krononauts, organizou um evento desse tipo recebendo visitantes do futuro. Esses experimentos só tinham a possibilidade de gerar um resultado positivo demonstrando a existência de viagem no tempo, mas falharam até agora - nenhum viajante do tempo é conhecido por ter participado de nenhum dos eventos. Algumas versões da interpretação de muitos mundos podem ser usadas para sugerir que os humanos futuros viajaram de volta no tempo, mas viajaram de volta ao tempo e lugar do encontro em um universo paralelo .
Dilatação do tempo
Há uma grande quantidade de evidências observáveis de dilatação do tempo na relatividade especial e dilatação do tempo gravitacional na relatividade geral, por exemplo, na famosa e fácil de replicar observação da decadência do múon atmosférico . A teoria da relatividade afirma que a velocidade da luz é invariante para todos os observadores em qualquer sistema de referência ; ou seja, é sempre o mesmo. A dilatação do tempo é uma consequência direta da invariância da velocidade da luz. A dilatação do tempo pode ser considerada em um sentido limitado como "viagem no tempo para o futuro": uma pessoa pode usar a dilatação do tempo de forma que uma pequena quantidade de tempo adequado passe para ela, enquanto uma grande quantidade de tempo adequado passa em outro lugar. Isso pode ser alcançado viajando a velocidades relativísticas ou por meio dos efeitos da gravidade .
Para dois relógios idênticos movendo-se um em relação ao outro sem acelerar, cada relógio mede o outro para ser mais lento. Isso é possível devido à relatividade da simultaneidade . No entanto, a simetria é quebrada se um relógio acelerar, permitindo que passe menos tempo adequado para um relógio do que para o outro. O paradoxo dos gêmeos descreve isso: um gêmeo permanece na Terra, enquanto o outro sofre aceleração para a velocidade relativística conforme eles viajam para o espaço, dão meia-volta e viajam de volta para a Terra; o gêmeo viajante envelhece menos do que o gêmeo que ficou na Terra, por causa da dilatação do tempo experimentada durante sua aceleração. A relatividade geral trata os efeitos da aceleração e os efeitos da gravidade como equivalentes , e mostra que a dilatação do tempo também ocorre em poços de gravidade , com um relógio mais profundo no poço funcionando mais lentamente; este efeito é levado em consideração ao calibrar os relógios nos satélites do Sistema de Posicionamento Global , e pode levar a diferenças significativas nas taxas de envelhecimento para observadores em distâncias diferentes de um grande poço de gravidade como um buraco negro .
Uma máquina do tempo que utiliza esse princípio pode ser, por exemplo, uma concha esférica com um diâmetro de cinco metros e a massa de Júpiter . Uma pessoa no centro avançará no tempo a uma velocidade quatro vezes mais lenta do que a de observadores distantes. Comprimir a massa de um grande planeta em uma estrutura tão pequena não deve estar dentro das capacidades tecnológicas da humanidade em um futuro próximo. Com as tecnologias atuais, só é possível fazer um viajante humano envelhecer menos do que seus companheiros na Terra alguns milissegundos depois de algumas centenas de dias de viagem espacial.
Filosofia
Os filósofos discutiram a natureza do tempo, pelo menos desde a época da Grécia antiga ; por exemplo, Parmênides apresentou a visão de que o tempo é uma ilusão. Séculos depois, Isaac Newton apoiou a ideia de tempo absoluto , enquanto seu contemporâneo Gottfried Wilhelm Leibniz sustentou que o tempo é apenas uma relação entre eventos e não pode ser expresso de forma independente. A última abordagem deu origem ao espaço - tempo da relatividade .
Presentismo vs. Eternismo
Muitos filósofos argumentaram que a relatividade implica o eternalismo , a ideia de que o passado e o futuro existem em um sentido real, não apenas como mudanças que ocorreram ou ocorrerão no presente. O filósofo da ciência Dean Rickles discorda de algumas ressalvas, mas observa que "o consenso entre os filósofos parece ser que a relatividade especial e geral são incompatíveis com o presentismo". Alguns filósofos vêem o tempo como uma dimensão igual às dimensões espaciais, que os eventos futuros "já estão lá" no mesmo sentido que diferentes lugares existem e que não há fluxo objetivo do tempo; no entanto, essa visão é contestada.
O presentismo é uma escola de filosofia que sustenta que o futuro e o passado existem apenas como mudanças que ocorreram ou ocorrerão no presente, e eles não têm existência real própria. Nessa visão, a viagem no tempo é impossível porque não há futuro ou passado para o qual viajar. Keller e Nelson argumentaram que mesmo que objetos passados e futuros não existam, ainda pode haver verdades definidas sobre eventos passados e futuros e, portanto, é possível que uma verdade futura sobre um viajante do tempo que decide viajar de volta à data presente possa explicar a aparência real do viajante no tempo no presente; essas opiniões são contestadas por alguns autores.
O presentismo no espaço-tempo clássico considera que apenas o presente existe; isso não é conciliável com a relatividade especial, mostrado no exemplo a seguir: Alice e Bob são observadores simultâneos de evento O . Para Alice, algum evento E é simultâneo com O , mas para Bob, o evento E está no passado ou futuro. Portanto, Alice e Bob discordam sobre o que existe no presente, o que contradiz o presentismo clássico. O "presentismo aqui-agora" tenta reconciliar isso reconhecendo apenas o tempo e o espaço de um único ponto; isso é insatisfatório porque os objetos que vão e vêm do "aqui-agora" se alternam entre o real e o irreal, além da falta de um "aqui-agora" privilegiado que seria o presente "real". O "presentismo relativizado" reconhece que existem infinitos quadros de referência, cada um deles tendo um conjunto diferente de eventos simultâneos, o que torna impossível distinguir um único presente "real" e, portanto, todos os eventos no tempo são reais - borrando a diferença entre o presentismo e o eternalismo - ou cada quadro de referência existe em sua própria realidade. As opções de presentismo na relatividade especial parecem estar esgotadas, mas Gödel e outros suspeitam que o presentismo pode ser válido para algumas formas de relatividade geral. Geralmente, a ideia de tempo e espaço absolutos é considerada incompatível com a relatividade geral; não há verdade universal sobre a posição absoluta dos eventos que ocorrem em momentos diferentes e, portanto, nenhuma maneira de determinar qual ponto no espaço em um momento está na "mesma posição" universal em outro momento, e todos os sistemas de coordenadas estão em pé de igualdade como dado pelo princípio da invariância do difeomorfismo .
O paradoxo do avô
Uma objeção comum à ideia de viajar de volta no tempo é apresentada no paradoxo do avô ou no argumento do auto-infanticídio. Se alguém fosse capaz de voltar no tempo, inconsistências e contradições surgiriam se o viajante do tempo mudasse alguma coisa; há uma contradição se o passado se tornar diferente do que é . O paradoxo é comumente descrito com uma pessoa que viaja ao passado e mata seu próprio avô, impede a existência de seu pai ou mãe e, portanto, sua própria existência. Os filósofos questionam se esses paradoxos provam que a viagem no tempo é impossível. Alguns filósofos respondem aos paradoxos argumentando que pode ser o caso de que a viagem no tempo para trás seja possível, mas que seria impossível realmente mudar o passado de qualquer forma, uma ideia semelhante ao proposto princípio de autoconsistência de Novikov na física.
Paradoxo ontológico
Compossibilidade
De acordo com a teoria filosófica da compossibilidade , o que pode acontecer, por exemplo, no contexto de uma viagem no tempo, deve ser pesado em relação ao contexto de tudo relacionado à situação. Se o passado é de uma certa maneira, não é possível que seja de outra. O que pode acontecer quando um tempo as visitas dos viajantes do passado se limita ao que fez acontecer, a fim de evitar contradições lógicas.
Princípio de autoconsistência
O princípio de autoconsistência de Novikov , em homenagem a Igor Dmitrievich Novikov , afirma que quaisquer ações realizadas por um viajante do tempo ou por um objeto que viaja no tempo fizeram parte da história o tempo todo e, portanto, é impossível para o viajante do tempo "mudar "história de qualquer forma. As ações do viajante no tempo podem ser a causa de eventos em seu próprio passado, o que leva ao potencial de causação circular , às vezes chamada de paradoxo da predestinação, paradoxo ontológico ou paradoxo bootstrap. O termo paradoxo de bootstrap foi popularizado pela história de Robert A. Heinlein " By His Bootstraps ". O princípio de autoconsistência de Novikov propõe que as leis locais da física em uma região do espaço-tempo contendo viajantes no tempo não podem ser diferentes das leis locais da física em qualquer outra região do espaço-tempo.
O filósofo Kelley L. Ross argumenta em "Paradoxos de Viagem no Tempo" que em um cenário envolvendo um objeto físico cuja linha de mundo ou história forma um ciclo fechado no tempo, pode haver uma violação da segunda lei da termodinâmica . Ross usa " Somewhere in Time " como um exemplo desse paradoxo ontológico, onde um relógio é dado a uma pessoa e 60 anos depois o mesmo relógio é trazido de volta no tempo e dado ao mesmo personagem. Ross afirma que a entropia do relógio aumentará, e o relógio transportado no tempo ficará mais gasto a cada repetição de sua história. A segunda lei da termodinâmica é entendida pelos físicos modernos como uma lei estatística , de modo que a entropia decrescente e a entropia não crescente não são impossíveis, apenas improváveis. Além disso, a entropia aumenta estatisticamente em sistemas que estão isolados, de modo que sistemas não isolados, como um objeto, que interagem com o mundo exterior, podem se tornar menos desgastados e diminuir a entropia, e é possível para um objeto cuja linha de mundo forma um loop fechado para estar sempre na mesma condição no mesmo ponto de sua história.
Daniel Greenberger e Karl Svozil propuseram que a teoria quântica fornece um modelo para a viagem no tempo em que o passado deve ser autoconsistente.
Em ficção
Temas de viagem no tempo na ficção científica e na mídia podem ser agrupados em três categorias: linha do tempo imutável; linha do tempo mutável; e histórias alternativas, como na interpretação de muitos mundos que interagem . O termo não científico linha do tempo é freqüentemente usado para se referir a todos os eventos físicos na história, de modo que, onde os eventos são alterados, o viajante do tempo é descrito como criando uma nova linha do tempo.
Veja também
Reivindicações de viagem no tempo
Cultura
Ficção
Ciência
Percepção do tempo
Referências
links externos
Visão geral e cobertura enciclopédica
- Buracos negros, buracos de minhoca e viagem no tempo , uma palestra da Royal Society
- Como a viagem no tempo funcionará no HowStuffWorks
- Viagem no tempo e física moderna na Stanford Encyclopedia of Philosophy
- Viagem no tempo na Internet Encyclopedia of Philosophy