Teoria de Espaço-Tempo : Taquions
Autor: Cultura Jean Maicon | Publicado: 2011-02-27T10:13:00-08:00

Mais rápido que a luzO táquion, partícula hipotética, alimenta o  sonho de inúmeros cientistas de superar o limite universal de  velocidade, sem violar a Teoria da Relatividade. O centro das  dificuldades é&nbsp;uma dedução de que um objeto capaz de superar a  velocidade da luz também pode viajar para o passado.No século XIX, algumas pessoas acreditavam que nunca seria  possível viajar mais rápido que o som, acima de 331 metros por segundo,  ou 1 192 quilômetros por hora. Até que em 1947 o piloto americano  Charles Yeager quebrou essa barreira a bordo do avião-foguete Bell XS-1.  Essa história é às vezes usada para se argumentar que não existem  limites à velocidade: com tecnologia adequada qualquer tipo de barreira  cairia.

A velocidade da luz, no entanto, constitui um limite físico  inexpugnável. Deslocando-se no vácuo a 299 000 quilômetros por segundo, a  luz não é apenas muitíssimo mais rápida que o som. Na verdade, ela não  pode ser superada por princípio, não importa o quanto se aperfeiçoem as  tecnologias. Em vista disso, o que significa dizer que algo é mais veloz  que a luz? A resposta é um mundo de paradoxos, no qual o próprio  sentido do tempo pode se inverter – a ponto de uma pessoa poder  conversar consigo mesma no passado.

Para isso, ela teria que enviar suas mensagens por meio de certas  partículas hipotéticas, os táquions (termo grego que quer dizer  'rápido'). É o que relata o professor e divulgador científico inglês  Paul Davies, no texto a seguir, adaptado por SUPERINTERESSANTE.

A idéia de que existe uma barreira ao deslocamento dos corpos nasceu com  a Teoria da Relatividade de Einstein, publicada em 1905. Seu princípio  central pode ser compreendido a partir de uma experiência real que  analisa pulsos de rádio (tanto o rádio quanto a luz são formas de ondas  eletromagnéticas e se deslocam com a mesma velocidade). Tais pulsos são  emitidos, por exemplo, por um objeto situado na constelação Monoceros, a  cerca de 16 000 anos-luz da Terra. Trata-se de um pulsar binário,  formado por duas estrelas altamente compactas, ou estrelas de nêutrons,  que giram uma em torno da outra. A gravidade que liga as duas estrelas é  tão forte que elas percorrem suas órbitas a 200 quilômetros por  segundo, ou 0,1% da velocidade da luz.

A cada 59 milésimos de segundo uma das estrelas emite um sinal de  extraordinária regularidade – como o tique-taque de um relógio  superacurado – que pode ser monitorado a partir da Terra. Ao girar em  torno de seu companheiro, um pulsar às vezes se aproxima um pouco da  Terra e às vezes se afasta. Assim, pode-se ficar tentado a pensar que a  velocidade dos pulsos é maior durante a aproximação do que durante o  afastamento. Mas, se fosse assim, os pulsos mais rápidos alcançariam os  mais lentos, ao longo dos 16 000 anos-luz de viagem até a Terra.  Bastaria uma minúscula diferença de velocidade para misturar os sinais  de maneira complicada.

Como nada disso acontece, essas observações constituem confirmação  direta do princípio relativístico de que a velocidade da luz é  independente do movimento do observador ou da fonte de luz. E tem uma  conseqüência imediata sobre a possibilidade de uma viagem mais rápida  que a luz: obviamente, se a rapidez com que a luz passa não é afetada  pelo movimento de uma pessoa, esta nunca poderá alcançar aquela. É  interessante imaginar o que aconteceria se um foguete partisse da Terra  em perseguição a um raio luminoso. Quando se liga o motor, a nave  acelera e sua velocidade começa a aumentar. À primeira vista, nada  impede que o motor continue a acelerar o foguete até a velocidade se  tornar maior que a da luz.

Mas há um impedimento. Um observador na Terra veria a nave acelerar,  inicialmente, mas depois de certo tempo perceberia que a aceleração não  corresponderia ao esforço do motor. A medida que se aproximasse da  velocidade da luz, seria preciso gastar mais e mais combustível para  conseguir um aumento cada vez menor de velocidade. O observador  interpreta esse fato como um contínuo aumento da massa da nave, que  cresce sem limite ao se aproximar da velocidade máxima do Universo. A  massa extra torna o foguete mais resistente à aceleração, e nenhum  acréscimo no impulso o faria atingir aquela velocidade.

Não há aparelho em condições de realizar tal teste, mas é possível  acelerar partículas subatômicas a uma velocidade quase igual à da luz. E  isso realmente mostra que não se pode acelerar um objeto material além  da barreira da luz. Mas, a Teoria da Relatividade não faz restrição a  objetos que sejam sempre mais velozes que a luz. Daí a idéia dos  táquions – partículas cuja velocidade nunca é inferior à da luz.  Portanto, eles também obedecem ao limite de movimento, mas no sentido  inverso ao usual.

Se os táquions existem, devem ter propriedades estranhas. As partículas  comuns, por exemplo, têm mais energia quando se deslocam mais  velozmente: os táquions, em vez disso, têm menos energia. De modo que,  se um deles perder energia, será acelerado, e se tiver energia zero, sua  velocidade será infinita. Ele cruzará o Universo instantaneamente! Isso  porque o conceito comum de massa não se aplica a essas partículas, que  têm o que se chama de massa imaginária, no jargão técnico. Enquanto é  preciso gastar energia, ou realizar trabalho, para acelerar massas  comuns, deve-se realizar trabalho para desacelerar um objeto taquiônico.

O simples fato de a natureza permitir a existência dos táquions, no  entanto, não significa que eles efetivamente existam. Resta saber se  eles são reais ou mera hipótese. E, caso sejam reais, onde se deveria  procurá-los? Uma possibilidade é o Big Bang, a grande explosão que deu  origem ao Universo. Foi no Big Bang, afinal, que se produziu toda a  matéria comum. Talvez a tórrida fase primordial do Cosmo tenha deixado  resíduos taquiônicos que se espalharam posteriormente pelo espaço. Os  astrônomos estão convencidos de que o espaço contém muita matéria sob  forma desconhecida; é intrigante a sugestão de que parte dela esteja em  forma taquiônica.

Para testar essa possibilidade, é preciso saber como os táquions se  comportam em um universo em expansão. Um gás comum, por exemplo,  torna-se mais frio quando se expande e isso significa que uma molécula  qualquer do gás está em agitação caótica, mas aos poucos se aquieta. Na  verdade, a expansão reduz sua energia: não é por outro motivo que o  intenso calor do Big Bang se diluiu. Um gás de táquions também perde  energia, mas deve-se ter em mente que isso acelera, em vez de aquietar  tais partículas. Assim, tal gás se aquece a uma taxa crescente ao longo  da expansão. Quando se chega à energia zero, a velocidade se torna  infinita e as partículas deixam de existir abruptamente.

Esse súbito desaparecimento pode ser melhor ilustrado em um diagrama de  espaço-tempo (veja quadro), no qual uma partícula, ou uma pessoa,  aparece como uma linha mais ou menos inclinada na direção vertical. Se a  pessoa está parada, a linha é totalmente vertical, indicando que apenas  o tempo passa – se a pessoa está em movimento, sua linha se desloca  também na horizontal, indicando mudanças de posição no eixo do espaço.  Seguindo esse raciocínio, vê-se que, quanto maior a velocidade, maior é o  avanço para a direita e maior a inclinação da linha. O limite é a  velocidade da luz (ou das partículas de luz, os fótons). Inclinada de 45  graus, essa linha corre a igual distância dos dois eixos.

Partículas mais rápida do que a luz, como os táquions, têm ângulo mais  acentuado que 45 graus e tendem a ficar horizontais quando a velocidade  se aproxima do infinito. É como se estivessem simultaneamente em muitos  lugares e o tempo não passasse para elas. Diz-se então que tais  partículas deixam de existir no espaço-tempo, esse é o efeito que a  expansão do Universo tem sobre elas: encurva suas linhas até a  horizontal, quando deixam de existir.

Caso tenha sido este o destino de todos os táquions produzidos pelo Big  Bang, a maior esperança de encontrá-los é numa experiência de física de  partículas. Em 1974, um grupo de pesquisadores da Universidade de  Adelaide, Austrália, registrou o trajeto de uma partícula em tempo tão  curto que só poderia ter sido feito em velocidade superior à da luz. A  partícula foi vista em raios cósmicos - criados na alta atmosfera pelo  choque de núcleos atômicos vindos do espaço. Apesar disso, todas as  tentativas posteriores deram resultado negativo. Daí o atual ceticismo  dos físicos, agravado por obstáculos de ordem teórica e também  filosófica.

O centro das dificuldades é uma dedução da Teoria da Relatividade de que  um objeto capaz de superar a velocidade da luz também pode viajar para o  passado. O diagrama de espaço-tempo ajuda a entender por quê. Desta  vez, no entanto, é preciso desenhá-lo do ponto de vista do observador  que está em movimento, que se pode balizar de João. Vale a pena comparar  esse diagrama com os anteriores, desenhados do ponto de vista do  observador imóvel, batizado José. O primeiro ponto relevante é que a  linha da luz não se altera, em obediência ao preceito relativístico de  que sua velocidade não muda se o observador está em movimento.

As outras linhas ficam mais inclinadas para a direita, mas o segundo  ponto importante é que, ainda assim, elas continuam limitadas pela linha  da luz. As linhas de movimento mais vagaroso que o da luz ainda estão  mais próximas do eixo do tempo, e aquelas de movimento mais rápido, mais  próximas do eixo do espaço. Assim, o movimento relativo dos  observadores não poderia transformar uma partícula comum em táquion. Mas  nota-se algo estranho com as linhas deste último: a que é vista por  José inclina-se para cima e a outra, para baixo. O problema é que o  tempo corre para cima no diagrama.

Tal possibilidade cai como uma bomba sobre a idéia de causa e efeito.  Basta imaginar que essa última linha mostra o táquion entre um canhão de  partículas e um alvo que explode ao ser atingido. Então, do ponto de  vista de João, o alvo explode antes de o canhão ser disparado! Também se  pode interpretar essa situação dizendo que a explosão do alvo é a causa  do disparo – e não seu efeito. De uma maneira ou de outra, eventos que  são aceitáveis para o observador imóvel, parecem bizarros aos olhos do  que se move. Tais possibilidades inspiram paradoxos divertidos ou  tormentos metafísicos, dependendo da inclinação pessoal de cada um.

Num enredo possível, os personagens trocam enganosos sinais taquiônicos  entre si. Nesse caso, não há nada demais do ponto de vista de quem envia  a primeira mensagem. José, por exemplo, pensará que João recebe o sinal  depois de ser enviado. Mas João pode não concordar: se ele retrucar à  mensagem recebida, a resposta pode chegar ao destinatário antes de este  enviar o sinal originai. Ou seja, por intermédio de João, José pode até  mandar um recado para si mesmo - mas no passado. Que atitude se deve  tomar diante de tais incongruências? Os escritores de ficção científica  ficam deliciados.

Para muitos dos físicos profissionais, porém, os paradoxos do tempo  impugnam por completo o conceito de táquions. Uma maneira de evitar  dilemas seria isolar tais partículas do mundo convencional. Desde que  não se procure agir ou exercer controle sobre elas, não há por que  pensar em paradoxos. Uma conclusão, pelo menos, parece certa: embora  conduza a possibilidades difíceis de compreender, a existência dos  táquions não viola as leis da natureza. Então, talvez se possa invocar a  seu favor uma curiosa regra informal da ciência: se algo não é  estritamente proibido, a natureza tende a produzi-lo, de uma forma ou de  outra. Não deve causar surpresa se um dia alguém surgir com evidências  desse estranho viajante do espaço-tempo.