Por que tempo

Jul 02, 2023

Táquions são partículas hipotéticas que sempre viajam mais rápido que a velocidade da luz. Einstein mostrou que tais partículas permitiriam a comunicação no passado, o que abre todo tipo de problemas com uma regra fundamental do universo. Embora os físicos não tenham provado que os táquions não podem existir, há boas razões para acreditar que não.

A barreira que nada com massa pode ultrapassar à velocidade da luz não é apenas uma expressão da limitação da engenharia ou uma representação de uma falha de imaginação. Está embutido nas próprias leis do universo, conforme expresso pela teoria da relatividade especial de Einstein.

Digamos que você queira começar a viajar mais rápido que a velocidade da luz. Você começa do repouso e se dá um empurrãozinho. Como você tem massa, seu empurrãozinho precisa superar um pouco de inércia para seguir em frente, mas você eventualmente segue em frente. Você acende um foguete, por exemplo, e decola.

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Mas quando você sai da plataforma de lançamento, você não para. Você tem um motor superavançado que lhe permite continuar empurrando, fazendo com que você continue acelerando. Em velocidades muito inferiores à velocidade da luz, tudo faz sentido: para cada segundo que você liga seus motores, você obtém a mesma quantidade de aceleração e o mesmo aumento de velocidade.

Mas conforme você se aproxima da velocidade da luz, algo engraçado começa a acontecer. A mesma quantidade de energia colocada em seus motores começa a fornecer cada vez menos aceleração, de modo que você obtém menos velocidade pelo seu investimento. Apesar de trabalhar seus motores ao extremo, você se aproxima cada vez mais da velocidade da luz, mas nunca a alcança. Em algum momento, você percebe que para atingir a velocidade da luz, você precisa colocar uma quantidade infinita de energia em seus motores – o que você não tem.

O problema aqui é que energia é massa, conforme dado por E = mc^2. Quanto mais rápido você se move, mais energia cinética você tem, o que significa que você fica literalmente mais pesado quanto mais rápido você vai. À medida que você se aproxima da velocidade da luz, sua massa vai para o infinito, então é necessária uma quantidade infinita de energia do foguete para chegar à velocidade da luz.

Mas essas regras se aplicam a objetos cuja massa começa abaixo da velocidade da luz. Objetos sem massa, como a própria luz, viajam automaticamente na velocidade da luz, nunca desacelerando ou acelerando. Em 1967, com base em trabalhos de décadas anteriores, o físico Gerald Feinberg propôs uma nova classe de partículas: objetos com “massa imaginária”. ("Imaginário" aqui se refere ao termo matemático para a raiz quadrada de -1.) Essas partículas, que ele chamou de táquions, nunca viajariam mais devagar que a velocidade da luz. Na verdade, eles seriam forçados a ir sempre acima da velocidade da luz e teriam tanta dificuldade em desacelerar até a velocidade da luz quanto nós ao tentar acelerar até ela.

Feinberg não foi o primeiro a considerar partículas mais rápidas que a luz, mas foi ele quem cunhou nossa palavra para elas. Einstein brincou com a ideia, mas descobriu que tais partículas violavam uma regra central do universo: a causalidade.

A causalidade é tão fundamental que está subjacente a tudo o que entendemos sobre o funcionamento do universo. Simplificando, a causalidade afirma que as causas devem vir antes dos efeitos. Tenho que mandar uma mensagem para você antes que seu telefone apite, tenho que colocar um pedaço de queijo na boca antes de poder comê-lo e assim por diante.

Mas os táquions são capazes de violar a causalidade. Para ver como, vamos fazer um pequeno experimento mental. Estou sentado na Terra enquanto você vive uma grande aventura no universo. Quero enviar-lhe um sinal com táquions, então ligo meu transmissor de táquions e envio uma mensagem.

Da minha perspectiva, os táquions se afastam de mim mais rápido que a velocidade da luz na sua direção. Até agora tudo bem.

Se você estiver perfeitamente imóvel, eventualmente, o táquion chegará até você em menos tempo do que levaria para a luz chegar lá. Você não seria capaz de ver o táquion chegando até que ele já passasse por você, o que ainda não é grande coisa. Se você tivesse um telescópio apontado para mim, receberia o táquion antes de ver a imagem minha pressionando o botão para enviá-lo. Curioso, mas ainda sem grande problema.