Experiência com metamateriais simula início do universo e indica que viagens no tempo podem ser uma impossibilidade quântica. Estudo divide opiniões.

Talvez você queira adiar um pouco mais os planos de montar aquela máquina do tempo. Cientistas desenvolveram em laboratório uma espécie de mini Big Bang que sugere que, no final das contas, viajar no tempo seja algo improvável.

Em um novo estudo, Igor Smolyaninov e Yu-Ju Hung, da Universidade de Maryland, simularam o nascimento do universo usando materiais avançados que permitem dobrar a luz de formas incomuns. O dispositivo criado por eles se apóia na idéia de que "a flecha do tempo", voltada para frente, não pode curvar-se para trás para desfazer eventos já ocorridos.

Por enquanto, a viagem no tempo ainda não foi possível na vida real e, segundo Smolyaninov, tal material sugere que isso nunca será possível.

Novo material  O novo simulador do Big Bang é minúsculo – sua largura é de apenas 20 micrômetros. Ele foi construído a partir de tiras alternadas de ouro e plástico montadas de forma a criar um metamaterial, substância produzida artificialmente para a manipulação da luz.

Metamaterial que simulou o Big Bang na experiência (Foto: National Geographic)

Nos últimos anos, pesquisadores vêm usando metamateriais para criar dispositivos antigamente possíveis apenas na ficção, como mantos invisíveis e "super-lentes", que permitem que cientistas "vejam" estruturas menores que o comprimento de ondas de luz visíveis.

Os metamateriais já despertaram também o interesse de astrofísicos, que recentemente usaram as exóticas substâncias para criar buracos negros artificiais e simuladores multiverso.

Segundo Smolyaninov e Hung, o material por eles desenvolvido é uma representação razoável de nosso universo, particularmente dos primórdios do universo na época do Big Bang – em torno de 13,7 bilhões de anos atrás.

Devido à forma única como tal material faz a luz se curvar, as equações que descrevem a passagem de uma partícula através do tempo são semelhantes àquelas que descrevem o movimento de fótons e de partículas quânticas semelhantes chamadas plásmons – criadas a partir de ondas de elétrons livres – através do material.

Desta forma, o dispositivo de metamaterial serve de modelo para nosso universo: o movimento horizontal no metamaterial é análogo ao movimento através das três dimensões do espaço, enquanto o movimento vertical representa a movimentação através do tempo.

Desordenado demais?  Para o experimento, os cientistas usaram um raio de laser verde para provocar um evento semelhante ao Big Bang no metamaterial. O laser fez com que os átomos de ouro gerassem explosões de plásmons.

Tais plásmons irradiaram externamente a partir de um único ponto, exatamente como os cientistas imaginam que as partículas tenham feito após o Big Bang. Os pesquisadores constataram que a trajetória dos plásmons se tornou cada vez mais desordenada à medida que eles se distanciavam. A descoberta é consistente com a segunda lei da termodinâmica, que diz que – excluindo-se qualquer tipo de intervenção – os sistemas têm a tendência de se tornarem mais desordenados com a passagem do tempo, um fenômeno conhecido como entropia.

No modelo de brinquedo, uma volta completa de um plásmon exatamente ao longo do mesmo caminho seria equivalente à viagem no tempo. Mas, uma vez que o plásmon é extraviado de tal caminho – devido, em partes, à entropia – já não seria mais possível fazer a volta completa.

O resultado, descrito em um trabalho publicado neste mês, sugere que as partículas em nosso universo talvez sejam também incapazes de mover-se para trás no tempo. Mas Smolyaninov admite que o experimento esteja longe da perfeição: “Não tenho certeza do quanto dele pode ser aplicado à vida real”.

Andreas Albrecht, cosmólogo da Universidade da Califórnia que não participou do estudo, tem dúvidas de que tal metamaterial seja uma representação suficientemente precisa dos primórdios do universo.

Para Albrecht o simulador de Big Bang criado pelos pesquisadores é uma conquista interessante, mas, ele não acredita que o mesmo irá ensinar algo em relação ao universo que já não seja conhecido a partir de dados empíricos ou de modelos baseados em equações e simulações de computadores.

"Temos modelos muito melhores do universo que podemos criar com computadores normais. Então, para mim, este material não oferece qualquer entendimento do universo que não possa ser alcançado de forma mais direta", disse Albrecht.

Imperceptível?  Embora o novo experimento – e nossa experiência quotidiana – aparentemente elimine a possibilidade de viagem no tempo, ainda existem inúmeras dúvidas em relação ao universo, por isso os físicos podem imaginar cenários nos quais a viagem no tempo seja possível.

Por exemplo, as leis da Física podem variar dependendo de onde alguém se encontra no cosmo, e talvez a Terra esteja em um caminho do universo onde há aumento de entropia, o que poderia fazer da viagem no tempo algo impossível de ocorrer.

“Talvez a vida se prenda a estes caminhos onde existe um aumento de entropia, já que precisamos da existência da flecha do tempo", disse Albrecht. Como Albert Einstein certa vez brincou, "O tempo existe para que todas as coisas não aconteçam de uma só vez".

Por outro lado, Albrecht diz que também poderíamos imaginar um universo onde a entropia ocorresse em ciclos crescentes e decrescentes.

Se a entropia não é consistente com o universo hipotético, ele diz que então a flecha do tempo poderia seguir ao contrário e eventos como uma xícara quebrada que fica inteira novamente ou humanos envelhecendo em reverso seriam não somente possíveis como também naturais.

Os habitantes de tal universo provavelmente nem se dariam conta de tais inadequações.

"Se isso acontecesse, simplesmente mudaríamos nossa idéia sobre o que é passado e o que é futuro, sem notar nada em especial".

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