O que é o espaço-tempo? (Parte 2)

Jyotiraditya Blocked Unblock Seguir Seguindo 8 de janeiro

Para a parte anterior da Space Time, clique em SPACETIME (PART -1)

Na ficção científica, o espaço e o tempo são comuns. Eles são usados para viagens rápidas pela galáxia ou para viagens pelo tempo. Mas a ficção científica de hoje é, muitas vezes, o fato científico de amanhã. Então, quais são as chances de espaço e tempo deformações.

Todos os corpos materiais têm uma certa extensão: comprimento, largura e altura. Eles são colocados em relação uns aos outros e constituem partes de um ou outro sistema. O espaço é uma forma de coordenação de objetos coexistentes e estados de matéria. Consiste no fato de que objetos são extrapolados uns para os outros (ao lado, ao lado, abaixo, acima, dentro, atrás, na frente, etc.) e possuem certos relacionamentos quantitativos. A ordem de coexistência desses objetos e seus estados forma a estrutura do espaço.

Os fenômenos materiais são caracterizados por sua duração, a seqüência dos estágios de seu movimento, seu desenvolvimento. Os processos podem ocorrer simultaneamente ou preceder ou suceder uns aos outros. Tal, por exemplo, é a inter-relação entre o dia e a noite. A dimensão do tempo só pode ser medida com a ajuda de certos padrões (em segundos, minutos, horas, dias, anos, séculos, etc.), isto é, movimentos que são aceitos como sendo uniformes. A percepção do tempo também nos permite avaliar a sequência e a duração dos eventos. Dependendo de nossas sensações subjetivas, como diversão ou tristeza, prazer ou tédio, o tempo parece curto ou longo. O tempo é uma forma de coordenação de objetos e estados da matéria em sua sucessão. Consiste no fato de que todo estado é um elo consecutivo em um processo e possui certas relações quantitativas com outros estados. A ordem de sucessão desses objetos e estados forma a estrutura do tempo.

O espaço e o tempo são formas universais da existência da matéria, da coordenação de objetos. A universalidade dessas formas reside no fato de que elas são formas de existência de todos os objetos e processos que já existiram ou existirão no universo infinito. Não apenas os eventos do mundo externo, mas também todos os sentimentos e pensamentos ocorrem no espaço e no tempo. No mundo material, tudo tem extensão e duração. O espaço e o tempo têm suas peculiaridades. O espaço tem três dimensões: comprimento, largura e altura, mas o tempo tem apenas um – do passado ao presente até o futuro. É inevitável, irrepetível e irreversível.

A compreensão correta da essência do espaço e do tempo está intimamente ligada à imagem científica do mundo. Tudo é diferenciado, dividido em formações materiais extrapostas relativamente estáveis. Os processos que ocorrem neles e condicionam sua conservação (reprodução) e ao mesmo tempo sua transformação, também são diferenciados: constituem a mudança consecutiva dos estados de um objeto.

O espaço e o tempo existem objetivamente. Embora possamos sentir como o tempo em sua passagem inexorável está nos levando embora, não podemos interrompê-lo nem prolongá-lo. Não podemos recuperar um único momento de existência. O fluxo do tempo está além do nosso controle. Somos tão impotentes como um pedaço de madeira num rio.

A dialética procede do reconhecimento da unidade do movimento, do espaço, do tempo e da matéria, que se expressa no princípio de que as várias formas de organização estrutural da matéria e os níveis dessa organização são caracterizados por seu movimento, espaço e tempo específicos. Assim, a organização espacial de um cristal difere da de uma rosa florescente. O tempo dos eventos históricos ocorre, é experimentado por seus participantes e é preservado na memória da humanidade e esse tipo de tempo difere do tempo puramente físico de, digamos, o movimento dos corpos celestes. No entanto, o pensamento metafísico separa a matéria do movimento, e ambos, do espaço e do tempo. Newton, por exemplo, assumiu que o espaço era o recipiente vazio das coisas, que era incorpóreo, absolutamente penetrável, nunca influenciou nada e nunca foi afetado por nenhuma influência.

O espaço universal era considerado cheio de éter absolutamente imóvel, e pensava-se que os corpos em movimento encontravam um "vento etéreo" como o vento que resiste a uma pessoa correndo. O espaço era supostamente imutável e imóvel, seus atributos não dependiam de nada, nem mesmo do tempo; nem dependiam de corpos materiais ou de seus movimentos. Pode-se remover todos os corpos do espaço e do espaço e ainda assim manter seus atributos. Newton manteve as mesmas visões sobre o tempo. Ele acreditava que o tempo fluía da mesma maneira por todo o universo e esse fluxo não dependia de nada; o tempo era, portanto, absoluto. Como um rio, fluía por conta própria, sem se importar com a existência de processos materiais.

A idéia de espaço e tempo absolutos correspondia à imagem física do mundo, ou seja, o sistema de visões da matéria como um conjunto de átomos separados um do outro, possuindo volume e inércia imutáveis (massa), e influenciando um ao outro instantaneamente distância ou através do contato. A revisão do quadro físico do mundo mudou a visão do espaço e do tempo. A descoberta do campo eletromagnético e a percepção de que o campo não poderia ser reduzido a um estado de ambiente mecânico revelou as falhas na imagem clássica do mundo. Descobriu-se que a matéria não poderia ser representada como um conjunto de elementos separados e estritamente dissociados. As partículas da matéria estão de fato conectadas umas às outras em sistemas integrais por campos cuja ação é transmitida a uma velocidade finita que é igual para qualquer sistema fechado (a velocidade da luz no vácuo).

Anteriormente, afirmava-se que, se toda a matéria desaparecesse do universo, o espaço e o tempo permaneceriam. A teoria da relatividade, no entanto, sustenta que, com o desaparecimento da matéria, o espaço e o tempo também desapareceriam.

Em suma, tudo no mundo é espacial e temporal. O espaço e o tempo são absolutos. Mas como essas são formas de matéria em movimento, elas não são indiferentes ao seu conteúdo. Quando se move, um objeto não deixa um formulário vazio por trás dele, o espaço não é um apartamento que pode ser liberado para tal inquilino como matéria, e o tempo não pode ser comparado a algum monstro que rói as coisas e deixa marcas de dentes eles. O espaço e o tempo são condicionados pela matéria, pois uma forma é condicionada pelo seu conteúdo e cada nível do movimento da matéria possui sua estrutura espaço-temporal. Assim, células e organismos vivos, nos quais a geometria se torna mais complexa e o ritmo do tempo muda, possuem propriedades especiais de espaço-tempo. Este é o tempo biológico. Há também o tempo histórico, cuja unidade pode ser a substituição de uma geração por outra, o que corresponde a um século. Dependendo de nossas necessidades práticas, o tempo histórico é contado em séculos e milênios. O ponto de referência pode ser determinados eventos histórico-culturais ou mesmo lendas.

O finito e o infinito. Cuja imaginação não foi agitada por um misterioso senso da vastidão do universo? Que homem olhou para o céu escuro brilhando com suas miríades de estrelas e não se impressionando com o glamour do espaço sideral? Cujo coração não foi movido pelo majestoso esplendor dos céus noturnos?

Em nossas vidas cotidianas, em nossas relações com tudo ao nosso redor, encontramos objetos finitos, processos. O finito significa algo que tem um fim, que é limitado no espaço. Na prática cotidiana, podemos dizer por infinito qualquer coisa muito grande ou muito pequena, dependendo das circunstâncias. Por exemplo, um bilhão elevado ao poder de cem é, na prática, uma quantidade infinita. Nossa experiência é muito limitada para podermos definir o infinito. Os cientistas gostam de brincar que só começam a entender o infinito quando pensam em insensatez humana. Pode-se lançar uma lança a partir de um certo ponto no espaço e, a partir do lugar onde ela cai, pode-se repetir o lançamento. E pode-se continuar fazendo isso de novo e de novo, nunca atingindo qualquer limite. Não importa quão distante uma estrela possa estar de nós, ainda podemos ir além dessa estrela. O universo nunca é "abordado". Infinito não pode ser percorrido até o fim. Esse infinito seria um "falso" infinito. Verdadeiro infinito significa constante indo além dos limites do finito. O universo não é dado em nenhuma forma cortada e seca, ele está constantemente se reproduzindo; é uma realidade que é constantemente recriada. O infinito se manifesta no finito e no finito. Através do finito chegamos a um entendimento, um conhecimento do infinito. O finito é um momento constantemente aparecendo e desaparecendo de um processo infinito de mudança. A mudança em geral está associada a um objeto que vai além de seus limites espaciais, temporais, quantitativos e qualitativos. O próprio fato da interação das coisas é constante, indo além dos limites da existência finita e individual. Nesta constante "indo além de si" para o ser exterior, está a natureza infinita do finito. Um objeto tem inúmeras relações com outros objetos. Assim, adquire um número infinito de propriedades. E nesse sentido o infinito implica diversidade qualitativa, realizada no espaço e no tempo.

Avançamos da escala da Terra para as expansões do espaço exterior, para o tempo que não tem começo nem fim. Este é um infinito extenso. Nós mesmos parecemos estar de pé entre as infinitas extensões do universo com seus mundos que são conhecidos ou desconhecidos para nós e as igualmente infinitas profundezas do mundo das menores partículas de matéria, que é o infinito intenso. Somos a junção, por assim dizer, de estradas que levam ao infinitamente grande e ao infinitamente pequeno. Nós somos meras partículas de poeira em comparação com as estrelas e ao mesmo tempo somos gigantes comparados com os minúsculos microrganismos que enxameiam em cada gota de água.

O pensamento penetrou de regiões descritíveis apenas em termos de milhões de anos-luz para regiões que podem ser medidas em trilionésimos de centímetro! E lá também encontramos as propriedades do finito e do infinito. Assim, muitos físicos assumem a existência de um certo comprimento básico – o quantum espacial. Seria, dizem eles, tão sem sentido considerar um comprimento menor quanto seria considerar, por exemplo, uma quantidade de ouro menor que um átomo, porque tal quantidade nem mesmo constituiria o dado elemento químico. Então, os cientistas supõem a existência de "átomos" de espaço. Daí segue o reconhecimento do tempo mínimo, além de cujos limites o conceito de fase, isto é, as mudanças de estado no tempo, perde todo o sentido.

Na tentativa de refutar a teoria do infinito do universo, encontra-se o conceito do universo “em expansão”. James Jeans, por exemplo, assumiu que não apenas a quantidade de matéria no universo estava diminuindo, mas também que qualquer matéria que permanecesse estava constantemente retrocedendo no espaço a uma velocidade colossal e sinistramente crescente. E, no entanto, não há motivos válidos para tais conclusões. A metagalaxia na qual observamos esse movimento centrífugo das galáxias, apesar de seu enorme tamanho como nos parece, é apenas uma minúscula partícula no universo infinito, portanto não se pode presumir que todo o universo esteja "se expandindo".

Em suma, todos os objetos e processos do mundo são finitos. Mas a totalidade de coisas e processos finitos é infinita. O universo não teve começo, não tem fim e é inesgotável. Além dos sistemas estelares mais distantes que a ciência e a tecnologia modernas nos permitiram observar, ainda existem outros corpos celestes gigantescos. E assim por diante, ad infinitum. Não há limites além dos quais possa haver algo que não possa ser abraçado pelo conceito de realidade objetiva e não há nada acima ou fora dele. A realidade objetiva está em tudo. É tudo. O conceito de limite só tem sentido quando aplicado ao finito. Nem nossa imaginação ligada à distância nem os astronautas do futuro podem encontrar algum obstáculo sobrenatural como a inexistência. Eles nunca vão se deparar com algo que difere da matéria. Não importa quanto tempo passe antes de algum evento, o tempo continuará depois disso. Não importa há quanto tempo um certo evento ocorreu, ele foi precedido por inúmeros outros eventos. A cadeia de eventos nunca foi quebrada. Seus links são inumeráveis. No universo como um todo não há ponto inicial ou culminante; o universo é igualmente aberto em ambas as extremidades. Se o tempo fosse finito, o mundo deveria ter tido um começo. Reconhecer o começo da existência do mundo a tempo seria reconhecer a criação e, conseqüentemente, um criador.

O conceito de começo é significativo quando aplicado não ao universo como um todo, mas apenas a coisas e processos específicos e separados, isto é, ao finito. Não podemos estabelecer limites para o universo como um todo. Isso nos proíbe categoricamente de fazer isso. É sem idade. É infinitamente velho e eternamente jovem. Certa vez alguém comentou, de forma espirituosa, que não podia imaginar o universo tendo vivido sua vida e tristemente vegetando pelo resto da eternidade.

Parece que o que acontece é que, quando o espaço-tempo se deforma quase o suficiente para permitir a viagem ao passado, as partículas virtuais quase se tornam partículas reais, seguindo trajetórias fechadas. A densidade das partículas virtuais e sua energia tornam-se muito grandes. Isso significa que a probabilidade dessas histórias é muito baixa. Assim, parece haver uma Agência de Proteção Cronológica em ação, tornando o mundo seguro para os historiadores. Mas esse assunto de espaço e tempo ainda está em sua infância. De acordo com a teoria das cordas, que é a nossa melhor esperança de unir a Relatividade Geral e a Teoria Quântica, em uma Teoria de Tudo, o espaço-tempo deve ter dez dimensões, não apenas as quatro que experimentamos. A ideia é que seis dessas dez dimensões estão enroladas em um espaço tão pequeno que não percebemos. Por outro lado, as quatro direções restantes são relativamente planas e são o que chamamos de espaço-tempo. Se esta imagem estiver correta, pode ser possível organizar que as quatro direções planas tenham sido misturadas com as seis direções altamente curvadas ou deformadas. O que isso daria origem, nós ainda não sabemos. Mas abre possibilidades emocionantes.

A conclusão desta palestra é que viagens espaciais rápidas, ou viagens no tempo, não podem ser descartadas, de acordo com nosso entendimento atual. Eles causariam grandes problemas lógicos, então vamos esperar que haja uma Lei de Proteção Cronológica, para evitar que as pessoas voltem e matem nossos pais. Mas os fãs de ficção científica não precisam desanimar. Há esperança na teoria das cordas.

Como ainda não decidimos viajar no tempo, não tenho mais tempo. Obrigado por ouvir.

Jyotiraditya.