Viagem no tempo

Time Travel is a plot device used in science fiction to set a story in a particular time, and explore the possible ramifications of the character's interaction with the people and technology of that time. In physics, it is useful to study time travel to the past and other consequences of physics theories that push the envelope (such as the possibilty of us living in a Multiverse), as it may force a rethinking of them.

Viagem no Tempo é um artifício utilizado nas histórias de ficção científica com o objectivo de colocar o personagem principal numa determinada época para explorar a interacção do personagem com as tecnologias e as pessoas dessa época. Em física, o estudo das viagens do tempo e de outras consequências das teorias da física é muito interessante porque pode mudar a nossa perspectiva sobre o universo.

Física

Currently held beliefs in the scientific community espouse that time travel is highly unlikely. This belief is largely due to Occam's razor. Any theory which would allow time travel would require that issues of causality be resolved (i.e. what happens if you try to go back in time and kill your grandfather; see Grandfather paradox), and in the absence of any experimental evidence that time travel exists, it is theoretically simpler to assume that it does not happen. In fact, Stephen Hawking once suggested that the absence of tourists from the future constitutes a strong argument against the existence of time travel.

Atualmente, os físicos estão convencidos que as viagens no tempo são muito improváveis. Esta crença é o resultado da aplicação da Navalha de Occam. Qualquer teoria que permita viagens no tempo teria que resolver os problemas relacionados com causalidade (i. e., o que acontece se alguém viajar no tempo para matar o próprio avô? Ver o Paradoxo do avô), e na ausência de provas experimentais de mostrem que as viagens do tempo são possíveis, é mais simples, do ponto de vista teórico, supor que não são. De fato, Stephen Hawking terá sugerido que a ausência de turistas vindos do futuro é um excelente argumento contra a existência de viagens no tempo.

There exist solutions to Albert Einstein's general theory of relativity that permit time travel (most famously that of Kurt Gödel), however some of these solutions require the universe to have physical characteristics that it does not appear to have. If one is able to move from one point to another faster than light, then according to relativity time travel may be possible.

Existem soluções da Teoria Geral da Relatividade de Einstein que permitem viagens no tempo (como a famosa solução encontrada por Kurt Gödel), mas algumas destas soluções exigem que o universo tenha características que não parece ter. Se fosse possível viajar mais rápido que a luz, então, de acordo com a relatividade, as viagens no tempo seriam possíveis.

A proposed time-travel machine using a wormhole would (hypothetically) work something like this: A wormhole is created somehow. One end of the wormhole is accelerated to nearly the speed of light, perhaps with an advanced spaceship, and then brought back to the point of origin. Due to time dilation, the accelerated end of the wormhole has now experienced less subjective passage of time than the stationary end. An object that goes into the stationary end would come out of the other end in the past relative to the time when it enters. One significant limitation of such a time machine is that it is only possible to go as far back in time as the creation of the machine; in essence, it is more of a path through time than it is a device that itself moves through time, and it would not allow the technology itself to be moved backwards in time. This could provide an alternative explanation for Hawking's observation: a time machine will be built someday, but hasn't been built yet, so the tourists from the future can't reach this far back in time.

Os Buracos de Verme foram propostos como vias para viajar no tempo. Um Buraco de Verme funcionaria da forma que se explica a seguir: O Buraco de Verme é criado de alguma forma. Uma das extremidades do Buraco de Verme é acelerado até velocidades próximas da luz, talvez com a ajuda de uma nave espacial sofisticada, e em seguida desacelerado até à velocidade original. Devido à dilatação do tempo, na parte acelerada do Buraco de Verme o tempo passou muito mais devagar. Um objeto que entra no Buraco de Verme a partir da parte não acelerada viajará até ao outro lado até o passado. Este método tem uma limitação: não é possível viajar a épocas anteriores à criação da máquina; na prática, forma-se uma espécie de túnel para uma região que ficou relativamente parada no tempo, mas não se cria uma máquina capaz de viajar a qualquer época que se deseja. Isto poderá explicar a observação de Stephen Hawking exposta acima: não vemos os turistas do tempo porque eles só podem viajar até à época em que o primeiro Buraco de Verme for criado e isso ainda não aconteceu.

Creating a wormhole of a size useful for macroscopic spacecraft, keeping it stable, and moving one end if it around would require significant energy, many orders of magnitude more than the sun can produce in its lifetime. Construction of a wormhole would also require the existence of a substance known as 'exotic matter', or 'negative matter', which, while not known to be impossible, is also not known to exist in forms useful for wormhole construction (but see for example the Casimir effect). Therefore it is unlikely such a device will be ever constructed, even with highly advanced technology.

Porém criar um buraco de minhoca não é uma tarefa fácil. A energia necessária para criar um Buraco de Verme suficientemente grande e estável para lá caber uma nave espacial e para mover uma das suas extremidades a grandes velocidades é várias ordens de grandeza maior que a energia que o Sol produz ao longo da sua vida. E a matéria necessária para criar um Buraco de minhoca pode nem existir. Um Buraco de Verme tem que ser construído com uma substância conhecida por matéria exótica, ou matéria negativa, que, embora ainda não se tenha provado que existam, e ainda ninguém provou que existe (ver [efeito de Casimir]). Sendo assim, é improvável que um Buraco de Verme venha alguma vez a ser construído, mesmo por uma civilização tecnicamente muito mais avançada que a nossa.

Another approach to time travel involves a spinning cylinder. If a cylinder is long, and dense, and spins fast enough about its long axis, then a spaceship flying around the cylinder on a spiral path could travel back in time. However, the density and speed required is so great that ordinary matter is not strong enough to construct it. A similar device might be built from a cosmic string, but none are known to exist, and it doesn't seem to be possible to create a new cosmic string.

Outro método que poderá permitir as viagens no tempo é a rotação de um cilíndro infinito. O cilindro tem que ser longo, denso e deve rodar à volta do seu eixo a velocidades elevadas. Se uma nave seguir um percurso em forma de espiral em torno do cilindro conseguirá viajar para trás no tempo. No entanto, a densidade e as velocidades necessárias são tão elevadas que não existe nenhum material suficientemente forte para construir o cilindro. Um mecanismo semelhante poderá ser construído a partir de uma corda cósmica, mas não são conhecidas cordas cósmicas e nem parece ser possível construí-las.

Physicist Robert Forward has noted that a naive application of general relativity to quantum mechanics suggests another way to build a time machine. A proton in a strong magnetic field would elongate into a cylinder, whose density and "spin" are enough to build a time machine. Gamma rays projected at it might allow information (not matter) to be sent back in time. However, he points out that until we have a single theory combining relativity and quantum mechanics, we will have no idea whether such speculations are nonsense.

O Físico Robert Forward sugeriu que a aplicação ingênua da teoria geral da relatividade à mecânica quântica mostra que pode ser possível criar uma máquina do tempo de outra forma. Um próton num campo magnético forte deformar-se-ia num longo cilíndrico, cuja densidade e "spin" são suficientes para construir uma máquina do tempo. Raios gama que fossem disparados na direção do cilindro poderão viajar para trás no tempo. No entanto, enquanto não existir uma teoria que combine corretamente a relatividade com a mecânica quântica, tudo não passa de especulação.

Some non-physicists have suggested that quantum teleportation, the EPR paradox, or quantum entanglement might lead to faster-than-light (FTL) communication or time travel. However, these experiments are just novel ways to transfer quantum information, not classical information. Therefore, they are completely unrelated to time travel or FTL communication. This misunderstanding seems to be widespread in popular press coverage of quantum teleportation experiments.

Tem sido sugerido que a teleportação quântica ou o paradoxo de EPR poderão ser utilizados para comunicações transmitidas a velocidades superiores à da luz. No entanto, estas experiências são apenas novos métodos de transmitir informação quântica, e não permitem transmitir informação clássica. A confusão entre as duas formas de informação tem sido espalhada pela cobertura jornalística das experiências de teleportação e não tem fundamento.

Einstein's special theory of relativity allows travel forward in time by means of time dilation (simply accelerate close to the speed of light, or spend time in a deep gravity well); but once one has gone forward in time one cannot go back.

A teoria geral da relatividade de Einstein permite viagens no tempo para o futuro devido à dilatação do tempo. Para isso basta que o viajante acelere até atingir velocidades próximas das da luz; mas não parece haver maneira de o viajante voltar à época inicial.

Viagens no tempo na ficção científica

Where can I even start to describe time travel themes in Science Fiction Literature?

Basically you can group the science fiction treatment of time travel (based on effect - methods are extremely varied and numerous) into two types, each of which is further subdivided.

As viagens no tempo são um tema frequente na ficção científica. O tratamento que a ficção científica dá às viagens do tempo pode ser dividida em duas categorias principais:

1. The time line is consistent and can never be changed.

1.1 One does not have full control of the time travel. One example of this is The Morphail Effect.

1.2 The Novikov self-consistency principle applies. (named after Dr. Igor D. Novikov, Professor of Astrophysics at Copenhagen University)

1.3 Any event that appears to have changed a time line has instead created a new one.

2. The time line is flexible and is subject to change.

2.1 The time line is extremely change resistant and requires great effort to change it.

2.2 The time line is easily changed.

1. A História é consistente e nunca poderá ser mudada

1.1 Os personagens não têm controle sobre a viagem no tempo. (The Morphail Effect).

1.2 Aplica-se o princípio de auto-consistência de Novikov ( do Dr. Igor D. Novikov, Professor de Astrofísica da Universidade de Copenhaga)

1.3 A alteração do passado não muda a História, mas cria uma História paralela.

2. A História pode ser alterada

2.1 A História tem uma grande resistência à mudança

2.2 A História pode ser mudada facilmente

Time Travel in a type 1 universe does not allow any paradoxes, although in 1.3, events can appear to be paradoxical.

A cada uma destas categorias correspondem os universos de Tipo 1 e de Tipo 2. As viagens num universo de tipo 1 não provocam paradoxos, embora os eventos em 1.3 possam parecer paradoxais.

In 1.1, Time travel is constrained to prevent paradox. If one attempts to make a paradox, one undergoes involuntary or uncontrolled time travel. Michael Moorcock uses a form of this principle and calls it The Morphail Effect.

Na situação 1.1, as leis da física limitam as viagens do tempo de modo a que os paradoxos não sejam possíveis. Se alguém tentar criar um paradoxo, deixa de ser capaz de controlar a viagem no tempo e acontecem coisas inesperadas. Michael Moorcock descreve uma forma deste principio e chama-lhe "o efeito de Morphail".

In 1.2, The Novikov Self-consistency Principle asserts that the existence of a method of time travel constrains events to remain self-consistent (i.e. no paradoxes). This will cause any attempt to violate such consistency to fail, even if extremely improbable events are required.

Na situação 1.2, o princípio de auto-consistência de Novikov afirma que a existência de um método para viajar no tempo obriga que os acontecimentos permaneçam auto-consistente (i.e. sem paradoxos). As tentativas para violar a consistência estão condenadas ao fracasso, mesmo que tenham que ocorrer acontecimentos bastante improváveis.

Example: You have a device that can send a single bit of information back to itself at a precise moment in time. You receive a bit at 10:00:00 PM, then no bits for thirty seconds after that. If you send a bit back to 10:00:00 PM, everything works fine. However, if you try to send a bit to 10:00:15 PM (a time at which no bit was received), your transmitter will mysteriously fail. Or your dog will distract you for fifteen seconds. Or your transmitter will appear to work, but as it turns out your receiver failed at exactly 10:00:15 PM. Etc, etc. An excellent example of this kind of universe is found in Timemaster, a novel by Dr. Robert L. Forward.

Exemplo: o personagem possui um aparelho que permite o envio de um único bit de informação para um momento preciso no tempo. O personagem recebe esse bit às 10:00:00 PM, mas não recebe mais nenhum durante 20 segundos. Se o personagem enviar um bit para as 10:00:00 PM tudo corre normalmente: o bit é recebido. Mas se ele enviar um bit para as 10:00:15 PM (um momento em que nenhum bit foi recebido), o transmissor não funcionará. Ou o personagem não o receberá por estar distraído por outros eventos. Um excelente exemplo deste tipo de universo pode ser encontrado n romance literário Timemaster de Robert Forward.

In 1.3, any event that appears to have caused a paradox has instead created a new time line. The old time line remains unchanged, with the time traveler or information sent simply having vanished, never to return. A difficulty with this explanation, however, is that conservation of mass-energy would be violated, unless the mechanics of time travel required that mass-energy be exchanged in precise balance between past and future at the moment of travel.

Na situação 1.3, os eventos que aparentam ter causado um paradoxo criam na realidade uma nova linha do tempo. A antiga linha do tempo continua a existir. O viajante no tempo abandonou essa linha do tempo e encontra-se agora em outra. O problema desta explicação é que viola o princípio da conservação de massa e energia. Se o viajante abandona um universo para entrar em outro, o universo original perde massa. Por isso, o mecanismo de viagem no tempo envolve provavelmente uma troca de massas entre universos.

In a universe that allows retrograde time travel but no paradoxes, any present moment is the past for a future observer, thus all history/events are fixed. History can be thought of as a filmstrip where everything is already fixed.

Num universo em que as viagens no tempo são permitidas mas não se permite paradoxos, o momento presente é o passado de um observador futuro, todos os eventos estão fixos e não há livre arbítrio (apesar de existir a ilusão de livre arbítrio). A História é como uma fita de um filme onde tudo já está fixo.

Time Travel in a type 2 universe is much more difficult to explain. The biggest problem is how to explain changes in the past. One method of explanation is that once the past changes so do all memories of all observers. This would mean that no observer would ever observe the changing of the past (because they will not remember changing the past.)

As viagens do tempo num universo de tipo 2 são mais difíceis de explicar. O maior problema consiste em explicar como é que mudanças no passado não parecem mudar significativamente a História. Uma explicação possível sugere que logo que a História é mudada, todas as memórias são automaticamente alteradas de modo a reflectir essa mudança. Nem o personagem que muda a História perceberá de tê-lo feito porque não se lembraria do como as coisas eram antes.

This would make it hard to tell whether you are in a type 1 universe or a type 2 universe. However, you could infer that you were by knowing that a) communication with the past was possible and b) it appeared that the time line had *never* been changed as a result of an action someone remembers taking, although evidence exists that other people are changing their time lines fairly often. An example of this kind of universe is presented in Thrice Upon a Time, a novel by James P Hogan.

Num universo destes seria muito difícil a um personagem saber se vive num universo de tipo1 ou tipo 2. No entanto, ele poderia descobrir que está num universo de tipo 2 através das evidências seguintes: a)é possível viajar no tempo e b) as evidências sugerem que a História nunca mudou como resultado de ações tomadas por alguém que se lembre delas, embora existam provas de que as pessoas estão sempre a mudar a sua própria linha do tempo.

Larry Niven suggests that in a type 2.1 universe, the most efficient way for the universe to "correct" a change is for time travel to never be discovered, and that in a type 2.2 universe, the very large (or infinite) number time travelers from the endless future will cause the timeline to change wildly until it reaches a history in which time travel is never discovered.

Larry Niven sugere que num universo tipo 2.1, a melhor forma do universo "corrigir" as alterações da História consiste em impedir a descoberta de formas de viajar no tempo, e que num universo de tipo 2.2, um número muito grande (ou mesmo infinito) de viajantes vão causar um número infinito de mudanças na História até que esta se estabilize em uma versão na qual formas de viajar no tempo não seriam descobertas.

In many Science Fiction books about Time Travel, there is a physical machine for transporting people through time but there is a minority which involve Time Travel through mental disciplines. Jack Finney's Time And Again is one such book. Poul Anderson's There Will Be Time portray's time travel as an ability some are born with.

Em muitos livros de ficção científica, as viagens são feitas com máquinas do tempo, mas em alguns casos, as viagens são feitas graças aos poderes mentais dos personagens, como no livro Time And Again de Jack Finney. No livro de Poul Anderson, There Will Be Time, viajar no tempo é uma capacidade inata que só alguns possuem.

Deslocamento pela velocidade da luz

Um método bem diferente seria conseguir uma nave ou um objeto que chegasse a velocidade da luz, e fizesse que ele desse voltas em torno da Terra nessa velocidade. O fator que determinaria o tempo ou época que ele se localiza, seria o sentido que essa nave ou objeto se deslocaria: sentido horário e antiorário A época poderia controlada apartir do número de voltas que a nave ou objeto daria em torno da Terra (com a velociade da luz pode-se dar 7,5 voltas no globo terestre em um segundo).

Ex:com 1 segundo de viagem pode progredir ou regredir 7 dias e meio no tempo, com isso 100 anos precisaria 1 hora e 20 min. para perpetra-se

Efeitos colaterais: A nave ou objeto poderia não estar só se deslocando mas também toda a massa em torno de si, ou seja a terra iria acompanhar a nave ou simplesmente iria parar.

Algo ainda para ser estudado