Há algo mais rápido do que a velocidade da luz?

2018-05-27 08:06:00

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"A velocidade máxima para tudo no nosso Universo tem um valor: 300 mil quilômetros por segundo", disse o físico teórico britânico Jim Al-Khalili ao programa de rádio da BBC Os Casos Curiosos de Rutherford e Fry, quando consultado sobre a possibilidade de que algo possa viajar mais rápido que a luz.

"Nada pode ir mais rápido, porque essa é a velocidade do próprio tecido do espaço-tempo. E a luz viaja a essa velocidade. Não é que a luz seja especial nesse sentido, é a própria velocidade que é especial em nosso Universo. Pode haver outros universos nos quais a velocidade máxima seja diferente."

Mas por que há limite de velocidade?

"Isso nos leva à Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein, de 1905, que diz que a velocidade da luz é o que conecta o tempo e o espaço", explica.

No século 17, o físico britânico Isaac Newton disse que o tempo e o espaço eram independentes. Einstein afirmou que, na verdade, o tempo e o espaço estão intimamente conectados, e o que os une – e que nos permite observar isso – é a velocidade da luz.

"Se você viaja a uma velocidade o mais próxima possível da luz, coisas estranhas acontecem", afirma Al-Khalili.

Alongamento do espaço e do tempo

Para entender essas coisas estranhas, o cosmólogo Andrew Pontzen sugere um experimento imaginário em uma viagem de trem.

"Imagine que você está viajando em um trem e joga uma bola dentro do vagão. Você observa o movimento dela e, para você, parece que ela vai na mesma velocidade todas as vezes em que você a joga. Mas suponha que alguém esteja parado fora do trem, na plataforma de uma estação, e essa pessoa também vê a bola", descreve.

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"Essa pessoa verá a bola se movendo não na velocidade na qual você a jogou, mas na velocidade em que o trem viaja combinada à velocidade que você atirou a bola, porque obviamente os dois movimentos estão ocorrendo ao mesmo tempo."

Tudo isso já pode soar normal para quem conhece a Teoria da Relatividade. Mas os problemas começam quando você aumenta a velocidade do trem.

Quando mais você se aproxima da velocidade da luz, menos a bola deixa de rolar na velocidade combinada. É como se algo a impedisse de ir mais rápido.

"Mesmo que o trem esteja um pouco mais lento que a velocidade da luz, o que é mais realista, e você joga a bola, você não vai mais ter a combinação da velocidade em que a jogou com a velocidade do trem. Fica cada vez mais difícil para a bola acelerar na medida em que o trem se aproxima da velocidade da luz", afirma Pontzen.

"É um efeito muito estranho, que está ligado ao alongamento do espaço e do tempo."

E o mais estranho é que, na medida em que você se aproxima da velocidade da luz, o trem começa a ficar meio… mole.

"Para quem está de fora, o trem viajando na velocidade da luz pareceria estar sendo esmagado e ficando menor na direção para onde ele está se movendo. Ao mesmo tempo, parecerá que sua massa está aumentando mais e mais", explica Ponzen.

"Este é outro motivo pelo qual você não pode andar mais rápido que a velocidade da luz. Se você tentar, parece que sua massa aumenta. Isso faz com que seja mais difícil, por exemplo, que o nosso trem se mova mais rápido."

Segundo o cosmólogo, isso se deve à extensão da famosa equação de Einstein E = mc² (Energia é igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado).

Na verdade, a equação completa é E²=(mc²)²+(pc)². A parte final é a que descreve como a massa do objeto muda quando há movimento envolvido, segundo Ponzen.

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Mais estranho ainda é o que ocorre com o tempo. Se você pudesse viajar na velocidade da luz, experimentaria toda a história do Universo em um instante. Isso por que todas as leis de causa e efeito se quebrariam, e as noções de passado e de futuro não teriam mais sentido.

Mas, para isso, seria preciso ter massa e energia infinitas. É por isso que o limite universal de velocidade é uma espécie de fundamento da Física.

A luz não tem massa. Por isso, consegue viajar neste limite de velocidade cósmico.

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Alarme falso

Até onde sabemos, não há nada que possa viajar mais rápido que a velocidade da luz. Mas, por um breve momento, acreditou-se que sim.

Em 2011, foi anunciada uma descoberta que ameaçou anular tudo o que sabemos sobre a velocidade da luz, a Teoria da Relatividade e toda a física moderna.

Na Suíça, físicos europeus conduziam um experimento chamado Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (Opera, na sigla em inglês), para estudar o fenômeno da oscilação de neutrinos.

Diferentemente das partículas de luz, os neutrinos são partículas que possuem uma pequena quantidade de massa. Por isso, segundo a Teoria da Relatividade Especial de Einstein, deveriam viajar a uma velocidade menor que a da luz.

No entanto, naquele ano, o projeto chamou a atenção de toda a comunidade internacional quando anunciou a detecção de neutrinos se movimentando em uma velocidade superior à da luz.

"Os pesquisadores que realizaram esse experimento com neutrinos na Suíça e na Itália publicaram os resultados, e todos ficaram muito emocionados: isso ia revolucionar a Física", relembra Jim Al-Khalili.

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"Mas eles conseguiram aquele resultado por causa de um cabo frouxo de um relógio digital em um computador num laboratório italiano. Quando alguém percebeu e o conectou corretamente, tudo voltou à normalidade e ficou comprovado que os neutrinos estavam viajando a uma velocidade mais baixa que a da luz."

Toda a Física moderna foi questionada, portanto, por causa de um cabo de fibra ótica solto, que fez com que a passagem do tempo fosse registrada de maneira incorreta.

Mas isso foi justamente uma amostra da ciência funcionando como deve funcionar.

"A ciência é cometer erros e aprender com eles. É preciso ter provas muito fortes para derrubar um século de Física, mas isso não significa dizer que nunca acontecerá", afirma Al-Khalili.

"Desde que Einstein formulou sua teoria tentamos provar que ela está errada e não conseguimos, mas nunca devemos deixar de tentar."