The Spacetime Metric

De 8–12 anos · cerca de 6 minutos

Dobrar o espaço e pegar carona numa ruga

Será que uma nave poderia viajar muito longe sem nunca ir rápido?

A grande ideia

Não se mova pelo espaço. Mova o espaço e pegue carona.

métrica
O livro de regras que diz a que distância dois lugares estão de verdade.
bolha de dobra
Um pedaço de espaço calmo que leva uma nave junto, lá dentro.
energia negativa
Um tipo estranho de energia que pesa menos do que nada.

Será que uma nave poderia viajar muito longe sem nunca ir rápido?

A estrela mais perto depois do nosso Sol está a mais de quatro anos-luz. Isso quer dizer que a própria luz leva mais de quatro anos para chegar lá. E nada pode viajar mais rápido do que a luz. Parece uma porta trancada.

Mas olhe a regra bem de perto. Ela diz que nada pode se mover depressa pelo espaço. Ela não diz nada sobre o espaço ficar parado.

Um tapete azul comprido em uma sala ensolarada, com uma ruga levantada correndo por ele e carregando uma bolinha dourada em cima.
A bolinha não está rolando. Uma ruga está correndo pelo tapete embaixo dela, e a bolinha só pega carona. Aperte o espaço na frente, estique atrás, e uma nave pode fazer o mesmo.

O que sabemos com certeza

O espaço não vem com as distâncias impressas nele. Os cientistas usam um livro de regras chamado métrica. Ele conta a distância verdadeira e o tempo verdadeiro entre dois lugares.

Isso não é um palpite. O seu celular depende disso. Os relógios dos satélites batem num ritmo um pouquinho diferente dos relógios aqui embaixo. Se os engenheiros ignorassem isso, os mapas ficariam errados em poucos minutos.

Em 1994 um físico mexicano chamado Miguel Alcubierre fez a matemática disso. Aperte o espaço na frente de uma nave. Estique o espaço atrás dela. A nave fica paradinha dentro de uma bolha calma enquanto o espaço a carrega. Como matemática, isso funciona de verdade. É ensinado em cursos de relatividade na universidade.

O que os cientistas estão testando agora

As equações dizem o preço, e o preço é estranho. Para manter a bolha aberta você precisa de energia negativa. Isso quer dizer um pedaço de espaço que pesa menos do que nada.

Quantidades minúsculas disso são reais e medidas. A fresta entre duas placas de Casimir é uma delas. Ninguém sabe fazer a quantidade enorme e firme de que uma bolha de dobra precisaria.

Então o trabalho mudou para projetos mais espertos. Em 2021 Alexey Bobrick e Gianni Martire mostraram algo animador. Uma casca de dobra mais lenta que a luz talvez não precise de matéria estranha. No mesmo ano Erik Lentz propôs uma versão que se move usando energia comum. Outros três físicos responderam com uma demonstração. Qualquer projeto que se mova, mostraram eles, ainda quebra uma regra.

Essa discussão está acontecendo agora, às claras, em revistas científicas de verdade. É exatamente assim que a boa ciência soa.

Na bancada, Chance Glenn mede feixes de laser ao lado de uma faísca elétrica enorme. Ele procura a menor mudança de distância possível. Os cientistas estão testando essas ideias hoje.

Por que isso importa

Se alguma parte disso funcionar, as outras estrelas deixam de ser fotos. Elas viram lugares, com um tempo de viagem que dá para escrever no calendário.

Até um sucesso pequeno já importaria. Aprender a cutucar a métrica por um fio mudaria tudo o que os humanos alcançam.

Sua vez

Se uma nave fica parada dentro da bolha, as pessoas a bordo sentiriam algo? E como uma câmera diferenciaria um campo de dobra real de um truque de luz?

Ninguém sabe ainda se algo disso pode ser construído. Talvez você seja a pessoa que vai descobrir.

Teste em casa

A moeda que nunca rola

Você precisa de: Uma toalha comprida ou um tapete em um chão liso, e uma moeda ou uma bolinha de gude

  1. 1.Estique a toalha bem lisa e ponha a moeda em cima, perto de uma ponta.
  2. 2.Ajoelhe nessa ponta e empurre uma ruga na toalha, logo atrás da moeda.
  3. 3.Empurre a ruga devagar ao longo da toalha e olhe a moeda o tempo todo.

Repare: A moeda nunca rola e nunca escorrega. Ela pega carona na ruga enquanto a toalha faz todo o movimento. Essa é exatamente a ideia por trás de um motor de dobra, com uma toalha.

Para adultos e leitores mais velhos

Esta lição vem do Capítulo 4: O tensor métrico, os motores de dobra e os buracos de minhoca e da unidade do mapa A métrica, os motores de dobra e os buracos de minhoca.