Você acredita que viagens no tempo não cabem em aulas sérias de ciências? Jim Al-Khalili, da Universidade do Surrey, no Reino Unido, discorda.

Ele mostra como a temática da vigem no tempo ajuda a introduzir algumas das ideias por trás da Teoria da Relatividade de Einstein.

Quando os físicos querem fazer as pessoas se interessarem por seus assuntos, geralmente falam de cosmologia ou física de partículas. Sempre vai haver algo instigante a dizer sobre o espaço ou a busca de novas partículas no Grande Colisor de Hádrons (para mais sobre o Colisor, ver Landua & Rau, 2008, e Landua, 2008). Obviamente, é muito mais desafiador fazer com que o eletromagnetismo ou a termodinâmica pareçam interessantes.

Sendo assim, será que falar de um tema como a viagem no tempo é ceder espaço à ficção científica? Eu diria que não. Na verdade, acredito que essa seja uma ótima forma de abordar algumas das ideias básicas que estão por trás das teorias da relatividade de Einstein (sim, há duas delas). Uma abordagem pode ser fazer a simples, porém emotiva pergunta: viajar no tempo é realmente possível? Qualquer um que tenha visto um filme como The Terminator ou seja fã de Dr Who pode recear que o conceito de viagem no tempo, embora divertido, simplesmente não faça sentido na ciência real. Porém, não só as leis da física possibilitam a viagem no tempo, como isso já foi provado em vários experimentos.

Claro que devo especificar essa afirmação apontando que apenas viagens ao futuro foram realmente bem sucedidas. A viagem ao passado é muito mais difícil, provavelmente impossível. O fascinante, porém, é que ela ainda não pode ser descartada. Meu objetivo com este artigo é explicar a diferença entre essas duas direções da viagem no tempo e mostrar como a teoria da relatividade forçou físicos a abandonarem noções do senso comum sobre a própria natureza do tempo.

Até que Isaac Newton completasse seu trabalho sobre as leis do movimento em 1687, a definição de tempo era considerada um domínio da filosofia, mais do que da ciência. Porém, quando Newton descreveu como os objetos se movem sob a influência de forças, o tempo era parte integrante de sua descrição matemática da realidade, já que todo movimento e mudança requer a noção de tempo para que faça sentido.

Newton via o tempo como absoluto e inflexível; descrevendo-o como existente totalmente fora do espaço e independentemente de todos os processos que ocorrem no espaço. Essa ainda é a visão que a maioria de nós tem: pensamos no tempo como fluindo numa taxa constante, como se houvesse um relógio cósmico imaginário marcando os segundos, horas e anos, independentemente da nossa sensação da passagem do tempo. Nós não temos influência sobre como o tempo flui e não podemos acelerá-lo ou desacelerá-lo. Nós pensamos que sabemos o que é o tempo – mas ninguém sabe realmente.

As melhores definições que temos são frequentemente bobas, como dizer que “tempo é a forma que a natureza tem de impedir que tudo aconteça de uma vez” ou que “o tempo flui numa taxa constante de um segundo por segundo”. O que isso quer dizer? Newton estava certo? Esse tempo absoluto realmente existe? Albert Einstein mostrou que não.

Em 1905, Einstein descobriu, por meio de seus estudos sobre a natureza da luz, que o tempo e o espaço não são independentes, mas intimamente ligados. Suas ideias ficaram conhecidas como a teoria da relatividade restrita, que desencadeou uma revolução na física. Ela mostrou como e por que as antigas noções de tempo e espaço deveriam ser substituídas por um conjunto de conceitos novos e desconhecidos. Em resumo, a teoria da relatividade unifica tempo e três dimensões espaciais em algo chamado espaço-tempo. É daí que vem a ideia do tempo como uma quarta dimensão.

Em 1915, dez anos depois de seu trabalho sobre relatividade restrita, Einstein completou sua teoria da gravidade, conhecida como a teoria da relatividade geral. Considerada por muitos como a mais bela teoria científica já descoberta, ela descreve como os efeitos gravitacionais da matéria afetam o espaço-tempo. Isso levou a muitas hipóteses instigantes que, depois, foram provadas corretas, como o nascimento do Universo no Big Bang e a existência de buracos negros.

Mas voltemos ao tema da relatividade restrita. Einstein mostrou que, para qualquer coisa (ou qualquer pessoa) viajando em velocidades próximas da velocidade da luz – impressionantes 300 mil quilômetros por segundo – o tempo literalmente passa mais devagar. Quanto mais perto da velocidade da luz um relógio se move, mais devagar ele vai marcar o tempo. Hoje, a desaceleração do tempo é confirmada na rotina de aceleradores de partículas, como a instalação do CERN na Suíça. Muitos estudantes de física têm a chance de ver esse efeito em laboratório ao observar um certo tipo de partícula subatômica chamada múon.

A viagem ao passado será, em breve, provada impossível, mesmo em teoria. Ir ao futuro, por outro lado, apenas requer que possamos construir um foguete rápido o suficiente. Saiba, porém que, se você alcançar o futuro, não pode voltar atrás.