Da ficção para a realidade: cientista acidentalmente cria primeira dobra espacial
Um projeto financiado pela polêmica Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA — DARPA, de “Defense Advanced Research Projects Agency” — acaba de deixar a realidade um pouco mais próxima da ficção científica, ao identificar a primeira bolha de dobra espacial, ou “warp bubble“. E, curiosamente, é mais um daqueles acontecimentos de acabam virando lenda na história da ciência. Este é sobre como acidentalmente um dos únicos cientistas ao redor do globo que saberia identificar uma bolha de dobra espacial literalmente tropeçou numa e conseguiu documentá-la, enquanto realizava experimentos sobre outro fenômeno não exatamente relacionado.
O conceito de “motor de dobra espacial”, ou motor de hiperespaço, ou similar, nasceu como solução dos autores de ficção científica para resolver o problema do deslocamento de naves espaciais entre as gigantescas distâncias interestelares. Segundo a relatividade de Einstein, nada pode mover-se mais rápido do que a luz. E isso pode ser um problemão para quem pretende ir de uma estrela a outra na galáxia, mesmo que sejam vizinhas. A brecha então, logo encontrada por autores antenados com a física de vanguarda conhecida, foi criar uma forma de dobrar o espaço.
Por esse processo, não haveria violação de qualquer lei da física conhecida. Uma espaçonave poderia estar parada ou a uma velocidade convencional, enquanto o espaço seria “dobrado”, sendo encurtado à sua frente e expandido atrás dela, reduzindo a quase nada o tempo de qualquer viagem.
Mas todo esse belo conceito continuou mais ou menos como mera ficção até que um físico chamado Miguel Alcubierre, em 1994, realmente publicou um estudo através do qual, usando as próprias equações de Einstein, demonstrava como matematicamente seria possível conseguir esse efeito. Seu artigo, “O Motor de Dobra: viagem hiper-rápida dentro da Relatividade Geral”, virou uma espécie de santo graal dessa nova física das potenciais viagens interestelares.
Embora a matemática de Alcubierre apresentasse uma solução prática para a dobra espacial, a construção do tal motor estava (e ainda está) longe de ser algo trivial. Envolveria quantidades astronômicas e proibitivas (para a nossa tecnologia, ao menos) de matéria exótica e um bom tanto de uma tal “energia negativa”, ou “massa negativa”, que a ciência sequer sabe exatamente o que é.
No lugar certo, na hora exata
Vários outros estudos aperfeiçoaram e modificaram as equações de Alcubierre para reduzir as quantidades de matéria exótica ou energia negativa, até o ponto de tornar viável — ao menos matematicamente falando — a criação de dobras espaciais com pouco ou nenhum dos componentes exóticos; embora tudo ainda continue muito teórico, claro.
Um desses estudos foi conduzido pelo engenheiro e físico do Limitless Space Institute (LSI), Harold G. “Sonny” White. À época, entre 1996 a 2002, ele fazia parte do “Breakthrough Propulsion Physics Program“. White já trabalhou para grandes companhias da indústria aeroespacial, como a Boeing e Lockheed Martin.
Sem resultados efetivos, ele deixou há algum tempo os estudos sobre dobra espacial e, trabalhando no LSI com financiamento da DARPA, vinha pesquisando atualmente o efeito Casimir. Esse efeito em princípio nada tem a ver com dobra espacial, mas também é um tema de ponta na física quântica. Velho conhecido dos cientistas, já foi testado e comprovado na teoria e na prática.
Trata-se de uma propriedade um tanto contraintuitiva de duas placas paralelas muito próximas no vácuo que tendem a se unir por uma força bizarra (chamada efeito Casimir) que parece empurrá-las uma contra à outra. Elas podem ser feitas de qualquer material que o resultado é o mesmo.
O que causa isso aparentemente é uma diferença de pressão entre a quantidade de partículas literalmente surgindo e se anulando dentro do espaço entre as placas, e fora dele. Isso ocorre segundo o conceito de que — para a física quântica — mesmo o vácuo absoluto e sem nada é um lugar movimentado, com partículas e anti-partículas se “materializando” e colidindo (e se anulando) o tempo todo. São as chamadas flutuações quânticas.
Coincidentemente, enquanto lidava com esse tipo de fenômeno, mais especificamente sobre as chamadas “cavidades Casimir”, Sonny White observou que um de seus experimentos provocava uma distorção familiar. Então ele teve a ideia de enquadrá-lo nas equações de Alcubierre e percebeu que os resultados batiam exatamente. Foi ai que ele notou que estava diante de uma verdadeira micro-bolha de dobra espacial.
Seu estudo foi publicado em julho deste ano (2021) sob o título “Worldline numerics applied to custom Casimir geometry generates unanticipated intersection with Alcubierre warp metric” (em tradução literal, algo como “Os números da linha de universo aplicados à geometria Casimir customizada geram interseção imprevista com a métrica de dobra de Alcubierre”. O artigo saiu no respeitado European Physical Journal, depois de submetido a revisão por pares, como determina o rigor científico.
O que torna o feito duplamente fantástico é justamente o fato de que White é um dos poucos especialistas no mundo que teria reconhecido uma bolha de dobra espacial ao ver uma.
“Durante a realização de análises relacionadas a um projeto financiado pela DARPA para avaliar a possível estrutura da densidade de energia presente em uma cavidade de Casimir, conforme previsto pelo modelo de vácuo dinâmico…” — escreveu ele no artigo — “… foi descoberta uma estrutura em micro/nanoescala que prevê a distribuição de densidade de energia negativa que corresponde aos requisitos da métrica de Alcubierre”, explicou Dr. White.
Ainda distante do motor de dobra espacial
Apesar do novo achado ser animador, o próprio White tem destacado que embora sua pesquisa aponte um caminho interessante, ainda estamos muito distantes da possibilidade de construir um motor de dobra em escala real. Por enquanto, ele e sua equipe criaram uma proposta de projeto para uma “nave warp drive” testável, mas em escala nanométrica.
“Especificamente”, disse White durante uma apresentação no Fórum de Energia de Propulsão do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA), em agosto de 2021, “um modelo reduzido que consiste em uma esfera de 1 mícron de diâmetro localizada centralmente em um cilindro de 4 mícron de diâmetro foi analisado para mostrar uma densidade de energia Casimir tridimensional que se correlaciona bem com os requisitos métricos da deformação de Alcubierre ”, explica.
Apesar da animadora descoberta, em entrevista ao site The Debrief, White destacou que por hora não pretende se debruçar neste campo da pesquisa. Vai depender de conseguir financiamento e além disso quer concluir as pesquisas sobre cavidades Casimir para as quais seu grupo foi contratado.
Mesmo assim, ele disse acreditar que é apenas uma questão de tempo antes que sua “nave minidobra” seja projetada e testada. E será um marco que moverá lenta — mas seguramente — todo o processo em direção o objetivo final: construir uma nave espacial com capacidade de dobra.
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