O PARADOXO DE OLBERS

   Porque o céu é escuro a noite? Você pode achar que a resposta é óbvia: o Sol.        

Mas a única razão do céu ser azul durante o dia é a luz do sol dispersa na atmosfera terrestre. Se a Terra não tivesse atmosfera, como na Lua, o céu seria sempre escuro mesmo quando o Sol estivesse brilhando. Então, vamos refazer a pergunta... porque o “espaço” é escuro?

   Quero dizer, o “espaço” é cheio de estrelas, incontáveis delas mais brilhantes que o Sol e dentro de um universo infinito não importa a direção que você olhe. Então o universo deveria ser tão brilhante quanto o sol durante o dia e noite. Mas como isso não ocorre, a escuridão da noite provém de algo que está tão distante de nós como as estrelas e galáxias que a luz parou de viajar...?  Entre “alguma coisa” e o “nada” limitados pela fronteira do universo? Não exatamente.

   Todas as evidências dizem que o espaço não tem fronteira, entretanto o universo possui. Não apenas uma fronteira espacial, mas uma fronteira temporal também. Até onde sabemos, o universo teve um início, algo que ocorreu a 13,7 bilhões de anos atrás, quando o universo era tão pequeno e comprimido que se expandiu nos dando noção de espaço e tempo. E apenas por uma questão de tempo, desde este pequeno início, significa que a luz de algumas estrelas, que desenvolveram seu brilho em todas as direções, estão tão distantes que ainda não tiveram tempo para nos alcançar. Exceto que o universo não seja uma imensa tempestade, porque ainda esperamos ouvir os trovões dessas estrelas distantes?

   Sabendo que a luz leva um tempo para atravessar o universo, quando apontamos os telescópios para algo realmente distante em fato o que vemos é aquela parte do universo como ela era a algum tempo atrás. Então quando vemos a luz de algo com 13,7 bilhões de anos, não é que não vemos as estrelas só porque a luz delas não nos alcançou ainda. Não as vemos porque observamos uma imagem antiga do universo, antes de qualquer estrela ser formada. Um Universo sem estrelas! Essa é uma boa razão de porquê o céu parece ser escuro durante a noite. Mas ele não é.

   É verdade que podemos ver pontos escuros no céu passando pelas demais estrelas, mesmo que apontemos os telescópios, passando pelas estrelas mais antigas, ainda assim veríamos uma “luz”. Não luz de estrelas, mas a luz que restou do “Big Bang” ou a radiação cósmica de fundo. Detectamos ela, mais ou menos, de todas as direções formando um plano de fundo além das estrelas. O céu noturno nunca foi escuro. Se o telescópio diz que o céu da noite não é escuro, porque ele parece ser?

   Quando o telescópio Hubble fotografou as distantes estrelas da região do “campo extremo profundo”, ele tirou as fotos usando uma câmera infravermelha. Por quê? As galáxias e as estrelas estão se distanciando por causa da expansão do universo. Do mesmo jeito que um disco rodando bem lentamente e que aos poucos vai parando, o efeito Doppler faz com que as estrelas que estão se distanciando “se tornem vermelhas” e quando mais longe elas estiverem, mais rápido se distanciarão e mais vermelhas irão “ficar” até que elas se tornem infravermelhas. E ai não conseguiremos enxerga-las mais a olho nu. E esta é a razão do porquê o céu parece escuro a noite.

   Em suma, se vivemos em um universo imutável e infinito, o céu inteiro deveria ser mais brilhante que o sol. Mas o céu é escuro a noite porque o universo teve um início e arremessou as estrelas em todas as direções. E o mais importante porque a luz das estrelas distantes, e mais ainda da radiação cósmica de fundo, são desviadas do espectro visível por causa da expansão do universo, simplesmente não podemos ver. E finalmente tivemos uma “luz” sobre o porquê a noite é escura e porque ela também não é. 

O ENTRELAÇAMENTO QUÂNTICO PERMITE TELETRANSPORTE?

A anos os humanos vêm tentando explicar a natureza e seus fenômenos. Desenvolvendo assim, um conjunto de leis que é chamado de Mecânica Clássica. Esta que possibilita prever o comportamento das coisas com precisão. E tudo parecia fazer sentido, até uns 100 anos atrás, quando cientistas estavam se esforçando para compreender alguns comportamentos estranhos da luz. Por exemplo, o tipo de luz emitido pelos gases quando são aquecidos em um tubo de vidro. Quando os cientistas observaram essa luz através de um prisma, viram feixes de luz distintas, linhas individuais e não o espectro contínuo de luz visível.

Uma explicação para os misteriosos feixes de luz, veio de um grupo de cientistas radicais, que no começo do século XX, estavam estudando a natureza fundamental do mundo físico. Algumas das ideias mais surpreendentes vieram de Niels Bohr. Ele afirmou que, quando o átomo é aquecido, os elétrons ficam agitados e pulam de uma orbita fixa para outra. E quando o deslocamento é de uma órbita de maior energia para uma de menor energia, o elétron emite energia na forma de luz com comprimentos de ondas muito específicos. E por isso, os átomos emitem cores muito especificas. É daí que veio a expressão “salto quântico”. Se não fosse por ele, cada vez que um elétron se agitasse e sossegasse, ele emitiria apenas um borrão de cores.

Toda matéria no universo é composta por átomos e partículas subatômicas que são regidas pela probabilidade e não pela certeza. A natureza é regida por uma teoria inerentemente probabilística e isso vai contra a nossa intuição porque, de fato, é difícil de se aceitar. Albert Einstein teve dificuldade em aceitar a mecânica quântica. Ele não acreditava que a natureza fundamental da realidade era determinada pelo acaso no nível mais profundo. Ele dizia, “Deus não joga dados”. Mas muitos outros físicos, como Bohr, ficaram à vontade com a probabilidade, pois as equações da mecânica quântica deram a eles o poder de prever o comportamento de grupos de átomos e pequenas partículas com uma precisão espantosa. Estes que possibilitaram a criação de lasers, transístores, circuitos integrados e todo o campo da eletrônica. Mas apesar de tudo, a mecânica quântica, continua sendo misteriosa. E ainda não somos capazes responder questões básicas levantas por Einstein nos anos 20 e 30. Questões envolvendo probabilidade e medição, o ato de observar. Para Bohr, a medição muda tudo. Ele acreditava que antes que uma partícula fosse medida e observada, suas características eram incertas. Um elétron na experiência da fenda dupla por exemplo, antes que sua localização seja determinada, ele pode estar em qualquer lugar, até o momento que o observamos. Só então que a incerteza sobre a localização desaparece. De acordo com a perspectiva de Bohr sobre a mecânica quântica, quando medimos uma partícula, ela é “forçada” a mostrar todos os lugares onde ela pode ter estado e selecionar uma localização especifica onde é encontrada. A medição força a partícula a fazer essa escolha. Era isso que perturbava Einstein, nós realmente acreditamos que, a realidade do universo, depende do fato de abrirmos ou não os olhos.

E, em 1935, Einstein achou que finalmente havia encontrado o “calcanhar de Aquiles” da mecânica quântica. Era tão estranho e ia contra todas as ideias logicas sobre o universo, que ele achava que isso seria a chave para provar que a teoria estava incompleta. O entrelaçamento quântico.

O entrelaçamento é uma previsão teórica que veio das equações da mecânica quântica. Duas partículas podem se entrelaçar se estiverem muito próximas e suas propriedades se ligam. Mesmo se estas forem separadas, cada uma em direções opostas, em teoria elas continuam entrelaçadas, conectadas de forma inexplicável. Considere uma propriedade dos elétrons chamada Spin. Diferentemente de um pião, um elétron gira de uma forma completamente incerta, até que ele seja medido, assim como outras propriedades quânticas. Na medição, nota-se que pode estar girando no sentido horário ou anti-horário. Assim como uma roda que é alternadamente vermelha e azul. Quando ela parar de rodar, o ponteiro vai parar aleatoriamente no vermelho ou no azul. Agora imagine uma segunda roda. Se elas se comportassem como duas partículas entrelaçadas, cada vez que uma parasse no vermelho, a outra, com certeza, pararia no azul e vice-versa.  Prevendo que uma delas estivessem muito distantes, sem cabos ou transmissores, mesmo assim, uma delas sempre cairia no vermelho e a outra no azul. Em outras palavras, se medir uma partícula aqui, estaria afetando, não apenas ela, mas também a parceira entrelaçada, por mais distante que ela esteja.

Para Einstein, este tipo de conexão de “longo alcance” entre as partículas, era tão ridículo que ele a chamava de “ação fantasmagórica à distância”. Ele concordava que as partículas entrelaçadas existem, mas achava que havia uma explicação mais simples de porque elas eram ligadas que não envolvessem misteriosas conexões à distância. E insistiu que as partículas entrelaçadas eram mais como um par de luvas.

Imagine que alguém separe um par de luvas, colocando cada uma em uma em um estojo e depois os separa a uma longa distância. Quando alguém abrir um deles vai achar uma luva, supondo a direita, e vai saber então que a esquerda está em um lugar qualquer, mesmo que ninguém o veja. O fato de olhar para a luva não as afetaram. E assim Einstein pensava, a configuração dos elétrons devem ter sido determinadas no instante em que eles foram separados... Porém, quem estava certo, era Niels Bohr.   

Medir uma partícula pode mesmo afetar seu par distante como se a distância entre eles não existisse.

Então, se o entrelaçamento é real, é possível utilizar a “ação fantasmagórica à distância” para algo útil?

Os humanos sempre tiveram o sonho de transportar pessoas e objetos de um lugar para o outro sem percorrer o espaço entre eles. Em outras palavras, teletransporte.

Como o entrelaçamento pode torna-lo possível?

Alguns testes já estão sendo realizados nas ilhas Canárias, na costa da África. Anton Zeilinger Está longe de teletrasportar qualquer ser humano. Mas ele está tentando usar o entrelaçamento para tentar teletrasportar pequenas partículas, neste caso, Fótons. Ele começa gerando um par de partículas entrelaçadas no laboratório da ilha de La Palma. Um fóton fica na ilha, enquanto o outro, é enviado por telescópios guiados a laser para a ilha de Tenerife. A 144km de distância. Depois, Zeilinger, traz um terceiro fóton, o qual ele quer teletrasportar. Ele faz com que ele interaja com o fóton entrelaçado que está em La Palma. A equipe estuda a interação quântica das duas partículas e, aqui está a parte interessante, por causa da ação à distância, a equipe é capaz de usar a comparação para usar o fóton entrelaçado na ilha de Tenerife em uma cópia IDENTICA ao terceiro fóton.

Vai ser como se o terceiro fóton tivesse sido teletransportado pelo mar, mas sem percorrer o espaço entre as ilhas. Usando esta técnica em outros lugares, Zeilinger conseguiu transportar milhares de partículas. Mas será que podemos ir além?

Já que somos feitos de partículas, este processo poderia tornar possível o teletrasporte humano? Em teoria, o entrelaçamento pode fazer com que isso seja possível algum dia.

Digamos que eu queira ir para Paris para um almoço rápido. Eu precisaria de uma câmara de partículas aqui que estivesse entrelaçada com outra em Paris. A cabine desta câmara funcionaria como um scanner ou aparelho de fax. Enquanto o dispositivo varre o enorme número de partículas do meu corpo, ele estaria varrendo também as partículas na outra câmara e criaria uma lista que compara o estado dos dois conjuntos de partículas. O entrelaçamento entra em ação e, por causa da “ação fantasmagórica à distância”, esta lista também revelaria como o estado original das minhas partículas estaria relacionado com as partículas em Paris. A operadora do dispositivo teria que mandar esta lista para Paris e lá, eles usariam esta informação para reconstruir o estado quântico de cada uma das minhas partículas. E a nova eu, seria materializada. As partículas não viajaram de Belo Horizonte para Paris, o entrelaçamento permite que meu estado quântico seja extraído em BH e reconstituído em Paris. Ou seja, uma réplica exata de mim mesma. E a medição dos estados quânticos de todas as partículas em BH destruiu o “eu” original. O protocolo para o teletransporte quântico exige que o objeto que está sendo teletransportado, seja destruído no processo. E por isso pode ser que a sua aparência não seja exatamente a mesma do original. Mas será que a cópia que chega a Paris seria realmente eu?

Não deveria existir nenhuma diferença entre o original e a cópia. De acordo com a Mecânica Quântica, não são as partículas físicas que fazem com que eu seja eu. São as informações contidas nas partículas e essas informações foram teletransportadas pelas trilhões e trilhões de partículas que compõem o meu corpo.

SOL + ÁGUA = SOL MAIS QUENTE?

   Ao contrário do que muitos pensam, o sol não é uma bola de fogo.

Toda energia é proveniente da fusão nuclear, que basicamente átomos de hidrogênio se fundem, formando hélio, devido a altíssima pressão e temperatura no núcleo.

Mas será que tem como apagar o Sol com água?

   É notória a diferença entre o fogo e o sol que, respectivamente, um é resultado de uma combustão enquanto o plasma no Sol é resultado da fusão nuclear. A água apaga o fogo porque ela abaixa a temperatura do corpo em combustão para abaixo do ponto de ignição, como consequência, o corpo abaixa a temperatura e a água aumenta devido a troca de calor. Mas se a água atingir o ponto de ebulição antes de conseguir abaixar a temperatura do corpo para baixo do ponto de ignição, ela evapora e o fogo continua. E por isso eu me perguntei, com quanto de água seria necessário para começar a apagar o Sol? Nada mais justo que a mesma massa do Sol, só que de água. 10^30 quilos de água!

   E quando juntássemos o Sol de água com o Sol, a água começaria a aquecer e o sol a esfriar, uma troca de calor básica para equilibrar termicamente o sistema. Porém, para apaga-lo é necessário que a temperatura fique abaixo da temperatura de fusão e isso não acontece. A cada segundo o Sol produz 3.8x10^26 Joules de energia, enquanto os 10^30 quilos de água precisam de uma quantidade absurda de 4.55x10^33 Joules para aquecer a ponto de evaporar. Graças a calorimetria, usando a formula Q = m.c.Δt (é uma aproximação grotesca mas funciona!),o Sol esfriaria por 2083 horas, que seria o tempo necessário pra toda a água evaporar. Porém, devido termos dobrado a massa do Sol, a pressão no núcleo ficou ainda maior, fazendo com que todo o processo de fusão aconteça mais rápido. Consequentemente ele ficaria ainda mais quente e luminoso. A água vaporizada continuaria a aquecer até virar um plasma, as ligações de hidrogênio se romperiam formando íon hidrogênio e íon oxigênio. Mais átomos de hidrogênios significa ainda mais combustível para o Sol. Ele ficaria ainda mais quente e mais luminoso! E o mais interessante, quanto mais água for jogada, mais quente ele fica!

O FUTURO DO SISTEMA SOLAR

Imagine que a espécie humana e o planeta Terra continuem bem por tempo indefinido. Como seria o sistema solar no futuro?

   As primeiras mudanças acontecem no céu, as constelações estão em uma distância suficientemente grandes de nós para que elas pareçam fixas no tempo de vida de um ser humano. No entanto, dentro de cerca de 100 mil anos, mais da metade delas vão se tornar irreconhecíveis. Isso acontece porque as estrelas não estão fixas no céu, elas interagem umas com as outras gravitacionalmente e, portanto, possuem uma velocidade. Aliás, se os seres humanos estiverem vivos até lá, provavelmente nossos signos terão de ser alterados (PONTO PARA A ASTRONOMIA!).

   Ainda se tratando do céu, um milhão de anos é a estimativa máxima para que a estrela, gigante vermelha, Betelgeuse exploda em uma super nova. E quando isso acontecer ela deixará de ser a nona estrela mais brilhante do céu e se tornará a mais brilhante, inclusive com um brilho maior do que o da Lua. As supernovas liberam tanta energia e esta está tão perto do nosso Planeta, que é muito provável que ela seja visível até de dia!Mas isso não acontecerá com o nosso Sol, simplesmente, porque ele é uma estrela pequena que não possui massa o suficiente para explodir. A atual expectativa de vida do Sol, aponta para que ele tenha 10 bilhões de anos. Os primeiros 5 serão relativamente tranquilos, o problema são os outros 5.

   Estrelas são corpos em equilíbrio hidrostático. Isso significa que a força gravitacional que tenta fazer o sol ser compactado, é contrabalançada pela pressão interna proveniente da fusão nuclear, que tenta fazer o Sol expandir. E esse equilíbrio é relativamente estável, pelo menos enquanto o Sol estiver em sua fase de sequência principal, que é quando ele funde hidrogênio em hélio. Vai chegar uma hora que o hidrogênio vai acabar e todo o hélio que sobrou da fusão do hidrogênio precisa de uma temperatura ainda maior para que a fusão nuclear ocorra. É nesse momento que a fusão do hidrogênio para de acontecer, que a gravidade ganha e a estrela começa a encolher. Quando isso acontece a pressão e a temperatura do núcleo aumentam e isso permite que o hélio se funda em carbono.

    O problema é que a fusão de hélio libera uma quantidade de energia muito maior que a de hidrogênio e com isso, esse equilíbrio, entre força gravitacional e pressão interna é quebrado novamente. E dessa vez, a pressão interna ganha fazendo com que as camadas externas do sol se expandam, tornando o Sol oficialmente em gigante vermelha. Até aqui, as orbitas de Mercúrio e Vênus já terão sido engolidas e quando isso tiver acontecido, a Terra já não vai ser habitável. A temperatura na superfície vai aumentar, os oceanos vão evaporar e praticamente toda vida que nós conhecemos não será mais possível neste planeta. Mas imagine que de alguma maneira a gente consiga “empurrar” a Terra para uma orbita mais segura. Neste caso quem sabe estaremos vivos para presenciar a colisão entre a Via láctea e Andrômeda.  

   Andrômeda é uma galáxia que está situada a 2,4 milhões de anos luz daqui e as duas galáxias estão em rota de colisão com uma velocidade relativa de aproximadamente 100km/s. de acordo com simulações, a colisão acontecerá dentro de 4 bilhões de anos e o céu noturno ficará simplesmente incrível! Principalmente porque estamos a uma distância relativamente segura disso tudo. Embora colisão de galáxias sejam um evento colossal, a probabilidade que duas estrelas colidam é muito pequena. A estrela mais próxima do sol, por exemplo, fica a 4 anos luz daqui.

   Ou seja, o espaço interestelar é muito grande e muito vazio. Então provavelmente, nada de mal aconteceria com os seres humanos por causa disso. O problema é alguma estrela passar perto o suficiente para perturbar as orbitas dos planetas ou dos bilhões de cometas que orbitam o sol no sistema solar. Se nós estivéssemos vivos até aqui, dois desfechos são prováveis. Ou o planeta seria expulso do sistema solar e jogado no espaço interestelar, então somente os organismos independentes da luz do Sol sobreviveriam, como os extremófilos que vivem em fissuras no fundo dos oceanos se alimentando de energia geotermal e geoquímica, ou a nossa nova orbita em torno do sol corre o risco de ser inviável à vida.

   Ainda que nós consigamos sobreviver a isso tudo, existe algo do qual a gente não consegue fugir, que é o próprio fim do universo. Nossos dados atuais nos mostram que não há densidade de matéria suficiente para retardar e desacelerar o processo de expansão do universo. As estrelas precisam de nuvens de gás para se formarem. Quando supernovas ocorrem, elas liberam todo aquele material do qual ela se formou de volta para o espaço. O problema é que estrelas, como o sol, não morrem em supernovas, e essas, que são a maioria no universo, morrem de uma forma “egoísta”, mantendo a maior parte dos átomos que ela utilizou para se formar confinados em uma esfera densa.

   Pulsares, anãs brancas e buracos negros têm isso em comum. Ambos aprisionam uma parte da matéria que os formou e não devolvem para o espaço. Ou seja, cada vez menos estrelas estão se formando. Se os seres humanos e a Terra estivessem bem até lá, chegaria uma hora em que a via láctea inteira só teria umas 100 estrelas brilhando. O céu noturno estaria cada vez mais escuro, o universo iria esfriar e eventualmente tudo alcançaria a mesma temperatura. E esse é o verdadeiro fim do mundo, ou melhor, do sistema solar, ou melhor ainda, do universo.

O UNIVERSO É UM HOLOGRAMA?

   No princípio não havia nada, de alguma maneira deste nada, saiu tudo. Deste vibrante nada... matéria, energia, espaço, tempo, consciência, mente, emergiram, saíram. Como é que algo tão inconsciente, como a matéria do cérebro, pode alguma vez dar lugar a algo tão imaterial como uma experiência? O medo dos físicos quânticos é o “Problema da medida”. O problema da medida é este: um átomo só aparece em um lugar se você mede ele, em outras palavras, um átomo é esparramado por todos os lados até que um observador consciente decide olhar ele. Assim o ato de medir ou observação cria o universo inteiro. Se só os seres conscientes podem ser observadores, então nós estamos interconectados intimamente à mesma existência da realidade. Sem nós haveria só esta superposição de possibilidades que se está expandindo, com nada definido nunca realmente acontecendo. Não são milhões e milhões de gotas de energia e luz, fótons e elétrons? 

   Eles compõem este mundo sólido tridimensional imaginário que não existe nada de acordo com a Relatividade ou a Mecânica Quântica. E toda vez que tentamos olhar além de um certo nível, o mesmo ato da observação muda a trajetória delas, e além disso, quanto mais você olha partículas individuais, mais você compreende que não há nenhuma tal coisa como um elétron. Um elétron ou qualquer partícula elementar só existe em relação a outras coisas, como são outras partículas ou o universo inteiro. Isso significa que quando você mergulha profundamente na natureza da matéria, tudo o que nós sabemos sobre o mundo cotidiano se dissolve. Não há nenhum objeto mais, há só relações. Não há nenhuma localização mais, não há nenhum tempo mais. Quanto mais você olha algo em detalhe, e o que nós pensamos ser matéria sólida, menos parece como sólida e começa a parecer. 

   As únicas realidades que conhecemos são aquelas que nosso cérebro fabrica. Um cérebro recebe milhões de sinais a cada minuto e nós os organizamos como hologramas que nós projetamos para fora de nós mesmos e chamamos de “realidade”. Se o córtex de cérebro também é um holograma tridimensional, e se hologramas bidimensionais constroem imagens tridimensionais, então, logo, resulta que hologramas tridimensionais reconstroem estes de quatro dimensões.

   Um holograma é uma metáfora. É o modo de tornar N dimensões e reduzi-las em N-1 dimensões. É um modo de relacionar os paradoxos que achamos em como fazer um salto deste conceito àquele conceito. As categorias conceituais, digo, as palavras que usamos para descrever a realidade, são fenômenos da nossa cabeça. Não estão “lá fora” e a maioria do tempo este é um jogo de palavras filosófico. Quando você entra na física quântica começa a ter reais efeitos e um desses é que foi descoberto que se você toma duas partículas subatômicas, como elétrons, em circunstancias quando nós fazemos algo a um, sempre afetará o outro não importa quanto aparte eles estão. Mas o que isso nos conta, é que uma vez que a matéria é unida fisicamente, até mesmo quando é separada depois, a energia continua lá os conectando. E isto é importante por que se nós regressarmos para bastante longe no tempo, todas as partículas e matéria deste universo inteiro que estão se expandindo, estavam todas entrelaçadas em uma única partícula quase do tamanho de uma ervilha. 

   É o que a ciência nos conta hoje, o que os modelos de computadores sugerem que se você pudesse entrar no universo hoje e poderia tomar todas as partículas de matéria e tomasse todo o espaço no meio, e reunisse isso tudo comprimindo, no tamanho de uma única ervilha, significa que nós éramos todos parte daquela mesma partícula que cria o universo inteiro hoje. E até mesmo que essas partículas estão agora, separadas, e expandindo, e estudos mostram que estão, energeticamente somos todos ainda unidos.