Debate Nerd Ciência #6 – Mais Rápido que a Luz?

Olá, Olá Nerds!

O tema do Debate Nerd Ciência de hoje é veloz! Se o Flash existisse mesmo, será que ele conseguiria chegar à velocidade da Luz e superá-la? Será que poderemos um dia construir uma nave que possa viajar nessa velocidade? Existe base científica para o conceito de dobra espacial de Star Trek (Jornada nas estrelas)? Vamos tentar responder essas perguntas aqui, no seu, no meu, no nosso Debate Nerd Ciência!

Para falarmos um pouco sobre velocidade da luz, precisamos recorrer à Teoria da Relatividade Restrita (TRR). Diferentemente do que popularmente se pensa, a TRR não diz que tudo é relativo, mas sim que tempo, espaço, velocidade e energia são, então se houverem dois observadores, então pode-se obter medições diferentes para essas propriedades.

Através da TRR compreendemos a massa varia conforme a velocidade e aqui é que mora o “X da questão”. Frequentemente associamos a massa de um objeto ao seu peso. Mas precisamos entender que massa não é peso, mas sim um dos fatores que contribuem para isso, por exemplo. Um objeto de massa de 30kg, na terra pesaria os 30kg, mas na lua pesaria cerca de 5 e ainda teria a mesma massa, pois o peso depende também da gravidade entenderam? Mas o que isso tem a ver com superar a velocidade da luz?

Para entendermos isso precisamos voltar ao parágrafo anterior, eu disse que a massa varia de acordo com a velocidade, e disse também que a massa é a mesma aqui e na lua (e em qualquer lugar, diga-se de passagem). Percebem que há uma aparente contradição? Pois eu disse que a massa varia e, ao mesmo tempo, disse que não varia, afinal qual é a verdade?

A resposta certa é: Ambos!

O problema aqui é o conceito de massa. Para a física clássica, massa não varia, ela é a mesma em qualquer lugar e eles estão certos! A massa realmente não varia, mas essa observação é apenas em estado de repouso ou velocidades muito baixas. Esse conceito é chamado justamente de Massa de Repouso. Entretanto para análises em velocidades muito altas, próximas a da Luz, entende-se que a massa varia e esse conceito é chamado de Massa Relativística.

De acordo com Newton, quando um corpo recebe uma força, isso faz com que ele adquira velocidade e com o aumento da força, a velocidade também aumentaria indefinidamente, podendo, inclusive, superar a velocidade da luz, mas se levarmos em consideração a teoria de Einstein, se o objeto atingisse a velocidade da luz, a força não seria mais capaz de empurra-lo e acelerar, pois sua massa tenderia ao infinito e massa infinita necessita de energia infinita para movimentá-lo e mesmo o universo todo não tem tanta energia. (no fim do texto terá uma explicação matemática da Massa Relativística).

Então, não existe possibilidade de um objeto com massa atingir a velocidade da luz, se o flash existisse, poderia até ser bem rápido, mas certamente não atingiria a velocidade da luz. Do Mesmo modo, não será possível a construção de uma nave que atinja tal velocidade.

E com relação à dobra espacial? Há algum conceito científico nisto? Como que o universo Star Trek criou esse conceito?

Dobra espacial é uma forma de propulsão que torna o objeto mais rápido do que a luz. Por incrível que pareça, esse conceito foi baseado na TRR, onde diz que um objeto com grande massa, possui grande gravidade e isso causa uma deformação no Espaço-Tempo, como mostra a figura abaixo.

Deformação Espaço-Tempo

A teoria sugere que exista um universo multidimensional, com no mínimo 3 dimensões de espaço e 1 de tempo e a aplicação de uma determinada força faria uma ponte entre a terceira e a quinta dimensão (pois a quarta é o tempo) e assim dobraria o espaço.

Obviamente, não há possibilidade de construir um propulsor assim, então resta nos deliciarmos com as aventuras do Capitão Kirk e sua tripulação.

Bom, Vida longa e prospera a todos e até a próxima!

Conforme prometido, segue a explicação Matemática da Massa Relativistica.

Quando aplicamos em um corpo uma força de intensidade F, fazemos com que ele adquira velocidade, ou melhor, podemos aumentar sua velocidade de forma indefinida. Agora, se um corpo atingisse a velocidade da luz no vácuo, a força não mais seria capaz de acelerá-lo, pelo fato de ter sido atingida a velocidade limite, isto levando em conta a Teoria da Relatividade.

Nesse caso, poderíamos dizer que a inércia desse corpo seria finita. Sendo assim, cada vez que aumentamos a velocidade de um corpo, aumentamos também sua inércia. Caso continuemos a aumentar sua velocidade, tendendo à velocidade da luz, a sua inércia tenderá a ficar infinitamente grande.

Aprendemos que a massa de um corpo nada mais é do que a inércia desse corpo. Dessa forma, m0 corresponde à massa de um determinado corpo em repouso em relação a um sistema de referencia inercial e m é sua massa quando dotado de velocidade v. As massas m e m0 relacionam-se de acordo com a equação acima.

Na equação, ou melhor, nessa fórmula, m0 é chamada de massa de repouso e m, de massa relativística.

Como:

Observe que, sendo a velocidade v desprezível quando comparada com c, podemos fazer:

Nessas condições, resulta m = m0 de acordo com a Mecânica Clássica. Por outro lado, quando v tende a c, a raiz tende a zero e m tende a infinito.

Obs: o texto de explicação matemática da Massa Relativística foi retirado na íntegra do site: http://www.mundoeducacao.com/fisica/massa-relativistica.htm, foi elaborado por Por Domiciano Corrêa Marques da Silva.