Flash e a teoria da relatividade

Físico e divulgador de ciência no canal Ciência Nerd
Universidade Federal de Juiz de Fora

A supervelocidade desse herói dos quadrinhos contraria várias leis da física que explicam o mundo à nossa volta e teria consequências estranhas na vida real

CRÉDITO: IMAGENS DIVULGAÇÃO

Flash é um super-herói que rende muitos assuntos científicos, de várias áreas do conhecimento. A sua supervelocidade é um poder que desafia várias leis físicas que explicam o funcionamento da natureza. Uma das teorias científicas violadas pelo velocista escarlate é a relatividade especial.

Neste texto, vamos falar um pouco sobre essa teoria extremamente complexa da física e entender por que ela seria mais um impeditivo à velocidade do Flash no mundo real.

Uma teoria revolucionária

Se você está dentro de um carro a 40 Km/h e usa um radar (em formato de pistola) para medir a velocidade de seu amigo, que está ao seu lado, a velocidade medida será zero. Isso ocorre porque seu amigo está ao seu lado o tempo todo. Em outras palavras, para o seu referencial, ele se encontra parado. Por outro lado, se uma pessoa de fora do carro resolve fazer a mesma medida, ela irá verificar que seu amigo está se movendo a 40 Km/h, juntamente com o carro e com você.

Quando uma medida pode variar dependendo de quem a está medindo, dizemos que ela é uma grandeza relativa. Já uma medida que não varia para diferentes observadores é chamada de grandeza absoluta.

Até o final do século 19, acreditava-se que o tempo e o espaço eram grandezas absolutas, ou seja, a duração de um evento ou a largura de um objeto deveriam ser sempre as mesmas, não importando se quem está medindo está parado em terra firme ou em um carro em movimento.

Em 1905, o físico de origem alemã Albert Einstein (1879-1955) abalou o mundo da física com a primeira parte da sua teoria da relatividade. Nessa sua tese revolucionária, Einstein postulou que a velocidade da luz é absoluta, tem o mesmo valor independentemente do referencial de medição. Não importa quem está medindo essa velocidade, ela sempre terá o valor máximo de aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo (quando no vácuo).

A invariância da velocidade da luz já é algo bastante estranho e difícil de compreender. Mas algumas consequências desse postulado são ainda mais esquisitas.

Dilatação do tempo

Imagine que você está bem ao lado de um trem se movendo com velocidade de 60 Km/h e decide correr para alcançar uma de suas portas que está mais à frente. Você só vai conseguir alcançá-la se correr ainda mais rápido do que o trem, certo? Por outro lado, se você já está dentro desse trem, bastará uma caminhada breve para que você chegue na mesma porta. Por quê?

Quando estamos dentro de um veículo, nós nos movemos junto com ele. Se o trem está viajando a 60 Km/h e você está parado dentro dele, você também está se movendo nessa velocidade. Se você resolve caminhar dentro do trem com uma velocidade de 10 Km/h, a sua velocidade total vai ser de 70 Km/h (os 60 Km/h que o trem te deu, mais 10 Km/h extras).

No entanto, se você fosse uma partícula de luz (em vez de ser uma pessoa), as coisas seriam um pouco diferentes. Conforme postula a teoria da relatividade, a velocidade da luz não muda conforme muda o referencial. O seu valor máximo não pode ser superado. O que significa que, se você aponta uma lanterna para frente e sai voando em uma nave espacial, essa velocidade extra não é incorporada pela luz, ela continua se movendo com seus mesmos 300 mil Km/s.

Voltando ao exemplo do trem, imagine que você é uma partícula de luz e sua velocidade máxima seja 70 Km/h. Se o trem está parado e você resolve ir até o banheiro, você irá correndo com seus 70 Km/h e chegará rapidamente. Mas e se o trem estiver viajando a 60 Km/h? Como essa velocidade do trem não será incorporada à sua, você demorará um tempo maior para chegar ao banheiro, porque agora ele estará ‘fugindo’ de você, certo?

Podemos concluir, com esse experimento mental, que a luz demora mais tempo para chegar a seu destino quando o veículo onde ela se encontra se move com uma velocidade grande o suficiente para atrasar sua chegada.

Acontece que tudo sofrerá esse mesmo efeito. Em velocidades próximas à da luz, as coisas demoram mais a acontecer: as reações químicas, o tique-taque dos relógios, os processos biológicos. Em outras palavras, o tempo passa mais devagar. Se você tiver um irmão gêmeo e fizer uma viagem ao espaço em altíssima velocidade, ao retornar, você estará mais jovem do que seu irmão. Para você, o tempo parecerá ter passado normalmente, mas, para quem ficou na Terra, o seu relógio andou mais lentamente.

Isso tudo pode parecer ficção científica, mas saiba que a matemática da relatividade é perfeitamente condizente com os resultados experimentais. Um desses resultados está associado a uma partícula chamada múon, que é criada quando raios cósmicos se chocam com moléculas de ar da atmosfera terrestre. Essas partículas viajam por cerca de 15 Km até chegarem à superfície da Terra e serem detectadas por nós.

O problema é que o tempo de vida dos múons (medido em laboratório) é de apenas 2,2 milionésimos de segundo e, nesse tempo, eles só conseguem percorrer uma distância de 660 metros. Então como eles conseguem viajar esses 15 Km de distância e ser detectados por nós antes de se desintegrarem? É aí que a relatividade entra em cena.

Quando os múons estão em velocidades próximas à da luz, o tempo passa bem mais devagar. Enquanto se passam 2,2 milionésimos de segundo no relógio do múon, para nós, na Terra, esse tempo é de 110 milionésimos de segundo, o suficiente para que a partícula percorra mais de 32 Km de distância antes de se desintegrar. Assim, com o relógio dos múons passando mais devagar, eles conseguem chegar com facilidade na superfície. Essa é uma das muitas provas de que a relatividade não é coisa de ficção científica.

A relatividade no movimento do Flash

Da mesma forma que os múons, o Flash deveria envelhecer bem mais lentamente que as outras pessoas, pois seu relógio se moveria mais devagar em altas velocidades.

Se ele fosse capaz de correr exatamente na velocidade da luz, as coisas ficariam ainda mais estranhas. Lembra-se do exemplo do trem? Se o destino aonde a luz quer chegar corresse na mesma velocidade que ela, ela nunca o alcançaria. Em outras palavras, se um objeto pudesse viajar tão rápido quanto a luz, seria como se o tempo não passasse para ele, como se o tempo sequer existisse. Para as partículas de luz geradas no Big Bang (o evento que deu origem ao universo), não se passou nem um segundo até os dias de hoje. O conceito de tempo simplesmente não faz sentido para a luz.

Outro efeito da relatividade intimamente ligado à dilatação do tempo é a contração do espaço. Quando uma nave se move com velocidade próxima à da luz, um observador externo irá observá-la com comprimento menor, como se ela tivesse sido achatada. Esse efeito da contração do espaço não é uma mera ilusão de ótica, é uma deformação real sofrida pelo espaço que causa uma diminuição na distância entre dois pontos.

Assim, se fôssemos capazes de ver o Flash se movendo, o veríamos bem mais achatado. E, se estivesse viajando à velocidade da luz (caso isso fosse possível), ele desapareceria completamente.

Por fim, existe um fator muito importante que faz o poder da supervelocidade violar a teoria da relatividade. Você já deve ter percebido que, quanto mais pesado um corpo, mais difícil é acelerar ele. A grandeza que mede essa dificuldade de mudar a velocidade de um corpo é chamada pelos físicos de ‘massa inercial’.

Quando um objeto tem velocidade próxima à da luz, sua massa inercial é afetada e ela aumenta drasticamente. Não é que o corpo ganha mais matéria e passa a ficar mais pesado, mas a força necessária para aumentar ainda mais sua velocidade vai ficando inimaginavelmente grande. Chega a um ponto que, para acelerar mais esse corpo, seria necessária uma força infinita, o que é totalmente inviável.

Essa é uma das razões pela qual a teoria da relatividade afirma que um corpo jamais conseguiria atingir a velocidade da luz. E, nos quadrinhos, o Flash não apenas atinge a velocidade da luz, como a ultrapassa, e muito!

Na história em quadrinhos Liga da Justiça da América #89 (de 2003), o Flash salvou 532 mil pessoas da explosão de uma bomba nuclear na Coreia do Norte. Ele levou todas essas pessoas, de duas em duas, para um local que estava a 55 Km de distância da explosão em um tempo de 0,00001 microssegundo (o que equivale a pegar um milésimo de segundo e dividir 100 milhões de vezes). Fazendo as contas, o Flash precisou se movimentar em uma velocidade de mais de 1 quintilhão de vezes a velocidade da luz, um número que sequer podemos conceber.

Processamento ultrarrápido

A supervelocidade do Flash também deveria interferir no funcionamento do seu cérebro. Quando o Flash está em altíssima velocidade, ele precisa interpretar os estímulos vindos do ambiente (luminosos, sonoros, táteis, olfativos), realizar tarefas mentais, tomar decisões e ‘comunicar’ ao seu organismo o que fazer (virar uma esquina, acelerar, pular um obstáculo, frear) em um tempo ínfimo.

Isso nos leva à conclusão de que a supervelocidade também precisa ser acompanhada de um cérebro capaz de pensar e processar informações em velocidades iguais ou maiores do que a da luz. E, se isso fosse possível, a percepção do Flash sobre o mundo seria completamente diferente da nossa.

Ao assistir a um filme, nosso cérebro é exposto a 24, 30 ou até 60 imagens por segundo, o que gera a ilusão de movimento e continuidade. Para o Flash, filmes seriam como um amontoado de fotos, já que ele seria perfeitamente capaz de distinguir cada imagem individualmente. Com o pensamento na velocidade da luz, o Flash teria também capacidades cognitivas sobre-humanas e reflexos e habilidades que até os neurocientistas teriam dificuldade de prever.

Se não fosse impossível, o poder da supervelocidade do Flash teria consequências estranhas no mundo real, de acordo com as leis físicas que conhecemos. Mas essas leis também nos mostram como a natureza pode ser estranhamente fantástica e guardar segredos que ainda estamos bem longe de conhecer.

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