O que é energia negativa? E pode nos dar buracos de minhoca e unidades de dobra?
A mecânica quântica nos ensinou que mesmo o espaço vazio contém energia. 'Energia negativa' é o estado de ter menos energia do que o espaço vazio.
- 'Energia negativa' é frequentemente mencionada no contexto de buracos de minhoca e motores de dobra. Mas o que é isso? E é mesmo real?
- É teoricamente real. A mecânica quântica nos ensinou que mesmo o espaço vazio contém energia. 'Energia negativa', portanto, é o estado de ter menos energia do que o espaço vazio.
- O truque é que ninguém sabe como conseguir isso – e pode ser impossível.
A energia tem várias definições de dicionário diferentes, bem como uma versão técnica em livros de física, mas resumindo sua essência, a energia é a capacidade de efetuar mudanças. A corda esticada de um caçador com uma flecha empoleirada nela tem muita energia potencial. A mudança que ocorre quando a corda do arco é solta é uma flecha disparada em alta velocidade pelo ar. Essa forma de energia em movimento é chamada de energia cinética e também pode efetuar mudanças – como quando a flecha atinge o alvo, o que significa que a família do caçador comerá naquele dia.
A energia é onipresente em nosso Universo. Na verdade, tudo o que vemos pode ser pensado como uma dança interminável de energia, com as formas de mudança de energia - como lenha queima, que ferve água para o café, que é bebido por pessoas grogue indo para o trabalho, onde podem fazer seu trabalho e mudar o mundo ao seu redor. A energia flui constantemente através de objetos e pessoas, resultando no mundo tumultuado em que vivemos.
Energia negativa
E a energia negativa? A energia negativa é frequentemente mencionada no contexto da construção de buracos de minhoca (túneis através do espaço através dos quais os viajantes podem viajar instantaneamente) ou motores de dobra que nos permitirão viajar pelo espaço mais rápido que a luz. Mas é real?
No mundo da energia de movimento (cinética), a energia é positiva. Mas nem sempre é o caso da energia (potencial) armazenada. Considere uma grande rocha localizada à beira de um penhasco muito alto. Você sabe o que acontecerá se alguém empurrar a pedra para fora da borda: ela cairá no fundo com velocidade crescente e aterrissará, fazendo um barulho alto e talvez se partindo. A energia potencial da rocha sentindo a gravidade no topo do penhasco será transformada na energia cinética da rocha pesada e em movimento rápido, colidindo com o fundo. Na linguagem da física, a energia potencial é convertida em energia cinética.
Agora imagine duas pessoas olhando para aquela pedra, uma pessoa na base do penhasco e outra no topo. Ambos veem a mesma coisa, mas têm maneiras diferentes de descrever a rocha antes que ela caia.
A pessoa na base do penhasco percebe a área ao seu redor como tendo energia potencial zero – afinal, ela está de pé no chão. Para essa pessoa, um objeto no chão ao lado dela também tem energia potencial zero, mas a rocha acima dela no penhasco tem muita energia potencial positiva.
A pessoa no topo do penhasco tem uma perspectiva diferente. Como a pessoa no fundo do penhasco, eles insistiriam que deles energia potencial é zero. Depois que a pedra caiu no fundo do penhasco, a pessoa no topo diria que ela tem muito menos energia do que quando estava no topo. Assim, essa pessoa concluiria que a rocha tinha energia potencial zero no topo do penhasco, mas negativo energia potencial na parte inferior.
De uma perspectiva de terceira pessoa, podemos ver que os dois observadores concordam que a rocha tinha mais energia potencial no topo do penhasco e menos no fundo. A diferença é que o observador de cima diz que a pedra tinha energia potencial negativa quando atingiu o solo, enquanto o observador de baixo disse que a pedra nunca teve energia negativa. Isso reforça a ideia de que o valor numérico da energia potencial é arbitrário e apenas as diferenças importam.
Buracos de minhoca e unidades de dobra
Em 1935, Albert Einstein e seu aluno Nathan Rosen estavam estudando buracos negros, e eles percebi que eles poderiam encontrar soluções matemáticas onde dois buracos negros poderiam ser conectados por um túnel chamado buraco de minhoca. Hipoteticamente, os objetos poderiam passar pelo buraco de minhoca, levando pouco ou nenhum tempo para atravessar. O único problema é que, para que o buraco de minhoca seja estável – o que significa que não desmorona – eles precisavam de energia negativa para fazer tudo funcionar.
Em 1994, o físico teórico Miguel Alcubierre escreveu um papel que propunha um tipo de propulsão de dobra, agora chamada de propulsão de Alcubierre, que dobrava o espaço na frente e atrás de um objeto - ou seja, encurtando o espaço na frente e alongando-o atrás. Presto! Nave Estelar Enterprise Instantânea. Porém, mais uma vez, sua ideia exigia energia negativa.
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O espaço vazio é preenchido com todos os tipos de campos: campos gravitacionais criados pela massa de objetos circundantes, campos eletromagnéticos de estrelas e outras coisas emissoras de luz, e até tremores quânticos de partículas subatômicas entrando e saindo da existência rápido demais para serem vistos. (Essas partículas são chamadas de partículas virtuais.)
Esses campos preenchem o espaço com energia. Mesmo que a gravidade e as fontes eletromagnéticas sejam removidas, as partículas virtuais persistem. O espaço vazio tem energia. Neste contexto, o que significa energia negativa é ter menos energia do que o espaço vazio . E é aí que as coisas ficam difíceis. Ninguém sabe como obter menos energia do que um espaço vazio. Se soubéssemos, poderíamos explorar essa diferença de energia e ter um poder ilimitado. (A ideia é chamada de energia de ponto zero.)
No caso de buracos de minhoca ou motores de dobra, os físicos imaginam uma forma de massa, chamada “massa negativa”, que geraria gravidade negativa e, portanto, energia negativa. Mas esta é uma construção totalmente teórica e nunca foi vista. Mais topicamente, você pode ter visto um história recente, em que os cientistas relataram a criação de um análogo quântico de um buraco de minhoca. Embora os relatórios sejam verdadeiros, este foi um análogo computacional, não um buraco de minhoca em si. A energia negativa na simulação não era energia negativa real.
A energia negativa é uma coisa, mas é um conceito escorregadio. Como em nosso exemplo do penhasco, as pessoas podem definir as situações como tendo energia negativa, mas isso não é o mesmo que as perspectivas exóticas e empolgantes em torno de buracos de minhoca e motores de dobra. Para esses, você precisa encontrar uma maneira de reduzir a energia do próprio espaço abaixo do mínimo, e isso não é algo que sabemos fazer. Na verdade, pode ser (e provavelmente é) impossível.
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