Como Star Wars ajuda a entender a velocidade da luz?

A velocidade da luz tem destaque em diversas áreas da Física, mas também na ficção, como nas obras da saga Star Wars. Podemos aprender muito sobre ciência ao analisar a forma como ela é retratada na ficção, tanto pela sua presença quanto pela sua ausência. Afinal, ter atenção às gafes científicas é uma forma de treinar o nosso olhar crítico e desenvolver o nosso conhecimento.

Sendo assim, pegue seu sabre de luz, use a Força e venha comigo rumo a uma galáxia muito, muito distante, para entender a ciência (e a ausência dela!) em Star Wars.

O que é a saga Star Wars?

Um dos maiores fenômenos de todos os tempos da cultura pop, Star Wars surgiu em 1977 como um filme de mesmo nome (atualmente chamado de Uma nova esperança), escrito e dirigido por George Lucas.

Atualmente, a saga reúne filmes, seriados, livros, jogos, quadrinhos e tudo mais que você possa imaginar, além de ter formado fãs fiéis ao longo de todo o Planeta Terra.

Velocidade da luz: tudo o que você precisa saber

A luz, bem como todas as outras ondas eletromagnéticas além dela, se propaga no vácuo com velocidade de cerca de 299.792.458 m/s. Muito veloz, né?! Nas questões de Física, costumamos aproximar para 3 · 10⁸ m/s.

A velocidade da luz no vácuo é representada pela letra c e costuma aparecer em áreas da Física como cinemática, ondulatória, óptica e física moderna.

Olha que curioso: o valor de c é a maior velocidade possível que qualquer coisa pode alcançar em todo o universo. Isso é mostrado na teoria da relatividade, de Albert Einstein.

Além disso, um dos postulados da teoria da relatividade nos ensina que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor c para qualquer referencial inercial.

Em outros meios, a velocidade da luz tem valor menor do que c, como aprendemos em óptica, no estudo da refração. Com as leis da refração, podemos calcular qual é a velocidade da luz em outros meios.

No vídeo abaixo, você pode aprender mais sobre a refração da luz:

O que Star Wars nos ensina sobre ciência?

De antemão, é importante entendermos que Star Wars, bem como qualquer outra obra de ficção, possui liberdade criativa ilimitada para extrapolar a realidade. Essa é uma das belezas da arte.

Às vezes, obras ficcionais podem se basear em conceitos de ciência para construir sua narrativa, algo que acontece muito na ficção científica. No entanto, usar conceitos científicos não significa necessariamente representá-los de maneira correta.

A seguir, vamos ver como Star Wars lida com o que aprendemos sobre velocidade da luz, bem como muitos outros conceitos científicos!

A velocidade da luz em Star Wars

Vimos alguns aspectos físicos importantes sobre a velocidade da luz, mas como será que Star Wars aborda esse tema?

Na franquia, algumas naves, como a famosíssima Millennium Falcon, podem atingir a velocidade da luz e até mesmo maiores. O que a Física tem a dizer sobre isso?

De acordo com a teoria da relatividade, não é possível alcançar velocidades superiores à da luz. Além disso, não seria possível uma nave sequer chegar à velocidade c, pois cálculos relativísticos demonstram que isso implicaria em um valor de energia tendendo a infinito.

Portanto, grandes cenas de fuga e de perseguição de naves alcançando a velocidade da luz são apenas uma licença poética científica da ficção.

Quer saber mais sobre a teoria da relatividade? Não deixe de conferir nossa videoaula:

A Força

"A Força é o que dá o poder ao Jedi. É um campo de energia criado por todas as coisas vivas. Ela nos cerca e nos penetra, ela une a galáxia."

Com essa frase, o Mestre Jedi Obi-Wan Kenobi explica a Luke Skywalker o significado da "Força", um elemento essencial na mitologia da saga.

Os termos "Força" e "campo" são familiares para estudantes de Física. Entretanto, quem tem familiaridade com essa disciplina deve ter se lembrado que força e campo, na Física, não são sinônimos: são grandezas físicas distintas.

A força gravitacional, por exemplo, atua entre dois corpos que possuem massa, sendo que essa interação acontece devido aos seus campos gravitacionais.

No universo de Star Wars, a Força possibilita ações como levitar objetos, manipular o comportamento alheio e até se comunicar pelo pensamento. Assim como esses poderes, forças de campo não necessitam de um contato físico direto, como é o caso da força elétrica, da força magnética e da própria força gravitacional.

Dentro desse universo, a Força desempenha ainda um papel espiritual, promovendo aos seus usuários uma conexão imaterial com a própria natureza. Esse papel é muito importante na filosofia dos Jedi.

Não conhecemos, na literatura científica, qualquer tipo de campo capaz de provocar ações fantasiosas semelhantes às da Força, que é apenas um elemento criado para a mitologia da saga. Porém, é divertido imaginar que, naquele universo, se trata de um campo responsável por forças exercidas pelos Jedi para realizar suas façanhas!

Sabres de luz

Uma das armas mais reconhecíveis da cultura pop é o sabre de luz, uma espécie de espada luminosa e altamente energética.

Mas, afinal, um sabre de luz é feito do quê?

Apesar de emitirem luz, eles não poderiam ser feitos "puramente" de luz, pois, se fosse o caso, dois sabres não colidiriam entre si, como vemos em cenas de duelos: eles atravessariam um ao outro. Isso acontece porque feixes de luz, ao sofrer interferência, continuam sua propagação como se nada tivesse acontecido.

Além do mais, um feixe de luz seguiria seu caminho adiante, enquanto a "lâmina" de um sabre de luz tem seu comprimento limitado e bem definido, como vemos nos filmes.

Na mitologia de Star Wars, a lâmina dos sabres é feita de plasma. Cientificamente falando, plasma é um estado da matéria em que um gás foi ionizado. Em nossa realidade, plasma é predominante no Sol e em outras estrelas, mas também está presente em nossa realidade, como em lâmpadas e em televisões.

Sabres de luz existem de verdade?

É possível criar um sabre de luz feito de plasma?

Sim! Apesar de o resultado não ser 100% igual ao que vemos nos filmes, inventores do canal The Hacksmith Industries criaram um sabre de luz à base de plasma, retrátil (como nos filmes) e funcional!

O "proto" sabre de luz, como eles chamaram, é energizado por um tanque externo de propano e oxigênio, ao contrário dos sabres de Star Wars, que são alimentados por um cristal no interior do cabo.

A lâmina, que é basicamente um fluxo de plasma, tem um visual muito parecido com o de um sabre de luz. Acrescentando diferentes sais, foi possível criar lâminas de diversas cores.

A temperatura da lâmina passou dos 2.200 ºC, podendo cortar até mesmo aço!

Você pode conferir abaixo um vídeo em que os inventores explicam todo o processo de criação e de funcionamento, além de fazerem demonstrações espetaculares do sabre em ação!

Batalhas espaciais, som e espaço

Isso é clássico, não apenas em Star Wars, mas na ficção científica em geral: grandes batalhas espaciais, cheias de naves e explosões, causariam aquele festival de efeitos sonoros que ouvimos nos filmes?

Quem já estudou ondulatória sabe bem a resposta: isso não seria possível! Afinal, o som é uma onda mecânica, ou seja, precisa de um meio material para poder se propagar. No vácuo, não há propagação de som.

A luz, por outro lado, é uma onda eletromagnética, podendo se propagar no vácuo. É por isso que a luz do Sol consegue chegar até nós. Se propagando na velocidade da luz, a luz solar chega até nós em aproximadamente 8 minutos.

Apesar da "gafe científica" nos filmes, convenhamos, as cenas de batalha espacial seriam bem menos emocionantes sem os efeitos sonoros.

Pôr do sol binário

Um dos cenários mais icônicos da saga é o belíssimo pôr do sol binário no planeta Tatooine. No universo Star Wars, Tatooine faz parte de um sistema solar com dois sóis!

Apesar de Tatooine ser um planeta fictício, esse tipo de sistema existe de verdade! Chamadas de estrelas binárias, são constituídas por duas estrelas que orbitam um mesmo centro de massa. Existem, inclusive, sistemas compostos por muitas outras estrelas.

Unidades de medidas astronômicas

Na astronomia, existem unidades de medidas específicas, pois tamanhos e distâncias costumam ser muito maiores do que os que estamos habituados aqui na Terra. Não seria muito prático, por exemplo, usar quilômetros para medir distâncias entre galáxias. Sendo assim, o ser humano desenvolveu algumas unidades para se adequar melhor a cenários astronômicos.

Vamos conferir a seguir duas unidades de medidas que já foram citadas em obras do universo Star Wars, mas que existem de verdade e já apareceram até em provas de vestibular e do Exame Nacional do Ensino Médio (Enem).

Ano-luz

Apesar do nome remeter a tempo, ano-luz é uma unidade de distância. Um ano-luz é definido como a distância que a luz, se propagando no vácuo com a já conhecida velocidade da luz, percorre ao longo de um ano terrestre.

Ok, mas quanto vale um ano-luz em unidades que estamos mais acostumados? Vamos ver, por exemplo, quantos metros tem um ano-luz (al).

Temos dois valores conhecidos: a velocidade da luz e o número de segundos em um ano. Se aproximarmos um ano para corresponder a exatamente 365 dias e considerarmos que 1 dia tem 24 horas, que 1 hora tem 60 minutos e que 1 minuto tem 60 segundos, então um ano corresponde a 365 · 24 · 60 · 60 = 31.536.000 segundos.

Perceba que temos informações de valores de velocidade e de tempo e queremos descobrir um valor de distância, então podemos usar v = Δs/Δt, ou, de maneira equivalente, Δs = v · Δt, em que v e a velocidade da luz e Δt é o número de segundos em um ano, que acabamos de calcular.

Substituindo os valores, teremos Δs = 3 · 10⁸ · 31.536.000. Fazendo esse cálculo, chegaremos em aproximadamente 9,46 · 10¹⁵ m, ou 9,46 · 10¹² km. Esse é o valor, em unidades mais familiares.

Veja que, para descobrir esse valor, usamos conhecimentos de cinemática e manipulação de unidades de medida, que são assuntos muito presentes em questões de Física. Inclusive, a unidade ano-luz já apareceu em questões de provas da Unicamp, Upe, da UFJF da UFRGS e PUC.

Parsec

Em Uma nova esperança, Han Solo afirmou que fez o "percurso de Kessel" em menos de 12 parsecs, o que dá a impressão de que ele está falando de tempo, exaltando o quão rápida é a sua nave. Só tem um problema: parsec é uma unidade de distância.

Essa unidade realmente existe, e é muito usada na astronomia. O parsec foi definido a partir da paralaxe, uma forma de medir distâncias com base na mudança aparente da posição entre um objeto e um observador. Um parsec vale aproximadamente 3,086 · 10¹³ km, ou 3,26 anos-luz.

O Enem já trouxe o parsec em uma questão da prova PPL de 2019. No entanto, não era preciso decorar valores ou ter conhecimentos específicos sobre astronomia para resolver, apenas interpretar as informações do enunciado e saber trabalhar com unidades.

Curiosidade: o filme Han Solo: uma história Star Wars corrigiu o aparente problema sobre a forma como a unidade parsec foi mencionada! No filme, os personagens precisam realizar o percurso de Kessel e Lando Calrissian afirma que não é possível realizá-lo em menos de 20 parsecs. Solo diz que vai tomar um atalho.

Em uma cena intensa de perseguição espacial, a Millenium Falcon realiza duas conquistas épicas: realizar o percurso de Kessel em menos de 12 parsecs (arredondei para baixo, segundo Han Solo) e retificar um pequeno erro físico de um filme de décadas atrás!

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