Nota do editor: Alberto Casas González, é professor pesquisador do Instituto de Física Teórica (IFT), na Espanha. O texto foi publicado originalmente no site The Conversation.
O que é o tempo? Um conceito tão familiar parece dispensar explicação. No entanto, a física moderna desmantelou muitas das nossas intuições e o tempo é em grande parte uma ilusão.
O debate sobre o verdadeiro significado do tempo, mesmo sobre a sua própria existência a um nível fundamental, está mais vivo hoje do que nunca e toca nas questões mais profundas da física teórica.
Einstein e o espaço-tempo
No início do século XX, Albert Einstein revolucionou a nossa concepção de espaço e tempo com a sua Teoria da Relatividade Especial (1905) e Geral (1915). Segundo estas teorias, o tempo depende da velocidade do observador e do campo gravitacional a que está sujeito, fenómenos que foram demonstrados experimentalmente.
Desde então, concebemos o tempo como uma dimensão do mesmo caráter das três dimensões espaciais: a quarta dimensão.
Mais lento na cabeça do que nos pés
Suponha que o relógio da sua casa marque 10 horas quando você sai para passear e 11 horas quando você volta. O bom senso diz que para você já se passou uma hora e que o relógio que tem no bolso (se estiver funcionando bem) também terá passado uma hora. Mas, a rigor, isso está incorreto. Como você se movimentou, o tempo decorrido para você e seu relógio é um pouco menor do que para o relógio que você deixou em casa. A diferença é tão pequena que, para todos os efeitos práticos, é zero. Mas quando se faz este tipo de experiência utilizando relógios atómicos descobre-se que o tempo decorrido é diferente (e a discrepância é exactamente o que a teoria de Einstein prevê).
O mesmo acontece com a gravidade: quanto maior o campo gravitacional, mais lento passa o tempo. Quando você está de pé, o tempo passa mais rápido na sua cabeça do que nos seus pés. Isso também foi comprovado experimentalmente.
Não existe um “tempo universal”. Não é possível dizer que a realidade “num determinado momento” seja uma realidade determinada, composta por acontecimentos que acontecem simultaneamente em diferentes lugares. Para outro observador, os factos que constituem “a realidade do presente” são diferentes.
O fluxo do tempo para a física
A percepção psicológica mais poderosa sobre o tempo é que, diferentemente do espaço, ele flui. Eventos passados já aconteceram. Eles existiram, mas não existem mais. E os futuros ainda não aconteceram. Somente o presente tem existência real.
No entanto, não há nada nas equações físicas que nos diga que o tempo flui desta forma. Essas leis relacionam eventos em momentos diferentes (ou seja, caracterizados por diferentes valores da coordenada temporal), mas não nos dizem que o tempo flui do passado para o futuro.
Por incrível que pareça, a passagem do tempo é provavelmente uma ilusão. De fato, uma ilusão muito forte.
Qual é a razão desta alucinação coletiva?
Suponha que o tempo flua mais devagar, como você o perceberia? Neste jogo, não caia na armadilha de imaginar que o tempo flui mais devagar para todos, exceto para nós. Fazemos parte do Universo e, portanto, os nossos processos cerebrais (e os pensamentos resultantes) também ficariam mais lentos, em sincronização com todos os relógios. Portanto, a resposta é que nem perceberíamos isso. Tudo seria percebido exatamente da mesma maneira.
Isto seria verdade mesmo que o “fluxo do tempo” retrocedesse. A cada momento, os nossos pensamentos seriam idênticos e, consequentemente, as nossas “memórias” e a nossa percepção do tempo também.
A flecha do tempo
No entanto, o tempo parece mover-se numa determinada direção e não na direção oposta. Isso é chamado de “flecha do tempo”. Quando adicionamos leite a uma xícara de café, os dois se misturam, mas nunca acontece o contrário. Quando deixamos cair um ovo no chão, ele quebra, mas os pedaços nunca se juntam espontaneamente e o ovo salta para as nossas mãos. A razão destes processos aparentemente irreversíveis reside no segundo princípio da termodinâmica, segundo o qual “a entropia tende sempre a aumentar”.
Em termos coloquiais, a entropia é algo semelhante à desordem num sistema físico. Na verdade, o segundo princípio não é uma lei física, mas pura estatística. Existem muito mais estados desordenados do que estados ordenados e, portanto, a evolução sempre tende a desordenar os sistemas.
Pegue um baralho de 20 cartas vermelhas sobre 20 cartas pretas e embaralhe-o. Em breve você perderá essa configuração especial. Mas não importa o quanto você embaralhe, na prática você nunca voltará à configuração inicial, embora isso seja possível em princípio. São esses processos irreversíveis que criam uma flecha do tempo, que distingue o passado (menor entropia) do futuro (maior entropia).
Ordem no Big Bang
O Universo na época do Big Bang tinha entropia muito baixa, ou seja, muito pouca desordem. Ninguém sabe por que aconteceu este acontecimento crucial (embora existam modelos interessantes para o explicar), mas foi graças a ele que a entropia pôde aumentar e originou-se a flecha do tempo com a qual estamos familiarizados.
Desde aquele instante remoto, a entropia só aumentou através de processos irreversíveis, como os mencionados acima (quebra de ovos, mistura de líquidos) e maiores (estrelas queimando hidrogênio).
Processos irreversíveis produzem um poderoso sentido de causa e efeito, nesta ordem temporal. Porém, nas equações físicas não encontramos esta distinção, pois todos os processos são de fato reversíveis.
A pedra no lago
Imagine deixar cair uma pedra num lago, causando as típicas ondulações concêntricas na superfície. Em princípio, o processo poderia ocorrer ao contrário: através de uma flutuação aleatória da superfície da água, ondas perfeitamente concêntricas se formariam e avançariam em direção ao centro, onde um redemoinho levantaria a pedra do fundo do lago e a jogaria na sua mão, e então a superfície ficaria perfeitamente calma. Como um filme ao contrário.
Isto não é proibido pelas leis da física, mas é extraordinariamente improvável. A razão está no segundo princípio da termodinâmica: os processos sempre vão da entropia mais baixa para a mais alta. E o estado da pedra em nossas mãos e o lago calmo têm muito menos entropia do que a pedra no fundo do lago e a água levemente aquecida pelo impacto da pedra.
Se nos for mostrado um instantâneo de ondulações circulares na superfície de um lago, iremos relacioná-las (digamos que são “causadas”) a algum estado de menor entropia (por exemplo, um objeto em queda). O oposto (uma flutuação aleatória da água) é altamente improvável.
Portanto, colocaremos a causa no passado, no domínio da baixa entropia. É por isso que falamos de causas e efeitos, sendo que as primeiras precedem as últimas.
E é também a razão pela qual se formam registros e memórias do passado. Se a pedra cair na lama em vez de na água, as ondas geradas permanecem “congeladas”, fornecendo um registo da “causa” que as produziu, que, como dissemos, é sempre um acontecimento do passado.
O mundo está cheio desses vestígios do passado: crateras na Lua, fósseis, construções humanas e assim por diante. Pela mesma razão, relacionamos os registros em nosso cérebro (nossas memórias) com eventos passados que os “causaram”. E é isso que produz a sensação psicológica de que viajamos do passado para o futuro: do passado (baixa entropia) temos registros e memórias abundantes, enquanto o futuro (alta entropia) é incerto. A percepção é que o passado “já aconteceu”, mas o futuro “ainda não aconteceu”, embora as leis da física não proporcionem exatamente esta interpretação.
A natureza do tempo
Embora a maioria dos físicos concorde com o que foi dito acima, a verdade é que ainda não conhecemos a natureza do tempo em toda a sua profundidade. E não saberemos até que a Teoria da Relatividade Geral e a Mecânica Quântica, os dois pilares da física moderna, sejam reconciliados.
Por enquanto, podemos aproveitar a ideia de que a passagem do tempo (desejada ou indesejada) é apenas uma ilusão.
Este artigo foi republicado de The Conversation. Leia o artigo original.
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