O que é o tempo? Um conceito tão familiar parece não precisar de explicação. No entanto, a física moderna desmantelou muitas das nossas intuições e constatou que o tempo é, em grande parte, uma ilusão.
O debate sobre o verdadeiro significado do tempo, ou mesmo sobre a sua existência a um nível fundamental, está hoje mais vivo do que nunca e toca as questões mais profundas da física teórica.
No início do século XX, Albert Einstein revolucionou a nossa conceção do espaço e do 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 este está sujeito – fenómenos que foram inclusivamente demonstrados experimentalmente.
Desde então, concebemos o tempo como uma dimensão com o mesmo carácter que as três dimensões espaciais: a 4ª dimensão, explica Alberto Casas González, professor de Física Teórica, num artigo no The Conversation.
O tempo da cabeça não é o dos pés
Suponhamos que o relógio da nossa casa marca 10 horas quando saímos para passear e 11 horas quando regressamos.
O senso comum diz que para si passou uma hora e que o relógio que tem no bolso (se estiver a funcionar corretamente) também terá passado uma hora. Mas, em rigor, isso é incorreto.
Como se deslocou, o tempo decorrido para si e para o seu relógio é ligeiramente mais curto do que para o relógio que deixou em casa. A diferença é tão pequena que, para todos os efeitos práticos, é zero. Mas quando se faz este tipo de experiência com relógios atómicos, verifica-se que o tempo decorrido é diferente (e a discrepância é exatamente o que a teoria de Einstein prevê).
O mesmo se passa com a gravidade: quanto maior for o campo gravitacional, mais lentamente o tempo passa.
Quando estamos de pé, o tempo passa mais depressa na nossa cabeça do que nos nossos pés. Este facto também foi comprovado experimentalmente.
Não existe um tempo universal. Não é possível dizer que “num dado momento” a realidade é uma realidade dada, composta por factos que acontecem simultaneamente em diferentes lugares. Para outro observador, os factos que constituem “a realidade do presente” são outros.
A passagem do tempo é uma ilusão?
A perceção psicológica mais poderosa sobre o tempo é que, ao contrário do espaço, ele flui. Os factos passados já aconteceram. Existiram, mas já não existem. E os futuros ainda não aconteceram. Só o presente tem existência real.
No entanto, não há nada nas equações da física que nos diga que o tempo flui desta forma. Estas leis relacionam acontecimentos em tempos diferentes (isto é, caracterizados por valores diferentes 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. Uma ilusão muito forte, de facto.
A seta do tempo (e a entropia)
O tempo parece fluir numa determinada direção e não na direção oposta. A isto chama-se a “seta do tempo”.
Quando deixamos cair um ovo no chão, parte-se, mas nunca acontece que os pedaços se voltem a juntar espontaneamente e o ovo salte para as nossas mãos. A razão para este processo aparentemente irreversível 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. De facto, o segundo princípio não é uma lei física, mas pura estatística. Há muito mais estados desordenados do que estados ordenados e, por isso, a evolução tende sempre a desordenar os sistemas.
Pegue-se num baralho de 20 cartas vermelhas sobre 20 cartas pretas e baralhe-se. Em breve perderá essa configuração especial. Mas por mais que se baralhe, na prática, nunca se voltará à configuração inicial, embora isso fosse possível em princípio. São estes processos irreversíveis que criam uma seta do tempo, que distinguem o passado (menor entropia) do futuro (maior entropia).
Todos os processos são reversíveis
Na altura do Big Bang, o Universo tinha uma entropia muito baixa, ou seja, muito pouca desordem.
Ninguém sabe porque é que este facto crucial ocorreu (embora existam modelos interessantes para o explicar), mas foi graças a ele que a entropia pôde aumentar e que se originou a seta do tempo que conhecemos.
Desde esse instante remoto, a entropia só tem aumentado através de processos irreversíveis, como os ovos que se partem.
Os processos irreversíveis produzem uma poderosa sensação de causa e efeito, nessa ordem temporal. No entanto, nas equações da física não encontramos essa distinção, uma vez que todos os processos são de facto reversíveis.
Exemplo da pedra no lago
Imagine que deixa cair uma pedra num lago, provocando as típicas ondulações concêntricas na superfície.
Em princípio, o processo poderia ocorrer em sentido inverso: por uma flutuação aleatória da superfície da água, formar-se-iam ondas perfeitamente concêntricas que avançariam para o centro, onde se produziria um remoinho que levantaria a pedra do fundo do lago e a atiraria para a sua mão, ficando então a superfície perfeitamente calma. Como um filme ao contrário.
Isto não é proibido pelas leis da física, mas é extremamente improvável.
A razão reside no segundo princípio da termodinâmica: os processos vão sempre de uma entropia mais baixa para uma entropia mais alta. E o estado da pedra na nossa mão e o lago calmo têm muito menos entropia do que a pedra no fundo do lago e a água ligeiramente aquecida pelo impacto da pedra.
Se nos mostrarem uma imagem de ondulações circulares na superfície de um lago, relacioná-las-emos (diremos que são “causadas”) com um estado de menor entropia (por exemplo, um objeto em queda). O contrário (uma flutuação aleatória da água) é altamente improvável.
Por conseguinte, colocaremos a causa no passado, no domínio da baixa entropia. É por isso que falamos de causas e efeitos, em que as primeiras precedem os segundos. E é também a razão pela qual se formam os registos e as memórias do passado.
A natureza do tempo
O mundo está cheio de vestígios do passado: crateras na Lua, fósseis, construções humanas, etc. Pela mesma razão, relacionamos os registos no nosso cérebro (as nossas memórias) com acontecimentos passados que os “causaram”.
Isto que gera a sensação psicológica de que viajamos do passado para o futuro: do passado (baixa entropia) possuímos registos e memórias abundantes, enquanto o futuro (alta entropia) é incerto. Bem como a perceção é que o passado “já aconteceu”, mas o futuro “ainda não aconteceu”, embora as leis da física não forneçam exatamente esta interpretação.
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 só o saberemos quando a teoria da relatividade geral e a mecânica quântica, os dois pilares da física moderna, se reconciliarem. Para já, podemos apreciar a ideia de que a passagem do tempo (desejada ou não) é apenas uma ilusão.
ZAP // The Conversation
