Os relógios mais avançados de hoje marcam o tempo com um ritmo incrivelmente preciso. Contudo, um novo estudo sugere que a precisão dos relógios tem um preço: entropia.
A entropia – ou desordem – é criada cada vez que um relógio faz o seu “tique-taque”. Agora, uma equipa de cientistas mediu a entropia gerada por um relógio que pode ser executado em vários níveis de precisão: quanto mais preciso for o tique-taque do relógio, mais entropia emite.
“Se quer um relógio melhor, tem de pagar por ele”, disse Natalia Ares, física da Universidade de Oxford, citada pelo Science News.
Tempo e entropia são conceitos intimamente interligados. A entropia é conhecida como a “flecha do tempo”, porque tende a crescer com o passar do tempo – o Universo parece mover-se consistentemente da entropia mais baixa para a entropia mais alta.
Esta marcha em direção ao aumento da entropia explica por que alguns processos podem avançar no tempo, mas não ao contrário. Por exemplo, é fácil misturar o creme com o café, mas extremamente difícil separá-lo novamente.
As máquinas também aumentam a desordem à medida que operam, emitindo calor que aumenta a entropia do ambiente. Isso significa que até mesmo um relógio padrão alimentado por bateria produz entropia.
Os físicos já tinham calculado anteriormente que, para relógios quânticos minúsculos há uma relação direta entre a precisão máxima possível dos seus tique-taques e a quantidade de entropia emitida. Contudo, relógios maiores são demasiado complexos para tais cálculos, por isso, não era claro se essa regra se aplicava a outros tipos de relógio.
Para testar quanta entropia era libertada no tique-taque de um relógio simplificado, Ares e os seus colegas fizeram um relógio com uma membrana fina, com dezenas de nanómetros de espessura e 1,5 milímetros de comprimento, suspensa em dois postes. Um sinal elétrico enviado para o relógio empurrava a membrana, fazendo-a flexionar para cima e para baixo.
Esse movimento de curvatura repetia-se em intervalos regulares, como o tique-taque constante de um relógio, e uma antena registava-o.
Quanto mais poderoso era o sinal elétrico, mais precisamente o relógio marcava. À medida que a precisão do relógio aumentava, a entropia – um resultado do calor produzido no circuito da antena – aumentava em sincronia.
Isto sugere que a relação teórica para relógios quânticos também se aplica a outros tipos de relógios. Por outro lado, os investigadores estudaram apenas uma variedade de relógio. Assim, ainda não é claro se a relação entre precisão e entropia se aplica a relógios de forma mais geral.
O novo estudo “empurrar-nos-ia ainda mais nessa direção”, disse Ralph Silva, físico quântico do ETH Zurich. “É um dado a favor de que provavelmente seja o caso para todos os relógios. Mas isso não foi provado”.
Para que um relógio funcione de forma confiável, deve passar por um processo que tem uma direção preferencial no tempo. Se o relógio não criasse entropia, seria tão provável que funcionasse para a frente como para trás.
Quanto mais entropia o relógio cria, menos provável é que sofra flutuações – retrocessos temporários que degradariam a sua precisão.
Se a precisão de todos os relógios tem um custo de entropia aumentada, essa compensação pode refletir uma ligação estreita entre a passagem do tempo e a sua medição.
Este estudo foi publicado em março na revista científica Physical Review X.
