Sabemos reconhecer o tempo porque tudo parece acontecer em sequência: algo muda, depois outra coisa acontece e, em seguida, outra. Mas e se essa sequência não precisasse de um relógio externo para existir? Essa pergunta, que durante muito tempo pertenceu quase exclusivamente aos modelos teóricos da física, acaba de ganhar um cenário experimental peculiar. Em um laboratório, pesquisadores criaram um sistema tão isolado que precisaram procurar o tempo dentro dele.
O laboratório onde o relógio deixou de ser necessário
Para testar essa ideia, o físico Giovanni Barontini, da Universidade de Birmingham, criou um sistema quântico formado por cerca de 24 mil átomos ultrafrios. Eles foram resfriados a temperaturas de poucos bilionésimos de grau acima do zero absoluto, condições nas quais o comportamento coletivo dos átomos pode ser estudado com enorme controle.
A nuvem de átomos foi confinada em uma armadilha e dividida por uma fina barreira óptica produzida com laser. Surgiram, assim, duas regiões: uma observada, chamada de setor “brilhante”, e outra não observada, o setor “escuro”.
Os pesquisadores praticamente isolaram o sistema do ambiente externo. A ideia era justamente evitar que um relógio convencional ditasse a ordem dos acontecimentos.
A dinâmica criada é particularmente curiosa. O setor brilhante pode se expandir e depois se contrair, em um comportamento que lembra, em escala extremamente simplificada, um universo que passa por algo parecido com um Big Bang e um Big Crunch.
Não era uma tentativa de reproduzir o cosmos real.
O objetivo era muito mais específico: descobrir se o próprio sistema poderia fornecer uma maneira de dizer o que aconteceu antes e o que aconteceu depois.
A pista estava no que os átomos faziam
A chave apareceu quando os pesquisadores observaram como os átomos se distribuíam entre as duas regiões.
Em vez de perguntar “que horas são?”, o experimento parte de outra pergunta: quanto o estado do sistema mudou?
Quando partículas se deslocavam entre o setor brilhante e o escuro, a distribuição observada mudava. Essa transformação podia ser relacionada à entropia, uma grandeza associada à maneira como a informação e o desordem se distribuem em um sistema.
A partir desses dados, Barontini construiu o que chamou de tempo entrópico.
O conceito é importante porque não trata o tempo como uma espécie de ponte externa sobre a qual os eventos simplesmente acontecem. Nesse modelo, uma noção de tempo pode ser construída a partir das próprias mudanças internas do sistema.
O resultado foi surpreendentemente consistente: essa variável conseguiu ordenar os eventos mesmo durante os ciclos de expansão e contração do “miniuniverso”. A pesquisa também mostrou que a descrição baseada nesse tempo interno podia reproduzir a evolução observada do sistema por meio de uma versão efetiva da equação de Schrödinger.
Uma ideia que nasceu de um dos maiores problemas da física
A experiência está ligada a uma questão conhecida como problema do tempo na gravidade quântica.
Em determinadas formulações, como as associadas à equação de Wheeler-DeWitt, o universo é tratado como um sistema quântico global no qual não aparece simplesmente um relógio externo marcando a passagem dos segundos. Se o universo é tudo o que existe, afinal, quem estaria do lado de fora para medir seu tempo?
Uma possibilidade é que a resposta esteja nas relações entre as próprias partes do sistema.
O experimento de Birmingham não resolve esse problema para o universo real. Uma nuvem de átomos em uma armadilha óptica obviamente não é um cosmos em miniatura em todos os sentidos. O que ele faz é oferecer um ambiente controlado no qual uma dessas ideias pode ser testada quantitativamente.
E existe outro detalhe fascinante.
A entropia também pode ajudar a explicar por que percebemos uma direção do tempo. As leis fundamentais podem funcionar de maneira semelhante quando invertidas, mas nossa experiência cotidiana não: lembramos do passado, não do futuro, e processos como a quebra de um objeto ou a dispersão do calor parecem ter uma direção preferencial.
Nesse sistema, o chamado tempo entrópico apresentou uma direção consistente e pôde acelerar ou desacelerar conforme a dinâmica da entropia mudava.
Então o experimento descobriu o que é o tempo?
Não.
E essa talvez seja a parte mais importante para entender o resultado.
O estudo, publicado em Physical Review Research, não demonstra que o tempo seja uma ilusão nem que relógios sejam desnecessários no mundo real. Ele mostra que, em um sistema quântico controlado, é possível construir uma variável temporal a partir das mudanças internas, sem usar diretamente um relógio externo.
Isso transforma uma discussão extremamente abstrata em algo que pode ser manipulado com átomos, lasers e medições.
A grande pergunta continua aberta: o tempo é um ingrediente fundamental da realidade ou aparece quando sistemas físicos mudam e estabelecem relações entre si?
O “miniuniverso” de Barontini não encerra essa discussão. Mas dá à física algo que antes era muito mais difícil de obter: um pequeno laboratório no qual uma das ideias mais estranhas sobre o tempo pode finalmente ser colocada à prova.
