Para a maioria das pessoas, a existência do tempo parece tão óbvia quanto a gravidade. Relógios avançam, dias passam, envelhecemos e observamos acontecimentos seguirem uma sequência aparentemente inevitável. Mas, nas fronteiras da física teórica, essa certeza começa a se desfazer.
Há décadas, cientistas tentam reconciliar a relatividade geral de Albert Einstein com a mecânica quântica. Nesse esforço, surgiu um problema inesperado: algumas das principais formulações da gravidade quântica descrevem o Universo sem a presença explícita do tempo. Em certos modelos matemáticos, a realidade parece existir sem um relógio cósmico marcando segundos.
Agora, um experimento realizado por pesquisadores da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, trouxe essa discussão filosófica e teórica para dentro do laboratório.
O problema do tempo na física moderna
Uma das equações mais famosas associadas à gravidade quântica é a equação de Wheeler-DeWitt. Ela descreve o Universo como um todo, mas possui uma característica desconcertante: o tempo simplesmente não aparece nela.
Isso não significa que os físicos desconheçam o que é o tempo. O verdadeiro desafio é que algumas das melhores teorias disponíveis conseguem funcionar perfeitamente sem utilizá-lo como variável fundamental.
A consequência é perturbadora. Talvez o tempo não seja uma peça básica da realidade. Talvez ele surja apenas quando sistemas físicos evoluem, trocam informações e passam por transformações internas.
Durante muito tempo, essa hipótese permaneceu praticamente impossível de testar. O novo estudo tenta mudar esse cenário.
Um pequeno universo criado dentro do laboratório
Para investigar a questão, a equipe liderada pelo físico Giovanni Barontini construiu uma espécie de “miniuniverso” controlado.
Os pesquisadores resfriaram cerca de 24 mil átomos de rubídio a temperaturas próximas do zero absoluto. Nessas condições extremas, a matéria entra em um regime quântico coletivo extremamente sensível, permitindo observar fenômenos que normalmente permanecem escondidos.
A nuvem de átomos foi dividida por feixes de laser em regiões distintas. Algumas podiam ser observadas diretamente; outras permaneciam inacessíveis aos instrumentos de medição.
O detalhe mais importante é que todo o sistema evoluía praticamente isolado do ambiente externo. Em termos físicos, ele funcionava como um universo quase fechado, ideal para investigar como uma noção de tempo poderia surgir espontaneamente.
Um relógio que não precisa de relógio
A parte mais surpreendente do experimento é justamente aquilo que parece um paradoxo.
Os cientistas não utilizaram um relógio externo para acompanhar a evolução do sistema. Em vez disso, observaram como as mudanças internas da nuvem atômica criavam uma referência temporal própria.
A dinâmica do conjunto continha informação suficiente para determinar a ordem dos acontecimentos. Era possível identificar o que ocorreu antes e o que ocorreu depois sem consultar qualquer cronômetro externo.
Na prática, o sistema gerou seu próprio relógio.
Isso pode parecer uma diferença sutil, mas é uma mudança profunda de perspectiva. Um relógio convencional mede o tempo. Nesse experimento, o tempo emergiu a partir das transformações internas do próprio sistema.
Um Big Bang em miniatura
Outro aspecto fascinante do estudo foi o comportamento da nuvem de rubídio.
Ela passou por ciclos de expansão e contração que lembram, matematicamente, alguns modelos cosmológicos utilizados para descrever a evolução do Universo.
É importante destacar que ninguém criou galáxias ou estrelas em laboratório. A comparação é apenas matemática. Ainda assim, os padrões observados apresentavam semelhanças com cenários que envolvem um Big Bang seguido de um eventual Big Crunch.
Esses ciclos permitiram aos pesquisadores acompanhar como uma direção temporal surgia naturalmente conforme a distribuição das partículas mudava ao longo do experimento.
O conceito de tempo entrópico
O estudo introduz um conceito chamado tempo entrópico.
Em vez de utilizar segundos ou minutos, os pesquisadores definiram uma escala temporal baseada na evolução da entropia do sistema. Em termos simples, a entropia está relacionada à quantidade de informação e ao grau de organização de um sistema físico.
O ponto central é que a entropia fornece uma direção.
Um copo que cai e se quebra possui uma sequência lógica. Os cacos não voltam espontaneamente a formar o copo original. Essa assimetria ajuda a definir aquilo que percebemos como passado e futuro.
No experimento, a transferência de entropia entre as regiões observáveis e ocultas funcionou como um marcador temporal interno.
Os pesquisadores descobriram que esse relógio entrópico não corre necessariamente em velocidade constante. Ele acelera quando o intercâmbio de entropia aumenta, desacelera quando diminui e pode até parar completamente.
Quando a troca de informação entre as regiões foi reduzida quase a zero, o tempo entrópico simplesmente congelou.
Uma pista para entender a natureza da realidade
O objetivo da pesquisa não era criar um relógio exótico, mas investigar uma das perguntas mais profundas da ciência: o tempo é realmente fundamental?
O experimento não responde definitivamente à questão. No entanto, mostra que uma referência temporal pode emergir espontaneamente em sistemas físicos adequadamente estruturados.
Para muitos pesquisadores, isso representa um passo importante rumo à compreensão da gravidade quântica e da origem do próprio Universo.
Talvez o tempo seja semelhante à temperatura. Ninguém encontra “temperatura” em uma única molécula; ela emerge do comportamento coletivo de bilhões delas. Da mesma forma, aquilo que chamamos de tempo pode não existir nos alicerces da realidade, surgindo apenas quando a matéria organiza suas transformações de uma determinada maneira.
Se essa ideia estiver correta, o maior relógio do cosmos talvez nunca tenha existido.
[ Fonte: Muy Interesante ]
