O que marcaria a passagem do tempo se não existisse um relógio fora do Universo? A pergunta parece filosófica, mas também ocupa a física. Em um experimento com átomos ultrafrios, Giovanni Barontini, da Universidade de Birmingham, investigou uma possibilidade: usar as transformações internas de um sistema para ordenar seus acontecimentos. O resultado oferece uma forma de testar, em laboratório, ideias sobre a natureza do tempo.
O estudo publicado na revista Physical Review Research apresenta um modelo experimental no qual uma variável temporal surge das relações entre duas partes de uma nuvem de átomos. A pesquisa permite investigar esse mecanismo em condições controladas, embora não estabeleça como o tempo surgiu no cosmos.
Por que investigar um universo sem relógio?
Na experiência cotidiana, usamos o tempo como referência para descrever mudanças. Um objeto ocupa uma posição agora e outra alguns segundos depois. Mas essa abordagem cria uma dificuldade quando o objeto de estudo é o Universo inteiro: onde estaria o relógio externo que acompanha sua evolução?
Algumas tentativas de combinar gravidade e mecânica quântica enfrentam justamente esse problema. No contexto da equação de Wheeler–DeWitt, a descrição global não apresenta o tempo da maneira habitual. Uma possibilidade consiste em recuperá-lo a partir das relações entre componentes do próprio sistema.
Foi essa ideia que motivou Barontini. Seu objetivo era verificar se mudanças internas poderiam fornecer uma sequência coerente de acontecimentos, sem usar o relógio do laboratório como referência para defini-la.
Como funciona o “miniuniverso”
Segundo a Universidade de Birmingham, o pesquisador utilizou cerca de 24 mil átomos resfriados a temperaturas extremamente próximas do zero absoluto.
Uma barreira óptica dividiu a nuvem em duas regiões: uma observada, chamada de “clara”, e outra não observada, denominada “escura”. Os átomos podiam atravessar a barreira, enquanto o conjunto permanecia bem isolado do ambiente durante o experimento.
A região observada passava por ciclos de expansão e contração. Esses movimentos justificam a comparação com um universo simplificado, com fases que lembram um Big Bang e um hipotético Big Crunch. A analogia, porém, diz respeito ao comportamento do modelo: o laboratório não produziu um cosmos real.
Um tempo construído a partir da entropia
A chave estava na entropia, uma grandeza ligada à organização e à distribuição dos estados de um sistema. Barontini construiu uma medida chamada “tempo entrópico” a partir das transformações internas da nuvem.
Conforme os átomos transitavam entre as regiões, essa medida permitia acompanhar a evolução do setor observado. Seu ritmo podia variar conforme as trocas de entropia. Quando as mudanças relevantes cessavam, a variável temporal também deixava de avançar.
Isso não significa que os relógios do laboratório pararam. Significa que aquela forma específica de contar a evolução do sistema deixou de registrar progresso.
O que o experimento realmente demonstrou
O resultado central foi conseguir ordenar acontecimentos ao longo de sucessivos ciclos de expansão e contração usando uma referência interna. Além disso, o pesquisador formulou uma equação de Schrödinger efetiva com esse tempo e conseguiu reproduzir a evolução medida no experimento.
A conclusão tem um alcance preciso: sistemas quânticos controlados podem servir como ferramentas para testar propostas de tempo relacional. O trabalho não demonstra que o tempo seja uma ilusão nem resolve, sozinho, o problema da gravidade quântica.
Seu avanço está em transformar uma questão abstrata em algo que admite comparação com dados. Em vez de apenas perguntar se o tempo pode emergir das mudanças, o experimento oferece uma maneira concreta de investigar essa possibilidade.
