Os grandes mistérios da física: o tempo é uma ilusão?

O primeiro episódio do novo podcast, Grandes mistérios da físicaEle investiga a natureza complexa do tempo. Desafiando as noções tradicionais de tempo como absoluto, os pesquisadores debatem teorias de que o tempo é relativo e entrelaçado com o espaço, um conceito que vai contra a nossa experiência subjetiva. A discrepância pode ser atribuída a um aumento da entropia no universo, mas por que o universo começou com entropia decrescente permanece um mistério. Para resolver esse problema, os especialistas sugerem pesquisas adicionais, incluindo a remoção do tempo das equações científicas e a investigação da termodinâmica dos relógios.

Sem o sentido do tempo, que nos leva do berço ao túmulo, nossa vida não teria sentido. Mas, no nível mais básico, os físicos não têm certeza se o tipo de tempo que experimentamos existe.

Este é o tema do primeiro episódio da nossa nova série de podcasts, Grandes mistérios da física. Apresentado por Miriam Frankel, editora científica do The Conversation, com o apoio de FQxIInstitute for Foundational Questions, conversamos com três pesquisadores sobre a natureza do tempo.

Os cientistas há muito assumem que o tempo é absoluto e universal – o mesmo para todos, em todos os lugares, e existe independentemente de nós. Ainda é tratado dessa forma na mecânica quântica, que rege o minúsculo universo de átomos e partículas. Mas as teorias da relatividade de Albert Einstein, que se aplicam à natureza em grandes escalas, mostraram que o tempo é relativo, não absoluto – pode acelerar ou desacelerar dependendo da velocidade com que você viaja, por exemplo. O tempo também se confunde com o espaço no “espaço-tempo”.

As teorias de Einstein permitiram aos cientistas representar o universo de uma nova maneira: como uma massa quadridimensional fixa, com três dimensões espaciais (altura, largura, profundidade) e o tempo como um quarto quadrante. Este bloco contém todo o espaço e tempo de uma só vez – e o tempo não flui. Não há nada de especial agora sobre a missa – o que parece ser o presente para um observador, é simplesmente o passado para o outro.

Mas se isso for verdade, então por que nossa experiência do tempo viaja do passado para o futuro com tanta força? Uma resposta é que a entropia, a medida do caos, está sempre aumentando no universo. Quando você executa os números, explica Sean Carroll, físico da Universidade Johns Hopkins, nos EUA, verifica-se que o universo primitivo tinha uma entropia muito baixa. “[The universe] Era muito estruturado e não aleatório e era meio relaxante e só ficou mais aleatório e caótico desde então.” Isso potencialmente cria uma seta do tempo para observadores humanos.

Não sabemos por que o universo começou com uma entropia tão baixa. Carol sugere que pode ser porque Somos parte de um multiverso Ele contém muitos universos diferentes. Em tal mundo, alguns universos, estatisticamente falando, deveriam começar com baixa entropia.

Por outro lado, Emily Adlam, filósofa da física no Instituto Rotman de Filosofia da Universidade de Western Ontario, no Canadá, acredita que o mistério de por que nosso universo de baixa entropia surgiu é um problema que, em última análise, decorre do fato de que a física é cheio de suposições estava na hora.

“Pessoalmente, sou muito a favor do ditado de que o tempo não flui”, explica ela. “É uma espécie de ilusão que vem da maneira como estamos inseridos no mundo.” Sua intuição é que, em um nível básico, tudo acontece ao mesmo tempo – mesmo que não nos pareça assim.

Adlam argumenta que a melhor maneira de entender o tempo é removê-lo inteiramente de nossas teorias da natureza – removê-lo das equações. Curiosamente, quando os físicos tentam unificar a relatividade geral com a mecânica quântica em uma teoria de “gravidade quântica” de tudo, o tempo geralmente desaparece das equações.

Os experimentos também podem ajudar a esclarecer a natureza do tempo, ajudando a testar diferentes combinações de mecânica quântica e relatividade geral. Natália Ares, engenheira da[{” attribute=””>University of Oxford, believes that studying the thermodynamics (the science of heat and work) of clocks may help. “By understanding clocks as machines, there are things that we can understand better about what the limits of timekeeping are,” she argues.

Host:

• Miriam Frankel, Podcast host, The Conversation

Interviewed:

• Emily Adlam, Postdoctoral Associate of the Philosophy of Physics, Western University
• Natalia Ares, Royal Society University Research Fellow, University of Oxford
• Sean Carroll, Homewood Professor of Natural Philosophy, Johns Hopkins University

This article was first published in The Conversation.