ASTROFÍSICA
Será o tempo uma ilusão?
O tempo não existe em escala quântica, só em escala cósmica... Quanto menor a dimensão, menor o tempo, até ele ficar nulo.
O tempo é um conceito que nos fascina e nos intriga
há muito tempo. Mas o que é o tempo, afinal? Será que ele existe de forma
absoluta e universal, ou depende da perspectiva de cada observador? E como o
tempo se comporta em escala quântica, onde as leis da física são muito
diferentes das que estamos acostumados?
Neste artigo, vamos tentar responder a essas
perguntas, explorando algumas das teorias e descobertas mais surpreendentes
sobre o tempo em escala quântica. Mas antes, precisamos entender o que é a escala
quântica e por que ela é tão importante para a física.
A escala quântica é o nível mais fundamental da
natureza, onde as coisas são tão pequenas que não podem ser divididas em partes
menores. Nessa escala, estamos falando de partículas subatômicas, como
elétrons, fótons, quarks e outras. Essas partículas não seguem as regras da
física clássica, que descreve o comportamento dos objetos maiores e mais
familiares, como bolas, carros, planetas e estrelas. Em vez disso, elas
obedecem às leis da mecânica quântica, que são muito mais estranhas e
contra-intuitivas.
Uma das características mais bizarras da mecânica
quântica é o princípio da superposição, que afirma que uma partícula pode
existir em vários estados possíveis ao mesmo tempo, até que seja medida por um
observador. Por exemplo, um elétron pode estar girando para cima e para baixo
simultaneamente, ou estar em dois lugares diferentes ao mesmo tempo. Isso
significa que a realidade quântica é indeterminada e probabilística, dependendo
da forma como a observamos.
Outra propriedade peculiar da mecânica quântica é o
entrelaçamento, que diz que duas partículas podem estar conectadas de tal forma
que uma afeta a outra instantaneamente, mesmo que estejam separadas por grandes
distâncias. Isso parece violar o princípio da relatividade especial de
Einstein, que estabelece que nada pode viajar mais rápido do que a luz no
vácuo. No entanto, os físicos têm demonstrado experimentalmente que o
entrelaçamento é real e não envolve nenhuma transferência de informação ou energia
entre as partículas.
Mas o que tudo isso tem a ver com o tempo? Bem, na
física clássica, o tempo é uma grandeza contínua e uniforme, que flui do
passado para o futuro em uma única direção. O tempo também é absoluto e
independente do espaço, ou seja, todos os observadores concordam sobre a
duração dos intervalos de tempo entre dois eventos. Essa é a visão newtoniana
do tempo, que prevaleceu por séculos na ciência.
No entanto, no início do século 20, Einstein
revolucionou a nossa compreensão do tempo com a sua teoria da relatividade
geral. Nessa teoria, o tempo e o espaço formam uma entidade única chamada
espaço-tempo, que é curvada pela presença de massa e energia. Isso significa
que o tempo não é mais absoluto e uniforme, mas relativo e variável. Dependendo
da velocidade e da gravidade do observador, o tempo pode passar mais devagar ou
mais rápido. Além disso, o tempo não tem uma direção preferencial ou um sentido
único. O passado e o futuro são conceitos relativos e subjetivos.
Mas se a relatividade geral desafiou a nossa noção
clássica de tempo em escala cósmica, a mecânica quântica foi ainda mais longe
em escala subatômica. Aqui, o tempo não é uma sucessão de acontecimentos
formados por passado, presente e futuro. Na verdade, o tempo nem sequer existe
como uma variável independente na equação de Schrödinger, que descreve a
evolução dos sistemas quânticos. O tempo aparece apenas como um parâmetro
externo e constante na equação.
Isso levanta uma série de questões intrigantes:
Como podemos definir o tempo em escala quântica? Como podemos medir o tempo
nessa escala? Como podemos conciliar o tempo da relatividade geral com o tempo
da mecânica quântica? Essas são algumas das questões que os físicos tentam
responder com a teoria da gravidade quântica, que busca unificar as duas
grandes teorias do século 20 em uma só.
Uma das abordagens mais promissoras para a
gravidade quântica é a chamada gravidade quântica em loop, proposta por Carlo
Rovelli e outros físicos. Nessa teoria, o espaço-tempo não é contínuo e liso,
mas discreto e granular, formado por pequenos loops de energia. Esses loops são
os átomos do espaço-tempo, que se entrelaçam e se conectam para formar a
estrutura da realidade.
Nessa perspectiva, o tempo não é uma dimensão
fundamental da natureza, mas uma propriedade emergente do espaço-tempo
quântico. O tempo surge da interação entre os sistemas quânticos e os
observadores, que medem as mudanças de estado dos sistemas. O tempo também é
relacional e dinâmico, dependendo da forma como os sistemas se relacionam uns
com os outros. Não há um tempo absoluto e universal, mas vários tempos locais e
variáveis.
Além disso, o tempo não tem uma direção ou um
sentido definidos. O tempo pode fluir para frente ou para trás, ou até mesmo
parar ou oscilar. Isso significa que não há uma seta do tempo única e
irreversível, mas várias setas do tempo possíveis e reversíveis. O tempo também
pode ser afetado pela gravidade e pela velocidade, como na relatividade geral,
mas de forma mais radical e complexa.
Essa visão da gravidade quântica em loop é
fascinante e desafiadora, mas ainda não é uma teoria completa e comprovada. Há
muitos problemas matemáticos e conceituais que precisam ser resolvidos, e
muitas evidências experimentais que precisam ser obtidas. No entanto, essa
teoria representa um avanço significativo na nossa compreensão do tempo em
escala quântica, e abre novas possibilidades para explorar a natureza da
realidade.
Esperamos que este artigo tenha despertado o seu
interesse pelo tema do tempo em escala quântica, e que você possa continuar a
se informar e se maravilhar com as descobertas da física moderna. Se você
quiser saber mais sobre esse assunto, recomendamos a leitura dos livros A
Realidade Não é o que Parece e A Ordem do Tempo, ambos de Carlo Rovelli. Você
também pode assistir às palestras TEDx de Rovelli , onde ele explica de forma
simples e envolvente as suas ideias sobre o tempo.
Obrigado pela sua atenção e até a próxima! 😊
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