A expressão arrow of time (flecha do tempo, numa tradução direta) foi cunhada pelo astrofísico britânico Arthur Eddington no final da década de 1920, mas a ideia de que o tempo é unidirecional remonta à Segunda Lei da Termodinâmica, proposta no século XIX, que trata da entropia — medida de desordem e aleatoriedade.
Em um sistema fechado, a entropia tende a aumentar com o passar do tempo. Quando um copo se quebra, por exemplo, seus cacos não se juntam espontaneamente. No entanto, a ideia de que a seta do tempo está intrinsecamente ligada à seta entrópica não é unanimidade entre físicos e cosmólogos.
Alguns cientistas argumentam que, embora a entropia descreva fenômenos macroscópicos, em escalas microscópicas as interações fundamentais da física (como as equações da mecânica quântica e da relatividade geral) são majoritariamente simétricas no tempo. E mais: se pudéssemos reverter as velocidades de todas as partículas em um sistema, ele retornaria ao seu estado anterior. A unidirecionalidade do tempo emergiria apenas em sistemas complexos, com grande número de partículas.
O fato de o Universo ter surgido de um estado de baixa entropia (Big Bang) pode explicar o aumento contínuo da desordem que observamos hoje e, consequentemente, a flecha do tempo. Mas o "porquê" dessa condição inicial permanece um mistério.
Nossa percepção é que o tempo flui do passado para o futuro. Nesse contexto, nossas lembranças pertencem ao passado, e nossas expectativas, ao futuro. Mas algumas teorias cosmológicas especulam sobre universos cíclicos, em que períodos de contração (grande colapso) sucedem à grande expansão. Nesses cenários, a seta do tempo poderia se inverter durante a fase de contração, o que significaria uma diminuição da entropia — lembrando que essas hipóteses são meramente teóricas.
Embora a Segunda Lei da Termodinâmica forneça uma explicação robusta para a direção observada do tempo, o debate em torno da natureza fundamental da seta do tempo e suas implicações cosmológicas continua sendo uma área vibrante de pesquisa — e um dos grandes mistérios da física. Uma equipe internacional liderada por físicos brasileiros demonstrou experimentalmente que o desenrolar contínuo do tempo do passado rumo ao futuro é um conceito relativo. Em seu artigo — ainda em revisão para publicação — os pesquisadores descrevem o experimento, detalham os resultados e explicam por que suas descobertas não violam a lei retromencionada.
A ideia de partículas emaranhadas (ou entrelaçadas) tornou-se conhecida graças aos esforços para transformá-las em qubits para computadores quânticos. Mas outra propriedade menos famosa das partículas subatômicas é o correlacionamento: quando correlacionadas, elas se ligam de modos que não ocorrem no mundo macroscópico. Os pesquisadores usaram esse correlacionamento para alterar a direção da seta do tempo. Após modificarem a temperatura dos núcleos em dois átomos de uma molécula de triclorometano (hidrogênio e carbono), deixando o núcleo de hidrogênio mais quente do que o de carbono, eles observaram que, quando os núcleos não estavam correlacionados, o calor fluía como esperado — do núcleo mais quente para o mais frio. No entanto, quando os núcleos estavam correlacionados, o núcleo quente ficou ainda mais quente, e o frio, ainda mais frio.
Como é a própria assimetria do fluxo de calor (ou seja, a entropia) que define a direção do tempo, a equipe concluiu que o experimento inverteu a seta do tempo — isto é, fez o tempo "correr para trás". Segundo os pesquisadores, esse resultado abre a possibilidade de controlar ou até mesmo inverter a seta do tempo, dependendo das condições iniciais. E não há violação da Segunda Lei da Termodinâmica porque ela pressupõe a ausência de correlações entre as partículas — exatamente o fator que permitiu a reversão observada.
Outros experimentos já demonstraram a reversão do fluxo temporal, alimentando novas discussões sobre a existência de uma fronteira a partir da qual o tempo deixa de fluir para o futuro. Embora não vejamos copos quebrados se desquebrando por aí, as leis fundamentais da física não pressupõem necessariamente uma única direção, já que as equações permanecem as mesmas, independentemente de o tempo avançar ou recuar.
Resumo da ópera: a seta do tempo é um conceito relativo, e se setas opostas podem emergir de sistemas quânticos abertos, então também seria possível — ao menos em tese — viajar para o futuro ou para o passado.
Continua...
