SOBRE AS LEIS DE NEWTON E A ENTROPIA

ÀS VEZES, UM CHARUTO É SOMENTE UM CHARUTO.

 

No livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, publicado por em 1687, Isaac Newton esclareceu uma série de questões, mas trouxe novos problemas que intrigam os cientistas até hoje.  

As famosas Leis de Newton descrevem um mundo onde pessoas andam para trás, relógios retrocedem da tarde para a manhã e frutas sobem do chão para os galhos das árvores. Em outras palavras, elas não diferenciam o passado do futuro, embora uma de suas características mais evidentes seja a direcionalidade do tempo. 

Observação: Reza a lenda que o famoso episódio da maçã levou a concluir que uma força exercida pela Terra "puxa" os objetos em direção ao solo. Em Tempo: O Sonho de Matar Chronos, o físico italiano Guido Tonelli explica o funcionamento do fluxo do passado, do presente e do futuro; em A Ordem do Tempo, seu colega e compatriota Carlo Rovelli teoriza acerca da inexistência de distinção entre passado e futuro. 

Antes da Revolução Industrial, pás eram usadas para alimentar as fornalhas a carvão que geravam energia a partir do vapor. Mais adiante, surgiram mecanismos baseados nas leis da termodinâmica. Em 1865, o físico alemão Rudolf Clausius descobriu que o calor só pode passar de um corpo frio para um corpo quente se ocorrer alguma mudança em torno deles — o que equivale a dizer que "a entropia apenas aumenta, nunca diminui". Séculos depois, o físico Carlo Rovelli concluiu que a entropia é a única lei básica da física que pode separar o passado do futuro.

 
O que diferencia objetos quentes dos frios é agitação de suas moléculas. Em um motor a vapor quente, as moléculas de água colidem umas contra as outras muito rapidamente, mas ficam menos agitadas quando se condensam sobre uma vidraça. Uma bola pode rolar montanha abaixo ou ser chutada de volta para o pico, mas o calor não pode fluir do frio para o quente. Na escala molecular, o fenômeno que produz calor é simétrico no tempo — ou seja, quando uma molécula de água colide e ricocheteia em outra, a flecha do tempo desaparece. 

 
A flecha que avança do passado para o futuro surge somente quando nos afastamos do mundo microscópico em direção ao macroscópico — ou seja, ela tem a ver com o fato de olharmos para as coisas grandes e ignorar os detalhes. Isso não significa que o mundo seja fundamentalmente orientado no espaço e no tempo, mas que, quando olhamos à nossa volta, vemos a direção na qual os objetos do dia a dia (com tamanho médio) têm mais entropia, como a fruta madura que cai da árvore. 

 
Por estar indissociavelmente ligada à direção do tempo, a entropia é a única lei da física com forte direcionalidade temporal que perde essa característica quando se fecha o foco em coisas muito pequenas. A entropia de um cubo de gelo aumenta conforme ele é aquecido, pois suas moléculas, originalmente reunidas e ordenadas, movimentam-se com mais liberdade quando ele derrete e se transforma em água líquida, e mais ainda quando a água ferve, transformando-se em vapor. 

Uma forma de pensar na entropia é considerá-la uma medida da desordem. Um baralho novo, por exemplo, tem baixa entropia porque as cartas estão separadas por naipe numa sequência que vai do ás ao rei, mas basta embaralhamos para aumentar a entropia do sistema (ou sua aparente aleatoriedade). 

Continua... 

A MECÂNICA QUÂNTICA E O SENTIDO DO TEMPO

O MISTÉRIO GERA CURIOSIDADE E A CURIOSIDADE É A BASE DO DESEJO HUMANO DE COMPREENDER. 

Um estudo publicado por pesquisadores das universidades de Bristol, Viena, Ilhas Baleares dá conta de que a aplicação do conceito dos estados de sobreposição quântica à entropia enseja um comportamento "estranho" do tempo no âmbito da mecânica quântica. 

 

Entende-se por entropia uma grandeza da termodinâmica que mede a evolução dos sistemas de um estado de ordem para desordem e indica a aleatoriedade e a quantidade de energia indisponível ou dissipada em um sistema termodinâmico. Ela é útil para demonstrar a passagem de tempo, pois não só explica as mudanças quânticas de um sistema como comprova o próprio tempo como fisicamente real.

 

Tecnicamente, é impossível reverter a entropia, uma vez que a desordem das partículas aumenta progressivamente num processo unidirecional. Em tese, o tempo só pode avançar rumo ao futuro — da mesma forma que um cubo de gelo não pode "recongelar" dentro de um copo, não se pode retornar no tempo como fazemos ao rebobinar uma fita de vídeo.

 

Observação: Os átomos podem se rearranjar, mas a entropia aumenta quanto mais desordenados eles ficam — a água tem átomos mais desordenados que o gelo, assim como o carbono tem átomos mais desordenados que uma folha de papel. É por isso que congelar água requer muita energia.

 

Com a entropia, estamos sempre vendo as coisas acontecerem em um único sentido — de um estado organizado para desordenado — conforme o tempo avança. Podemos explicar o passado com as informações em um sistema, mas não podemos prever o futuro, já que a entropia aumenta e o tempo segue sempre adiante. Mas e se o tempo não for uma via de mão única para as partículas desses sistemas?

 

De  acordo com os pesquisadores, tudo depende da quantidade de entropia produzida em um evento. Se ela for pequena o bastante, pode haver a reversão de um fenômeno, já que o princípio da superposição quântica sustenta a possibilidade de dois estados sobrepostos de um sistema (como na teoria do Gato de Schrödinger). Aplicado às setas do tempo (que apontam o sentido do tempo num sistema em que a entropia aumenta), esse princípio sugere que os sistemas quânticos também podem evoluir simultaneamente em ambas as direções temporais. 

Via de regra, o tempo é um parâmetro sempre crescente, mas o estudo demonstra que as leis que governam seu fluxo em contextos de mecânica quântica são muito mais complexas.

Fontes: Communications Physics, Universidade de Bristol e Canaltech

DE VOLTA ÀS VIAGENS NO TEMPO — 11ª PARTE

É O INSTINTO DO ABUSO DO PODER QUE DESPERTA TANTA PAIXÃO PELO PODER.

Publicadas na obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica em 1667, as leis da dinâmica de Newton explicam por que as maçãs caem das árvores e a Terra gira em torno do Sol, e, por não distinguirem passado ou futuro, funcionam tão bem de trás para a frente quanto de frente para trás, sugerindo que, teoricamente, qualquer evento poderia ser revertido. No entanto, o cotidiano não reflete essa reversibilidade, como evidencia um vaso quebrado que não se reconstrói. 

A chave para entender por que o futuro é diferente do passado foi abordada por Ludwig Boltzmann no século XIX, quando a ciência ainda engatinhava e a teoria segundo a qual tudo é feito de minúsculas partículas (átomos) ainda estava sendo discutida. Segundo o físico austríaco, o conceito de entropia (detalhes nesta postagem) descreve a tendência do universo de se mover de um estado de baixa entropia (organizado) para alta entropia (desordenado), o que explicaria a irreversibilidade dos processos.

CONTINUA DEPOIS DA POLÍTICA

A primeira turma do STF começa a decidir amanhã se promove Bolsonaro a réu. Para tentar se livrar da prisão, o ex-presidente promoveu uma manifestação na praia de Copacabana — que reuniu menos de 2% do público previsto — e seu filho Eduardo se licenciou da Câmara Federal para denunciar nos EUA os "abusos" cometidos pelo STF. Nos bastidores, porém, o que se fala não é se o capetão será condenado, mas a quantos anos e quando ele começará a cumprir a pena. 

A exemplo do que o PT fez em 2018, quando Lula foi preso pela Lava-Jato, o "mito" tenta emplacar a narrativa de que  será um preso político. O plano é semelhante ao ataque às urnas em 2022, com a diferença de que o objetivo atual é convencer o Brasil e o mundo que seu julgamento é um jogo de cartas marcadas. 

Enquanto o filho do pai busca apoio de congressistas trumpistas para "revelar ao mundo” o que considera um estado de exceção no Brasil, aliados do clã buscam organizar visitas de integrantes de organismos internacionais e acionar o Tribunal Penal Internacional contra os supostos abusos do STF. O efeito prático é nulo, pois a corte internacional não tem poder de reverter uma decisão do judiciário tupiniquim. 

Num ambiente altamente polarizado — 51% dos brasileiros declara ser contra anistiar os presos pelo vandalismo do 8 de janeiro — a estratégia deixa os ministros numa situação pouco confortável.  

Bolsonaro sabe que dificilmente escapará de uma condenação, independentemente do número de convertidos que trotarão até a Avenida Paulista no próximo dia 6, para ver seu mito, já então convertido em réu, criticar o STF por, entre outras coisas, manter o caso na 1ª Turma para acelerar os trâmites. 

No processo do mensalão — que envolveu 40 autoridades —, foram cerca de 5 anos entre o recebimento da denúncia e o julgamento que a corte usou praticamente todo o segundo semestre de 2012 para concluir. A defesa deve insistir que a decisão fique a cargo dos 11 ministros, mas o relator da encrenca e o atual presidente so tribunal são contra, e os ministros com mais tempo de casa ainda se recordam quão árduo foi julgar o mensalão em plenário.

 

Boltzmann sugeriu que o Universo experimentou inicialmente um estado de baixa entropia, mas não conseguiu explicar como isso teria sido possível. Segundo a teoria do Big Bang, tudo que existe hoje se formou a partir de uma partícula incrivelmente quente e densa, que se expandiu rapidamente. Esse conceito evoluiu, e teorias modernas, como a de Sean Carroll sobre "universos bebês" emergindo de um "universo-mãe", sugerem que a entropia é globalmente alta, mesmo que partes do Universo possam ter baixa entropia. De acordo com a teoria das cordas, existem múltiplos universos, cada qual regido por leis físicas próprias.
 
A premissa de que a seta do tempo que aponta do passado para o futuro não é uma certeza universal. Experimentos demonstraram que a reversibilidade do tempo pode ocorrer em escalas microscópicas, ainda que a interação entre partículas tenda a criar uma irreversibilidade em escalas mais complexas, nas quais a experiência do tempo irreversível se deve à tendência do Universo à desordem (aumento da entropia).

 
Inúmeras evidências sugerem que a reversibilidade do tempo é possível em sistemas quânticos. A reversão poderia ocorrer em condições extremas, como em universos paralelos, ou por manipulação de partículas subatômicas. Tanto a teoria das cordas quanto experimentos de partículas admitem viagens no tempo para o passado, desde que haja condições adequadas para reverter a entropia ou manipular as leis que regulam a passagem do tempo.
 
Entre os experimentos quânticos que exploram a reversibilidade, o entrelaçamento quântico é um dos mais fascinantes. Trata-se de um estado em que as partículas se tornam intrinsecamente conectadas, e o estado de uma não pode ser descrito independentemente do estado da outra, inobstante a distância que as separa. Descrito por Einstein como "ação fantasmagórica à distância", esse fenômeno parecia violar o princípio segundo o qual a velocidade da luz é o limite máximo universal.

Observação: Pesquisadores do Caltech demonstraram o entrelaçamento quântico entre dois diamantes macroscópicos distantes um quilômetro um do outro, conforme artigo publicado na prestigiada revista Physical Review Letters. A possibilidade de objetos macroscópicos exibirem comportamento quântico desafia nossa intuição sobre o mundo físico e atenua a linha divisória entre o mundo quântico e o clássico, mas ainda há desafios significativos a superar antes que estas aplicações se tornem realidade.
 
O Teorema de Bell (1964) foi fundamental para testar a validade da mecânica quântica. Nele, o físico irlandês desenvolveu desigualdades matemáticas que permitiram a experimentação de fenômenos que, de outra forma, seriam inacessíveis. Experimentos subsequentes, como os do físico francês Alain Aspect, demonstraram que o entrelaçamento quântico realmente ocorre, e que a informação poderia ser transmitida de maneira não-local e instantânea.
 
Em 1993, o físico americano Charles Bennett e outros cientistas propuseram uma forma de teletransporte quântico utilizando entrelaçamento. Não se trata do teletransporte que se vê nos filmes de ficção, e sim da transferência de informações de estado quântico entre partículas. Mas esse fenômeno tem implicações diretas na reversibilidade, já que a informação que "viaja" instantaneamente pode ser vista como um tipo de reversibilidade de estados quânticos.
 
Vale destacar que, em nível quântico, a reversibilidade não significa "voltar no tempo" como vemos na ficção, mas à capacidade de recuperar informações perdidas em um sistema fechado. A possibilidade de, sob determinadas condições, os sistemas quânticos poderem ser manipulados para retornar a um estado anterior levanta questões sobre como o universo funciona e até onde a reversibilidade é possível — uma linha de pesquisa que se conecta diretamente com teorias de viagens no tempo.
 
Continua... 

DE VOLTA À VELOCIDADE DA LUZ E AS VIAGENS NO TEMPO (PARTE VIII)

vivemos tempos estranhos quando os fatos se calam par não ofender as versões, e os sábios silenciam para não constranger a estupidez.

Sabe-se que a história da maçã é pura gentileza — o Adão comeu a Eva e a maçã de sobremesa —, mas não se sabe o que o arcebispo irlandês James Ussher teria bebido, fumado ou cheirado quando anotou em "The Annals of the World" que Deus criou o mundo às 9h00 do dia 23 de outubro de 4004 a.C.

Seria mais fácil desvendar esses e outros mistérios se as viagens no tempo fossem tão corriqueiras quanto os voos internacionais — que eram inconcebíveis até o início do século passado. Talvez seja apenas uma questão de tempo, pois não há nada como o tempo para passar (isso se ele existir, naturalmente).

A contagem do tempo começou quando nossos ancestrais perceberam padrões no amanhecer e no anoitecer, nas fases da Lua e nas mudanças sazonais. Os ciclos diurnos e noturnos foram provavelmente as primeiras unidades de tempo usadas pelos humanos, e as fases lunares, uma das primeiras maneiras de dividir o tempo em períodos maiores, o que ensejou a criação dos calendários lunares. 

Os primeiros calendários foram desenvolvidos sumérios — que habitavam a região que hoje corresponde ao sul do Iraque —, milênios antes da era cristã. Mais ou menos na mesma época, os egípcios criaram um calendário baseado na estrela Sirius, que só era avistada nas madrugadas durante o inicio da enchente do rio Nilo, que não acontecia todos os anos e, quando acontecia, não começava sempre no mesmo dia. 

Mais adiante, os babilônios criaram um calendário lunissolar, combinando meses lunares com ajustes periódicos baseados no ciclo solar e um mês adicional em alguns anos, visando corrigir a discrepância entre o ano lunar e o solar. Já os maias tinham um calendário com múltiplos ciclos, incluindo o Tzolk'in (calendário sagrado de 260 dias) e o Haab' (calendário civil de 365 dias), além do "Calendário de Contagem Longa," que mapeava períodos muito mais longos.

CONTINUA DEPOIS DA POLÍTICA

Há quem fale em "estratégia" diplomática ao mencionar o histórico do Itamaraty para analisar a postura de Lula e de seu assessor Celso Amorim na questão, mas isso não faz sentido. Carlos Graieb escreveu em Lula, sócio majoritário da tragédia venezuelana, assim como Ricardo Kertzman em Celso Amorim é mais que “observador” da farsa eleitoral de Maduro o mesmo que Rodolfo Borges escreveu n'O Antagonista: "o governo Lula faz parte da tragédia venezuelana não como mediador, mas como cúmplice."
O Palácio do Planalto não reconhece a vitória de Urrutia — como fizeram Estados Unidos, Argentina e Uruguai, entre outros — não por conta de uma estratégia para a saída da crise, mas por fazer parte da crise. No momento em que admitir que Maduro fraudou a eleição, o governo brasileiro reconhecerá automaticamente o que já deveria ter reconhecido há meses: não há democracia na Venezuela, e não é de hoje.
Faz bem mais de uma década que a Venezuela não sabe o que é democracia, mas Lula recebeu Maduro com pompas de chefe de Estado em maio de 2023 e lhe deu uma dica pública de como lidar com o que ele considerava críticas injustas aos desmandos do regime: "Companheiro Maduro, é preciso que você saiba a narrativa que se construiu contra a Venezuela, da antidemocracia, do autoritarismo. É preciso que você construa sua narrativa. E eu acho que, por tudo que nós conversamos, a sua narrativa vai ser infinitamente melhor."
A narrativa que Maduro encontrou para explicar a fraude eleitoral é que o "Golias Elon Musk" foi responsável pelo "primeiro golpe de Estado cibernético na história da humanidade". Será que cola, Lula?
É constrangedor ver o chanceler paralelo Celso Amorim manter um discurso de confiança nas instituições venezuelanas, dominadas há décadas pelo chavismo. Qualquer benefício da alegada mediação brasileira na crise venezuelana ocorrerá por fruto de golpes de sorte. O governo Lula não está nessa condição por se comportar de forma imparcial ou fazer cálculos diplomáticos, mas por ter um lado bem claro nessa história. É por isso que o Brasil toma conta hoje das embaixadas da Argentina e do Peru, cujos representantes foram expulsos com outros que ousaram questionar de fato a "vitória" de Maduro. 
Não é uma questão de solidariedade, mas de responsabilidade pelo que está acontecendo na Venezuela neste momento.

 
Consideramos o tempo como o plano de fundo de uma sucessão de eventos que fluem numa direção preferencial. De acordo com o princípio da causalidade (e a sabedoria do Conselheiro Acácio), as causas sempre precedem as consequências, razão pela qual o que aconteceu ontem impõe restrições ao que acontece hoje e o que acontece hoje faz o mesmo em relação ao que acontecerá amanhã. 

Se o hoje é o amanhã de ontem e o ontem de amanhã, e se esse fluxo de eventos rumo ao futuro depende do presente que virou passado, o tempo sempre imporá limites ao que pode acontecer. Mas será mesmo que a seta do tempo aponta sempre para o futuro?
 
Como eu mencionei nos capítulos anteriores — mas repito em atenção a quem não acompanhou esta sequência desde o começo —, todos viajamos rumo ao futuro do momento em que nascemos até o momento em que morremos (o que existe depois — se é que existe — já foi discutido em outra sequência. Isso filosoficamente falando, já que, cientificamente falando, Einstein definiu o universo como um bloco quadridimensional estático que contém todo o espaço e o tempo simultaneamente, sem um “agora” especial. 

 
Para o físico Julian Barbour, o universo tem "dois lados" e o tempo "corre nos dois sentidos ao mesmo tempo". Cada direção é uma seta cuja origem é zero. À medida que a seta da direita aumenta até o infinito, a seta da esquerda aponta para o infinito negativo. Em outras palavras, existe um universo onde o tempo corre do que chamamos de passado para o que chamamos de futuro e outro em que ele se move do futuro para o passado. Se nada mudasse, o tempo ficaria parado, já que "tempo é mudança". 

Mas se o que vemos acontecer não for o tempo, e sim a mudança, o tempo não existe. E ainda que ele exista, o universo está se expandindo em todos os lugares, de modo que não faria sentido o tempo se mover numa única direção. Isso parece coisa de ficção científica, mas é uma teoria séria. 

Escorado no princípio da entropia e nas leis da termodinâmica, Barbour sustenta que a própria natureza do Big Bang fez o tempo fluir em direções opostas. Isso faz sentido, já que a física associa o tempo ao aumento da entropia num sistema fechado, que sempre evolui para um estado mais caótico. A questão é que as leis da termodinâmica foram criadas em 1824, com base em cilindros e máquinas em que a energia e o calor passam de um lugar para outro e se dissipam parcialmente durante o processo. 

Em 1865, o físico Rudolf Clausius descobriu que o calor só pode passar de um corpo frio para um corpo quente se ocorrer alguma mudança em torno desses corpos. Assim, a entropia pode aumentar, mas não pode diminuir. Só que nem tudo que se aplica a um espaço delimitado também se aplica a um universo infinito. 

O que diferencia os objetos quentes dos frios é agitação de suas moléculas. Uma bola pode rolar montanha abaixo ou ser chutada de volta para o pico, mas o calor não pode fluir do frio para o quente. Quando uma molécula de água colide com outra, a flecha do tempo desaparece, já que a entropia é um conceito equivalente ao caos, e o caos é irreversível. 

Observação: Quanto mais o tempo passa, mais a entropia do Universo aumenta. O que determina a passagem do tempo não é o aumento da entropia, mas o aumento da complexidade sem limites de tempo ou de espaço. Segundo Rovelli, a entropia é a única lei básica da física que distingue o passado do futuro. 

Como a entropia só pode aumentar, a conclusão é de que o tempo só pode avançar na mesma direção em que a entropia aumenta, mas Barbour esclarece que esses conceitos foram observados em um contexto "normal" e, portanto, se aplicam ao planeta, à matéria, às moléculas e a tudo mais. Ao colapsarem, as partículas que compõem os objetos viajam em diferentes direções e se unem a outras partículas, formando novas estruturas mais complexas.

Ao fazer a matéria e o tempo se moverem em duas direções opostas, o Big Bang criou um "universo espelho" onde tudo acontece ao contrário de como acontece no nosso, e tudo que lá existe é o progresso retrocedendo em direção ao ano zero. 

Conclui no próximo capítulo.

DE VOLTA À VELOCIDADE DA LUZ E AS VIAGENS NO TEMPO (PENÚLTIMA PARTE)

NÃO IMPORTA O NOME QUE VOCÊ DÊ AO GATO, O MIADO É SEMPRE O MESMO.

As Leis de Newton elucidaram diversas questões, mas trouxeram novos problemas que continuam intrigando os cientistas até hoje. Elas descrevem um mundo onde pessoas andam para trás, relógios retrocedem da tarde para a manhã e frutas sobem do chão para os galhos das árvores, mas, ainda que uma de suas características mais evidentes seja a direcionalidade do tempo, elas não diferenciam o passado do futuro. 

O célebre episódio da maçã, que levou Newton à conclusão de que uma força exercida pela Terra "puxa" os objetos em direção ao solo, deu azo à Lei da Gravitação Universal. Ela descreve a atração entre dois corpos massivos e explica a mecânica dos planetas, mas só se aplica satisfatoriamente ao universo macroscópico. Einstein descreveu a gravidade como uma curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia, mas continua faltando algo que unifique Relatividade e Mecânica Quântica e combine a gravidade com as outras três forças fundamentais da natureza. 

CONTINUA DEPOIS DA POLÍTICA

Encontros de chefes de Estado — mesmo quando se trata de republiquetas de bananas — são precedidos de minuciosa negociação. No encontro de Lula com seu colega chileno Gabriel Boric, excluiu-se a Venezuela da agenda oficial, como se os negociadores da pauta engolissem o rabo, mas deixassem o elefante de fora. O ausente Nicolás Maduro virou um tema incontornável para ambos, que já pediram ao tiranete de merda que divulgue os boletins das seções eleitorais — Boric teve o cuidado de declarar que é "difícil de acreditar" na reeleição de Maduro, mas Lula preferiu contemporizar, dizendo que "nada de anormal" ocorreu no país vizinho. A incredulidade do presidente do Chile levou o caudilho venezuelano a expulsar o corpo diplomático chileno de Caracas, enquanto a complacência de Lula manteve desobstruídos os canais do Planalto com o Palácio Miraflores. Mas a ambição da liderança regional tem custo político alto para o xamã petista, pois a oposição bolsonarista cuidará de encarece uma fatura que começa a ser cobrada nas campanhas eleitorais municipais.

A existência de singularidades (pontos do espaço-tempo onde a densidade da matéria e a curvatura do espaço-tempo se tornam infinitas) foi prevista nas equações do físico alemão, mas entender o que acontece dentro dos buracos negros é outra história. O fato de o universo se expandir a uma velocidade superluminal alimenta o moinho da "energia escura", mas a maneira como a gravidade se comporta em escala cosmológica e a energia escura interage com ela são perguntas que continuam sem resposta.

Em A Ordem do Tempo, o físico Carlo Rovelli teoriza sobre a indistinção entre passado e futuro. De acordo com ele, a "flecha do tempo", que avança do passado para o futuro, surge somente quando nos afastamos do mundo microscópico em direção ao macroscópico. Isso não significa que o mundo é fundamentalmente orientado no espaço e no tempo, mas que nós vemos as coisas na direção em que elas têm mais entropia.

Observação: A entropia é basicamente uma medida da desordem. Um baralho novo, por exemplo, tem baixa entropia, já que as cartas estão separadas por naipe e numa sequência do ás a rei. Mas basta embaralhar as cartas para aumentar a entropia do baralho (ou seja, a aparente aleatoriedade do sistema). 

Por estar indissociavelmente ligada à direção do tempo, a entropia é a única lei da física com forte direcionalidade temporal que perde essa característica quando foca coisas muito pequenas. A entropia de um cubo de gelo, por exemplo, cresce à medida que ele é aquecido, pois as moléculas se movimentam com mais liberdade no meio líquido, e mais ainda quando a água líquida se transforma em vapor. 

Continua...

DE VOLTA ÀS VIAGENS NO TEMPO — 51ª PARTE — SOBRE A SETA DO TEMPO

FUGIT IRREPARABILE TEMPUS.

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...