O tempo não existe

Físico fala sobre a física quântica e diz que o tempo não existe

“O tempo não existe. E eu tenho 15 minutos para convencê-los disso”

Assim começa uma palestra TEDx feita em 2012 pelo físico italiano Carlo Rovelli, que não costuma aparecer na imprensa internacional.

Uma das vezes em que ele ganhou destaque foi na revista britânica New Statesmannuma reportagem assinada por George Eaton intitulada “O físico rockstar Carlo Rovelli explica porque o tempo é uma ilusão”, em tradução livre.

“A determinação de Rovelli em tornar a física quântica acessível e suas prodigiosas vendas de livros o levaram a ser chamado de ‘o novo Stephen Hawking'”, destaca o artigo.

Em 2020, no evento “The Nature of Time” (A Natureza do Tempo), organizado pela revista New Scientist, o físico teórico pegou uma corda e a esticou de uma ponta a outra do palco. E pendurou uma caneta no meio da corda para marcar o presente.

Rovelli disse: “É aqui que estamos.”

Ele então ergueu o braço direito e apontou para a direita: “Esse é o futuro.” Na sequência, apontou para a esquerda: “E esse é o passado.”

“Esse é o tempo do nosso dia a dia: uma longa fila, uma sequência de momentos que podemos ordenar, que tem uma direção preferida, que podemos medir com relógios”, disse. “E todos nós concordamos com os intervalos de tempo entre dois momentos diferentes ao longo do caminho, ao longo desta linha.”

Depois acrescentou: “Quase tudo o que eu disse está errado. Em termos factuais, isso está incorreto. É como se eu dissesse que a Terra é plana”.

“O tempo não funciona assim, ele o faz de uma maneira diferente”, emendou.

E esclareceu: “Essas não são ideias especulativas que aparecem em sonhos estranhos de físicos. São fatos que medimos em laboratório, com instrumentos, e que podem ser verificados”.

Pura rebelião

Nascido em Verona, na Itália, em 1956, Rovelli confessa que sua adolescência foi “pura rebelião”. O mundo em que ele vivia era diferente do que considerava “justo e belo” e, em meio a essa decepção, a ciência veio ao seu encontro.

No mundo acadêmico, o jovem pesquisador descobriu “um espaço de liberdade ilimitada”, que ele relembra em um de seus livros.

“No momento em que meu sonho de construir um novo mundo colidiu com a realidade, me apaixonei pela ciência, que contém um número infinito de novos mundos”, descreve.

“Enquanto eu escrevia um livro com meus amigos sobre a revolução estudantil (um livro que a polícia não gostou e me custou uma surra na delegacia de Verona: ‘Diga-nos os nomes de seus amigos comunistas!), mergulhei cada vez mais no estudo do espaço e do tempo, tentando entender os cenários que haviam sido propostos até então.”

Gravidade quântica

Rovelli decidiu dedicar sua vida ao desafio de conciliar duas teorias: a mecânica quântica (que descreve o mundo microscópico) e a relatividade geral de Albert Einstein.

“Para chegar a uma nova teoria, devemos construir um esquema mental que não tenha a ver com nossa concepção usual de espaço e tempo”, diz. “Você tem que pensar em um mundo em que o tempo não é mais uma variável contínua, mas uma outra coisa.”

Ao buscar possíveis soluções para o problema da gravidade quântica, Rovelli foi um dos fundadores da teoria da gravidade quântica em loop, também conhecida como teoria do loop, que apresenta uma estrutura fina e granular do espaço.

Essa teoria tem aplicações em diferentes campos – por exemplo, o estudo do Big Bang ou as formas de abordar e entender os buracos negros.

O físico italiano tem uma carreira brilhante, que inclui inúmeros prêmios e livros. Uma dessas publicações, “Sete Breves Lições de Física” (Editora Objetiva), foi traduzida para 41 idiomas e vendeu mais de 1 milhão de cópias.

Ele também foi professor na Itália, nos Estados Unidos, no Reino Unido e atualmente é pesquisador do Centro de Física Teórica de Marselha, na França.

Rovelli respondeu por escrito a algumas perguntas da BBC Mundo, serviço em espanhol da BBC. Confira a seguir os principais trechos da entrevista.

BBC Mundo – O que é o tempo? Ele realmente existe?

Carlo Rovelli – Sim, claro que o tempo existe. Do contrário, o que é que sempre nos falta? Mas a ideia comum que temos sobre o que é o tempo e como ele funciona não serve para entendermos átomos e galáxias. Nossa concepção usual de tempo funciona apenas em nossa escala e quando vamos medir as coisas com muita precisão.

Se quisermos aprender mais sobre o universo, temos que mudar a nossa visão do tempo. Porque o que costumamos chamar de “tempo”, sem pensar muito sobre o que isso significa, é realmente um emaranhado de fenômenos diferentes. O tempo pode parecer simples, mas é realmente complexo: ele é feito de muitas camadas, algumas das quais são relevantes apenas para certos fenômenos, e não para outros.

BBC Mundo – O que o senhor descobriu quando se perguntou: por que só podemos conhecer o passado e não o futuro?

Rovelli – A razão de termos informações sobre o passado e não sobre o futuro é estatística. Tem a ver com o fato de não vermos os detalhes das coisas. Não vemos, por exemplo, as moléculas individuais que compõem o ar da sala em que estamos. Mas, no mundo microscópico, não há essa distinção entre o passado e o futuro.

BBC Mundo – O senhor falou sobre a elasticidade do tempo e sobre um dia em que “vivenciamos coisas diretamente, como encontrar nossos filhos mais velhos que nós mesmos no caminho de volta para casa”. Como isso pode acontecer?

Rovelli – A pergunta correta é a oposta: por que quando nos separamos e nos encontramos novamente, o seu e o meu relógio medem o mesmo intervalo de tempo?

Não há razão para que devam medir esse mesmo tempo. A experiência nos diz isso apenas porque nossas medições não são precisas o suficiente. Se fossem, veríamos que o tempo corre em velocidades diferentes para pessoas diferentes, dependendo de onde estão e como se movem. Portanto, eu poderia me separar de meus filhos e reencontrá-los em um tempo que significa apenas um ano para mim, mas 50 anos para eles. Nesse cenário, eu ainda sou jovem e eles envelheceram. Isso certamente é possível. O motivo pelo qual normalmente não vivenciamos esse tipo de experiência é apenas que nossa vida na Terra se move numa velocidade lenta entre nós e, nesse caso, as diferenças de tempo são pequenas.

BBC Mundo – Algum dia poderemos viajar ao passado?

Rovelli – Considero extremamente improvável. Viajar para o futuro, por outro lado, é o que fazemos todos os dias.

BBC Mundo – O que o senhor quer dizer com isso?

Rovelli – Viajar ao passado é difícil. Mas viajar para o futuro é muito fácil. Faça o que fizer, você está viajando sempre para o futuro: o amanhã é o futuro do hoje.

BBC Mundo – Sabemos que o senhor gosta muito de gatos e prefere não se referir ao gato de Schrödinger[1] e a discussão se ele está vivo ou morto (ou dormindo). O senhor poderia explicar por que, segundo esse famoso experimento, o animal pode estar vivo e morto ao mesmo tempo?

Rovelli – Acho que o gato não está realmente acordado e dormindo ao mesmo tempo. Considero que, com respeito a si mesmo, o gato está definitivamente acordado ou dormindo. Mas quando se trata de mim e de você, pode não haver nem um estado, nem outro. Porque eu acho que as propriedades das coisas (incluindo os átomos e os gatos) são relativas a outras coisas e só se tornam reais nas interações com elas. Se não houver interações, não há propriedades.

BBC Mundo – Como o senhor explicou, a discussão entre os físicos da mecânica quântica não é apenas sobre o gato estar vivo e morto ao mesmo tempo, mas também sobre o experimento com dois eventos, A e B, nos quais A vem antes de B, mas também B vem antes de A. Como isso pode ser possível?

Rovelli – Quando dizemos que um evento A é anterior a um evento B, o que queremos dizer é que pode haver um sinal indo de A para B. Por exemplo, sua pergunta é anterior à minha resposta, porque me chega antes que eu possa respondê-la.

No entanto, às vezes pode acontecer que seja realmente impossível enviar um sinal de A para B, mas também impossível enviar um sinal de B para A. Então, nenhum é anterior ao outro.

A razão de não estarmos acostumados com isso é porque a luz viaja muito rápido, então tendemos a pensar que podemos ver tudo “instantaneamente”. Mas a verdade é que não podemos. Portanto, sempre existem eventos que não são ordenados de acordo com esse tempo.

BBC Mundo – O que o senhor quer dizer quando afirma que existem muitas versões diferentes da realidade, embora todas pareçam iguais em grande escala?

Rovelli – As propriedades de todas as coisas são relativas a outras coisas. As propriedades do mundo em relação a você não são necessariamente as mesmas em relação a mim. Normalmente, não vemos essas diferenças nas propriedades físicas porque os efeitos quânticos são muito pequenos. Mas, em princípio, podemos ver mundos ligeiramente diferentes.

BBC Mundo – O senhor disse que temos que reorganizar a forma como pensamos a realidade. Como podemos fazer isso? O que estamos perdendo se não tentarmos seguir por esse caminho?

Rovelli – Podemos continuar vivendo nossas vidas ignorando a física quântica, mas se estamos curiosos sobre como a realidade funciona, temos que encarar que as coisas são realmente estranhas.

BBC Mundo – A metáfora que o senhor faz sobre a mecânica quântica e sua interseção com a filosofia, como se essas duas áreas do conhecimento fossem um casal se reunindo, se separando, depois voltando e se separando novamente, é fascinante. A mecânica quântica e a filosofia precisam uma da outra?

Rovelli – Creio que sim. No passado, a física fundamental também avançou graças à inspiração da filosofia.

Todos os grandes cientistas do passado eram leitores ávidos de filosofia. Não há razão para que as coisas sejam diferentes hoje.

Na minha opinião, o inverso também é verdadeiro: os filósofos que ignoram o que aprendemos sobre o mundo com a ciência acabam sendo superficiais.

BBC Mundo – Para o senhor, o livro “A Ordem do Tempo” é muito especial porque “finge ser sobre física, mas secretamente é o meu livro sobre o significado e a finitude da vida”. Qual é o sentido da vida para Carlo Rovelli?

Rovelli – O sentido da vida para Carlo Rovelli é o que penso ser o sentido da vida para todos nós: a rica combinação de necessidades, desejos, aspirações, ambições, ideais, paixões, amor e entusiasmo, que surgem em várias medidas e em diferentes versões naturalmente de dentro de nós. A vida é uma explosão de significado.

Alguns projetaram o significado da vida fora de si mesmos e ficam desapontados ao perceber que havia algo ilusório em esperar que o significado viesse de fora.

Uma das minhas respostas favoritas a essa pergunta foi atribuída a um antigo sioux [etnia indígena norte-americana]: o propósito da vida é abordar com uma canção qualquer coisa que encontrarmos pela frente.

BBC Mundo – O senhor assinalou que na ciência muitos erros são cometidos quando fingimos estarmos certos, quando na verdade muitas vezes não temos essa certeza toda. O novo coronavírus trouxe muitas incertezas para nossas vidas. Como o senhor lidou com isso?

Rovelli – Eu tenho me esforçado não apenas para minimizar o risco para mim e para as pessoas que amo, mas também para minimizar meu próprio papel na disseminação da infecção.

Mas sabendo bem que o risco foi e continua a ser real e que milhões de pessoas morreram e ainda estão morrendo, tenho em mente que isso ainda pode acontecer comigo e meus entes queridos.

Essa constatação não deve ser motivo para pânico, mas também não gosto de esconder a cabeça na areia.

BBC Mundo – Que reflexões o senhor fez nestes tempos desafiadores para milhões de pessoas ao redor do mundo?

Rovelli – O que fico pensando é simples: não seria o momento de a humanidade trabalhar em conjunto, em vez de continuarmos a ficar uns contra os outros? O Ocidente está construindo novos inimigos: China, Irã, Rússia…

Não podemos viver de forma respeitosa e colaborativa, sem a necessidade de subjugar uns aos outros, de prevalecer sobre os outros, de vencer, em vez de cooperar para o bem comum?

A humanidade está enfrentando uma pandemia, milhões de mortes, desastres ambientais e ainda não conseguimos aprender a nos vermos como membros de uma única família, que é o que realmente somos.

A mecânica quântica é a descoberta de que a realidade é tecida por relacionamentos, mas permanecemos cegos para o fato de que prosperamos em relação aos outros, não uns contra os outros. Posso ser ingênuo, mas é isso o que penso todos os dias quando vejo o noticiário.

BBC Mundo – O senhor disse que gostou de ler “O Amor em Tempos do Cólera”, de Gabriel García Márquez, porque “nestes tempos sombrios, é bom ler sobre o amor verdadeiro”. Você pode nos contar mais sobre o que gostou no livro?

Rovelli – É um livro cheio de graça e luz. Retrata as muitas formas de amar e partilhar, com um olhar que sorri diante de toda essa complexidade.

Uma forma de amor é a lealdade da personagem Fermina Daza ao marido. Outra é a intimidade e a amizade de Florentino Ariza com dezenas e dezenas de mulheres. Mas esse amor absoluto entre ele [Ariza] e ela [Daza] é uma bela forma de amor, que foi venerado e valorizado por décadas, até que conseguiu florescer de forma maravilhosa quando os dois já estavam mais velhos.

Reportagem de Margarita Rodríguez

Fonte: BBC News Mundo

Notas do Blog

[1] – O que é o Gato de Schrödinger? Leia mais em: https://super.abril.com.br/mundo-estranho/o-que-e-o-gato-de-schrodinger/

[2] – O futuro já aconteceu e o tempo é uma ilusão. Leia mais em: https://opontodentrocirculo.com/2015/12/10/o-futuro-ja-aconteceu-e-o-tempo-e-uma-ilusao/

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Por que o tempo só anda para a frente?

Imagine tentar fazer malabarismos com ovos. Se um deles acabar quebrando na sua cabeça, um banho e uma roupa limpa parecem ser as únicas soluções. Afinal, colocar a clara e a gema de volta na casca e juntar os pedaços é impossível, certo?
Bem, na realidade, não. Não há nenhuma lei fundamental da natureza que impeça que um ovo seja “desquebrado”. Físicos, aliás, garantem que qualquer acontecimento do nosso cotidiano poderia ser revertido, a qualquer momento.
Mas por que, então, não podemos “desquebrar” um ovo, ou “desqueimar” um fósforo ou até “destorcer” o tornozelo? Por que as coisas não se revertem? Por que o futuro é totalmente diferente do passado?
Parecem ser perguntas simples. Mas para respondê-las, temos que ir até a origem do Universo e fora das fronteiras da Física.
Assim como várias outras histórias da Ciência, esta aqui também começa com Isaac Newton. Em 1666, um surto de peste bubônica o obrigou a deixar a Universidade de Cambridge e voltar para a casa da mãe no interior da Grã-Bretanha. Entediado e isolado, Newton mergulhou nos estudos.
Foi aí que ele criou suas famosas três leis da dinâmica, entre elas a conhecida máxima de que para cada ação há uma reação oposta da mesma intensidade.
As leis de Newton conseguem descrever o mundo de maneira espantosa. Elas explicam por que as maçãs caem das árvores e por que a Terra gira em torno do Sol. Mas elas têm uma estranha característica: funcionam tão bem de trás para a frente quanto de frente para trás – se um ovo se quebra, as leis de Newton dizem que ele pode ser “desquebrado”.
Obviamente, isso está errado, mas quase todas as teorias formuladas por físicos desde Newton têm o mesmo problema. “As leis fundamentais da Física não distinguem entre o passado e o futuro”, define Sean Carroll, físico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos.

A Importância da Entropia

nullLeis da física não conseguem explicar porque é impossível “desquebrar” um ovo

A primeira pessoa a encarar esse problema seriamente foi o físico austríaco Ludwig Boltzmann, que viveu na segunda metade do século 19. Naquela época, muitas das ideias que hoje sabemos serem verdadeiras ainda estavam sendo discutidas, inclusive a de que tudo é feito de minúsculas partículas chamadas átomos.
Boltzmann estava convencido de que os átomos existiam. Mesmo tendo sido desprezado pela comunidade científica da época, ele defendia uma relação entre o aquecimento de materiais e a passagem do tempo.
Na época, os físicos desenvolveram a teoria da termodinâmica, que descreve o comportamento do calor. Contrariamente a seus colegas, Boltzmann acreditava que o aquecimento era provocado por uma movimentação aleatória de átomos, e que a termodinâmica poderia ser explicada assim.
O austríaco partiu de um estranho conceito: a entropia. Pela termodinâmica, todos os objetos do mundo têm uma certa quantidade de entropia associada a ele, e quando algo acontece, essa quantidade aumenta.
Por exemplo, ao colocarmos cubos de gelo em um copo d’água, a entropia dentro do copo aumenta.
O aumento da entropia é diferente de tudo o mais na Física: é um processo que ocorre em apenas uma direção.
Para explicar isso, Boltzmann descobriu que a entropia mede o número de maneiras pelas quais os átomos podem se rearranjar, assim como a energia que eles carregam. Ou seja, a entropia aumenta quando os átomos ficam mais desordenados.
Por isso, o gelo derrete na água. Há muito mais formas para as moléculas se rearranjarem no estado líquido do que no estado sólido.
Segundo Boltzmann, a entropia está relacionada com possibilidades. Objetos com baixa entropia são arrumados e, portanto, com menos probabilidade de existir ou permanecer como estão. Objetos com alta entropia são desordenados, o que os torna mais passíveis de existir.

A Seta do Tempo 

nullO conceito de entropia ajuda entender porque o gelo derrete em contato com a água fria

Essa teoria pode ser um pouco deprimente, principalmente se você é do tipo organizado. Mas as ideias de Boltzmann parecem ter um lado positivo: elas conseguem explicar a direção do tempo.
Basicamente, se o universo como um todo se desloca de uma baixa entropia para uma alta entropia, nunca poderemos ver os acontecimentos se reverterem.
Nunca veremos um ovo se “desquebrar” porque existem várias maneiras para rearranjar os pedaços dele, e todas elas levam a um ovo rachado em vez de um ovo intacto.
A definição de entropia de Boltzmann explica até por que podemos nos lembrar do passado mas não podemos adivinhar o futuro. Para ele, o futuro é diferente do passado simplesmente porque a entropia aumenta.
Como forma de endossar sua teoria, o físico também desenvolveu a hipótese do passado, segundo a qual, em algum ponto em um passado distante, o universo estava em um estado de baixa entropia.
Mas se um estado de baixa entropia é pouco provável, como o universo permaneceu assim por um certo tempo?
Bem, isso Boltzmann nunca conseguiu explicar.

A Ação da Gravidade

Mas cientistas que o sucederam fizeram descobertas que sugerem uma resposta. Para começar, no século 20 aprendemos que o universo teve um início, quando era uma partícula incrivelmente quente e densa que rapidamente se expandiu e se resfriou, formando tudo o que existe hoje. Esta rápida expansão é o que conhecemos como o Big Bang.
É verdade que uma enorme explosão cósmica não parece algo com uma baixa entropia. Mas, aparentemente, esse conceito é ligeiramente diferente quando há um excesso de matéria.
Imagine uma vasta região vazia do espaço, no meio da qual está uma nuvem de gás com a massa do Sol. A gravidade mantém o gás unido, de maneira a compactá-lo e acabar formando uma estrela. Como isso é possível, se a entropia só aumenta?
A resposta é simples: a gravidade afeta a entropia. No caso de objetos verdadeiramente gigantescos, ser grumoso tem mais entropia do que ser denso e uniforme. Ou seja, um universo com galáxias, estrelas e planetas tem uma entropia mais alta do que um universo cheio de gases quentes e densos.
Para entender melhor o Big Bang, Sean Carroll e seus ex-alunos propuseram um modelo pelo qual “universos bebês” estão constantemente surgindo do nada, separando-se de seu “universo-mãe” e se expandindo para se tornarem universos como os nossos. E é a entropia desse “universo de universos” que sempre será grande, apesar de cada parte ter uma baixa entropia.
Se isso for verdade, o universo só parece ter uma baixa entropia porque não podemos ver tudo o que está à sua volta. Isso também valeria para a direção do tempo.
A Física moderna se baseia em duas grandes teorias. A mecânica quântica explica o comportamento de pequenos objetos, como os átomos, enquanto a relatividade descreve coisas grandes, como as estrelas.

A “Teoria de Tudo”

Para descrever o universo em sua origem, é preciso combinar as duas teorias para formar uma “teoria de tudo”.
Essa máxima será a chave para entendermos a seta do tempo. “Descobrir essa teoria vai nos ajudar a compreender como a natureza construiu o espaço e o tempo”, diz Marina Cortês, física na Universidade de Edinburgo, na Escócia.
Por enquanto, a mais promissora teoria de tudo é aquela que diz que todas as partículas subatômicas são compostas de minúsculos cordões. Essa teoria também defende que o espaço tem mais do que três dimensões e que nós vivemos em uma espécie de ‘multiverso’, onde as leis da física são diferentes em cada universo.
Agora, Cortês está trabalhando em teorias alternativas a essa que possam incorporar a seta do tempo em um nível fundamental.
Ela sugere que o universo é feito de uma série de eventos únicos, que nunca se repetem. Cada conjunto de eventos só pode influenciar os eventos do conjunto seguinte. Assim, se forma uma direção para o tempo.
“O tempo não é uma ilusão. Ele existe e está realmente avançando”, explica a cientista.
Seja qual for a maneira de explicar a direção do tempo, ela sempre estará ligada àquele estado de baixa entropia do princípio do universo.
E para entender isso, nossa maior esperança é a maior máquina já desenvolvida pelo homem: o Grande Colisor de Hádrons (LHC), o acelerador de partículas que funciona em uma circunferência de 27 quilômetros na fronteira entre a França e a Suíça.
Esse equipamento é capaz de esmagar prótons a uma velocidade muito próxima à da luz. A energia fenomenal dessas colisões cria novas partículas.
O LHC ficou fechado para manutenção nos últimos dois anos, mas recentemente voltou a funcionar em sua capacidade máxima. Com sorte, a máquina poderá observar novas e inesperadas partículas fundamentais que poderão apontar para uma teoria de tudo.
Reportagem de Adam Becker

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