O tempo é familiar para todos, mas é difícil de definir e entender. Ciência, filosofia, religião e artes têm diferentes definições de tempo, mas o sistema de mensuração é relativamente consistente.
Os relógios são baseados em segundos, minutos e horas. Embora a base dessas unidades tenha mudado ao longo da história, elas remontam à antiga Suméria. A moderna unidade internacional de tempo, a segunda, é definida pela transição eletrônica do átomo de césio. Mas o que exatamente é o tempo?
Os físicos definem o tempo como a progressão de eventos do passado para o presente no futuro. Basicamente, se um sistema é imutável, é atemporal. O tempo pode ser considerado a quarta dimensão da realidade, usada para descrever eventos no espaço tridimensional. Não é algo que possamos ver, tocar ou provar, mas podemos medir sua passagem.
As equações da física funcionam igualmente bem se o tempo está avançando no futuro (tempo positivo) ou de volta ao passado (tempo negativo). No entanto, o tempo no mundo natural tem uma direção, chamada a
flecha do tempo. A questão de por que o tempo é irreversível é uma das maiores questões não resolvidas da ciência.Uma explicação é que o mundo natural segue as leis da termodinâmica. o segunda lei da termodinâmica afirma que dentro de um sistema fechado, o entropia do sistema permanece constante ou aumenta. Se o universo é considerado um sistema fechado, sua entropia (grau de desordem) nunca pode diminuir. Em outras palavras, o universo não pode retornar exatamente ao mesmo estado em que estava em um ponto anterior. O tempo não pode retroceder.
Na mecânica clássica, o tempo é o mesmo em todo lugar. Relógios sincronizados permanecem de acordo. Contudo, sabemos pela relatividade geral e especial de Einstein que o tempo é relativo. Depende do quadro de referência de um observador. Isso pode resultar em dilatação do tempo, onde o tempo entre os eventos se torna mais longo (dilatado) quanto mais se viaja à velocidade da luz. Relógios em movimento correm mais devagar que relógios fixos, com o efeito se tornando mais pronunciado à medida que o relógio se aproxima velocidade da luz. Relógios em jatos ou em órbita registram um tempo mais lento do que os da Terra, partículas de múon decair mais lentamente ao cair, e o Experiência de Michelson-Morley contração confirmada do comprimento e dilatação do tempo.
Viajar no tempo significa avançar ou retroceder para diferentes pontos no tempo, assim como você pode se mover entre diferentes pontos no espaço. Avançar no tempo ocorre na natureza. Os astronautas da Estação Espacial Internacional avançam no tempo quando retornam à Terra por causa de seu movimento mais lento em relação à estação.
A ideia de viajando de volta no tempo, no entanto, apresenta problemas. Uma questão é causalidade ou causa e efeito. Voltar no tempo pode causar um paradoxo temporal. O "paradoxo do avô" é um exemplo clássico. De acordo com o paradoxo, se você viajar no tempo e matar seu avô antes de sua mãe ou pai nascer, poderá impedir seu próprio nascimento. Muitos físicos acreditam que viajar no tempo para o passado é impossível, mas existem soluções para um paradoxo temporal, como viajar entre universos paralelos ou pontos de ramificação.
O cérebro humano está equipado para rastrear o tempo. Os núcleos supraquiasmáticos do cérebro são a região responsável pelos ritmos diários ou circadianos. Mas neurotransmissores e drogas afetam as percepções do tempo. Produtos químicos que excitam os neurônios para que eles disparem mais rapidamente do que o normal aceleram o tempo, enquanto a diminuição da liberação de neurônios diminui a percepção do tempo. Basicamente, quando o tempo parece acelerar, o cérebro distingue mais eventos dentro de um intervalo. A esse respeito, o tempo realmente parece voar quando se está se divertindo.
O tempo parece diminuir durante emergências ou perigo. Cientistas da Faculdade de Medicina Baylor, em Houston, dizem que o cérebro não acelera, mas a amígdala se torna mais ativa. A amígdala é a região do cérebro que produz memórias. À medida que mais memórias se formam, o tempo parece prolongado.
O mesmo fenômeno explica por que as pessoas mais velhas parecem perceber o tempo como se movendo mais rápido do que quando eram mais jovens. Os psicólogos acreditam que o cérebro forma mais memórias de novas experiências do que as familiares. Como menos memórias novas são construídas mais tarde na vida, o tempo parece passar mais rapidamente.
No que diz respeito ao universo, o tempo teve um começo. O ponto de partida foi 13.799 bilhões de anos atrás, quando o Grande explosão ocorreu. Podemos medir a radiação cósmica de fundo como microondas do Big Bang, mas não há radiação com origens anteriores. Um argumento para a origem do tempo é que, se se estendesse para trás infinitamente, o céu noturno seria preenchido com luz das estrelas mais antigas.
O tempo vai acabar? A resposta a esta pergunta é desconhecida. Se o universo se expandir para sempre, o tempo continuaria. Se um novo Big Bang ocorrer, nossa linha de tempo terminará e uma nova começará. Em experimentos de física de partículas, partículas aleatórias surgem do vácuo, portanto, não parece provável que o universo se torne estático ou atemporal. Só o tempo irá dizer.