O tempo existe? Perspectiva de um físico

Tempo é certamente um tópico muito complexo em física, e há pessoas que acreditam que o tempo realmente não existe. Um argumento comum que eles usam é que Einstein provou que tudo é relativo, então o tempo é irrelevante. No livro mais vendido O segredo, os autores dizem "O tempo é apenas uma ilusão". Isso é mesmo verdade? O tempo é apenas uma invenção da nossa imaginação?

Entre os físicos, não há dúvida real de que o tempo realmente existe. É um fenômeno mensurável e observável. Os físicos estão apenas um pouco divididos sobre o que causa essa existência e o que significa dizer que ela existe. De fato, essa questão limita o domínio da metafísica e da ontologia (a filosofia da existência) como como nas questões estritamente empíricas sobre o tempo que a física está bem equipada para resolver.

A frase "a flecha do tempo" foi cunhada em 1927 por Sir Arthur Eddington e popularizada em seu livro de 1928 A natureza do mundo físico. Basicamente, a seta do tempo é a ideia de que o tempo flui em apenas uma direção, em oposição às dimensões do espaço que não têm orientação preferida. Eddington faz três pontos específicos em relação à seta do tempo:

1. É vividamente reconhecido pela consciência.
2. É igualmente insistido em nossa faculdade de raciocínio, que nos diz que uma inversão da flecha tornaria o mundo externo sem sentido.
3. Não aparece na ciência física, exceto no estudo da organização de vários indivíduos. Aqui a seta indica a direção do aumento progressivo do elemento aleatório.

Os dois primeiros pontos são certamente interessantes, mas é o terceiro ponto que captura a física da flecha do tempo. O fator distintivo da flecha do tempo é que ela aponta na direção de aumentar entropia, por Segunda Lei da Termodinâmica. As coisas em nosso universo decaem como um curso de processos naturais baseados no tempo... mas eles não recuperam espontaneamente a ordem sem muito trabalho.

Há um nível mais profundo do que Eddington diz no ponto três, no entanto, e é que "ele não aparece na ciência física, exceto ..." O que isso significa? O tempo está em todo lugar em física!

Embora isso certamente seja verdade, o curioso é que as leis da física são "reversíveis no tempo", o que é dizer que as próprias leis parecem que funcionariam perfeitamente bem se o universo fosse jogado marcha ré. Do ponto de vista da física, não há nenhuma razão real para que a flecha do tempo esteja necessariamente avançando.

A explicação mais comum é que, em um passado muito distante, o universo tinha um alto grau de ordem (ou baixa entropia). Por causa dessa "condição de contorno", as leis naturais são tais que a entropia está aumentando continuamente. (Este é o argumento básico apresentado no livro de Sean Carroll de 2010 Da eternidade até aqui: a busca pela teoria final do tempo, embora ele vá além, sugerindo possíveis explicações sobre por que o universo pode ter começado com tanta ordem.)

Um equívoco comum espalhado por uma discussão pouco clara sobre a natureza da relatividade e outras físicas relacionadas ao tempo é que o tempo não existe de fato. Isso ocorre em várias áreas que são geralmente classificadas como pseudociência ou mesmo misticismo, mas eu gostaria de abordar uma aparência específica neste artigo.

No livro de auto-ajuda mais vendido (e em vídeo) O segredo, os autores propõem a noção de que os físicos provaram que o tempo não existe. Considere algumas das seguintes linhas da seção "Quanto tempo leva?" no capítulo "Como usar o segredo" do livro:

"O tempo é apenas uma ilusão. Einstein nos disse isso ".

"O que os físicos quânticos e Einstein nos dizem é que tudo está acontecendo simultaneamente."

"Não há tempo para o universo e não há tamanho para o universo."

Todas as três afirmações acima são categoricamente falsas, de acordo com a maioria físicos (especialmente Einstein!). O tempo é realmente uma parte integrante do universo. Como mencionado anteriormente, o conceito muito linear de tempo está vinculado ao conceito da Segunda Lei de Termodinâmica, vista por muitos físicos como uma das leis mais importantes de todas física! Sem o tempo como uma propriedade real do universo, a Segunda Lei se torna sem sentido.

O que é verdade é que Einstein provou, através de sua teoria da relatividade, esse tempo por si só não era uma quantidade absoluta. Em vez disso, tempo e espaço são unidos de maneira muito precisa para formar espaço-tempo, e esse espaço-tempo é uma medida absoluta que pode ser usada - novamente, de uma maneira matemática muito precisa - para determinar como diferentes processos físicos em diferentes locais interagem com cada um de outros.

Isso faz não significa que tudo está acontecendo simultaneamente, no entanto. De fato, Einstein acreditava firmemente - com base na evidência de suas equações (como E = mc²) - que nenhuma informação pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. Todo ponto no espaço-tempo é limitado na maneira como ele pode se comunicar com outras regiões do espaço-tempo. A ideia de que tudo acontece simultaneamente é exatamente contrária aos resultados que Einstein desenvolveu.

Este e outros erros físicos em O segredo são perfeitamente compreensíveis porque o fato é que esses são tópicos muito complexos e não são necessariamente completamente compreendidos pelos físicos. No entanto, apenas porque os físicos não têm necessariamente uma compreensão completa de um conceito como o tempo não significa que é válido dizer que eles não entendem o tempo ou que descartaram todo o conceito como irreal. Eles certamente não têm.

Outra complicação na compreensão do tempo é demonstrada pelo livro de Lee Smolin de 2013 Tempo renascido: da crise na física ao futuro do universo, em que ele argumenta que a ciência (como afirmam os místicos) trata o tempo como uma ilusão. Em vez disso, ele pensa que devemos tratar o tempo como uma quantidade fundamentalmente real e, se o levarmos a sério, descobriremos leis da física que evoluem ao longo do tempo. Resta ver se esse apelo realmente resultará em novas idéias sobre os fundamentos da física.

Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.