Por que o tempo corre apenas em uma direção? Por que é que não podemos nos lembrar do futuro? Se o tempo fosse executado ao contrário, um evento precederia sua causa? Os fragmentos de um ovo rachado levitariam e se juntariam para formar um ovo impecável na minha mão?A natureza inflexível do tempo nos levou a sofrer as mais terríveis emoções – arrependimento. Enquanto o homem ponderou sua natureza implacável desde a primeira vez que sua lança perdeu sua presa, os físicos só recentemente descobriram por que é assim que é.
Um relógio babilônico. (Créditos: TeePhoto / Shutterstock)
O começo do tempo
Einstein acreditava que o universo não teve um começo; ele acreditava em um universo estático e imutável que simplesmente existe. Não apenas nosso universo tem um começo, mas também não é estático – está se expandindo , na verdade, a uma taxa exponencial. Einstein chamou isso de seu “maior erro”. Acredita-se que o universo tenha começado em uma explosão cataclísmica que chamamos de Big Bang . Por outro lado, se não fosse pela expansão do universo, o céu noturno não teria sido escuro , mas sim iluminado pelas estrelas perceptivelmente infinitas às quais ele está exposto.
No entanto, o que Einstein estava certo era a natureza flexível do tempo. Ele estava certo sobre como o tempo se estende e encolhe para diferentes objetos acelerando a taxas diferentes. Ele descobriu que o tempo para objetos acelerando mais rapidamente, se o objeto está viajando em uma espaçonave ou sob a gravidade de um planeta massivo, corre mais devagar comparado ao tempo para objetos que estão acelerando mais lentamente. O tempo, ele descobriu, não é absoluto, mas relativo.
O tempo é relativo.
Agora, porque o tempo para alguém viajando na velocidade da luz é tremendamente lento, você pode fazer uma rápida viagem no espaço e retornar à Terra apenas para se ver transportado para o futuro. No entanto, o tempo não pode se livrar de sua essência dogmática. O tempo para você pode se mover no ritmo de um caracol, mas ele ainda corre para frente. Para parar o tempo e depois viajar para o passado, devemos viajar na velocidade da luz e depois mais rápido, mas isso não é permitido, pois é uma violação de uma lei fundamental do universo. Então, o que explica a obstinação?
A segunda lei da termodinâmica
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, em um sistema isolado, a entropia só pode aumentar. A entropia é definida como a medida de desordem em um sistema. A direção em que o tempo corre, a direção à qual nos referimos como “para frente”, é a direção na qual a desordem ou entropia aumenta.
Em termodinâmica, um sistema isolado refere-se a um espaço confinado impermeável a quaisquer forças externas ou auxiliares de energia. A menos que você não lave os pratos sujos espalhados na pia e os organize assiduamente dentro do armário, eles continuarão a se acumular e acumular sujeira e desordem. Em uma pia autônoma – um sistema isolado – a desordem só aumentará.
Extrair a ordem da desordem só pode acontecer à custa de energia, que consiste em lavar e organizar os pratos. No entanto, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, nenhuma máquina pode trabalhar ou gastar energia com 100% de eficiência; uma fração de energia é destinada a ser absorvida pelo corpo e dissipada como calor. Um carro não queima combustível com 100% de eficiência, uma fração da energia convertida é absorvida pelo motor, o que faz com que ele aqueça. Então, a ordem em um sistema isolado ou fechado vem ao custo de aumentar a desordem em seus arredores. Agora, porque o universo final é o universo, é, portanto, um sistema isolado, uma vez que não pode receber ajuda de fora , mas por que nossa medida de tempo deve aumentar com a entropia?
Nossa medida de tempo implica que o tempo é uma invenção psicológica, uma noção que poderia ser muito provável, mas medir o tempo com a desordem explica não apenas seu objetivo, mas também suas origens subjetivas. Para entender por que, vamos fazer a dolorosa generalização de que a memória humana funciona como a memória do computador. Embora essa noção não seja inteiramente falaciosa, se os computadores não se lembrassem do passado, mas do futuro, poderiam ganhar uma fortuna no mercado de ações.
A grade dos neurônios de um recém-nascido é completamente não utilizada. Um computador registra informações em uma configuração de transistores; Da mesma forma, um recém-nascido registra seu primeiro evento em uma certa configuração de neurônios. No entanto, para armazenar informações, o cérebro trabalha nos neurônios, digamos, ativando uma seqüência de reações bioquímicas, mas sabemos que as transações não são eficientes – um pouco de calor é dispersado no ambiente. A desordem no universo aumentou.
Mais e mais calor é progressivamente disperso à medida que mais e mais eventos são registrados. O recém-nascido lembra os eventos, seu passado, linearmente com os incrementos na desordem. Não é que a entropia aumenta com o tempo, mas que medimos o tempo na direção em que a entropia aumenta! Isso explica por que as flechas termodinâmicas e psicológicas do tempo se movem na mesma direção.
No entanto, resta outra flecha de tempo que não discutimos. Por que o tempo deve avançar enquanto o universo se expande?
A Flecha do Tempo Ditada pela Expansão
A flecha do tempo ditada pela expansão do universo avança pela mesma razão que as flechas psicológicas e termodinâmicas do tempo o fazem – a desordem aumenta à medida que o universo se expande. O universo está disposto a promover a desordem pela simples razão de que a desordem é mais favorável que a ordem. As configurações dos átomos associados à desordem são muito maiores em número do que as configurações associadas à ordem.
No entanto, o fato de que ele aumenta com a expansão é baseado na suposição de que o universo começou com ordem e uniformidade e gradualmente caiu em desordem e não-uniformidade. Isso é o que atualmente acreditamos ser verdade. O modelo do Big Bang valida isso. Então, o que acontecerá se começar a se contrair?
O universo se contrairia se a gravidade eventualmente sobrepujar a força de expansão e o universo começar a colapsar em si mesmo. Isso não acontecerá por milhares de milhões de anos, mas suas implicações no tempo merecem ser discutidas. Tão logo o universo comece a se contrair, a desordem diminuiria, fazendo com que o tempo corresse para trás? A geração de seres humanos que viverá essa transição de repente começará a se lembrar do futuro? Será que de repente eles vão começar a testemunhar cascas rachadas se reunindo antes de formar um ovo impecável?
Stephen Hawking pensou assim até que seu aluno mostrou que ele, como Einstein, havia cometido um erro grave. O homem humilde que ele era, ele admitiu seu erro e foi reconhecido que a desordem continua a aumentar, mesmo quando o universo se contrai. No entanto, a desordem durante esta fase seria tão exorbitante que a vida pereceria. Pense nisso, nós “criamos” ou extraímos energia ordenada ao custo de interromper ou diminuir a ordem em nosso entorno. O que aconteceria quando a ordem em nosso entorno se esgota? Não restaria nada para extrair.
Nós extraímos energia ordenada ao custo de ordem decrescente no universo.
Pode-se dizer então que nossa raça é divinamente afortunada. Parece muito feliz que tenhamos sido trazidos à existência quando o universo ainda está se expandindo. Até o Big Bang sugere uma intervenção divina. No entanto, isso estaria exercendo nosso viés de confirmação – interpretar novas evidências como confirmação das crenças existentes. Se podemos reconhecer o papel da sorte em trazer uma flor ou fruto à vida, por que não podemos fazer o mesmo quando falamos de nós mesmos?
Se os ventos eram tempestuosos naquele dia ou o solo era mais inflexível, a flor não poderia ter nascido. Da mesma forma, se as condições do universo fossem diferentes, a vida inteligente capaz de perguntar “por que o tempo flui em uma direção” não poderia ter brotado. Nós vemos o universo do jeito que é porque, se fosse diferente, não estaríamos aqui para observá-lo! Isso é chamado de princípio antrópico. Sei que isso parece cínico e difícil de compreender, mas parece certamente verdade, a menos, é claro, que encontremos evidências em contrário.
Vida. (Crédito da foto: studio023 / Shutterstock)
Nós medimos o tempo na direção do aumento da desordem porque vivemos na fase de expansão, a fase que favorece a vida inteligente. Isso não seria possível na fase de contração, pois a vida capaz de medir o tempo não seria possível na fase de contração.
Por fim, os físicos reconheceram que o tempo tem um começo, cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, quando ocorreu o Big Bang. No entanto, alguns filósofos são incrédulos.
Não deveria existir tempo quando os processos inescrutáveis conspiraram para causar o Big Bang? O tempo poderia ser verdadeiramente eterno? Então vemos o cosmos como uma boneca russa, em camadas, emergindo de alguma coisa. A alternativa é insondável. Nossa faculdade mental não está equipada para imaginar … nada.