Por que o tempo só anda para frente, nunca para trás

O tempo para nós são os minutos, horas, dias e anos que se passam, sempre indo para frente, nunca para trás. Contudo, o tempo é bem mais que isso e está relacionado com as leis da física. Em 1865, houve a primeira lei da física verdadeiramente relacionada à direção do tempo.

No século XIX, os cientistas e engenheiros tentaram desenvolver motores melhores e para isso eles adotaram um conjunto de princípios que descreviam a relação entre o calor, a energia e o movimento. Isso ficou conhecido como leis da termodinâmica.

Em 1865, o físico Rudolf Clausius afirmou que o calo não pode passar de um corpo frio para um quente, a não ser que exista alguma mudança em torno deles. Com isso, Clausius criou o conceito que chamou de “entropia” para medir esse comportamento do calor.

Para falar que o calor nunca vai de um corpo frio para um quente, em outras palavras, é dizer que “a entropia apenas aumenta, nunca diminui”. Conforme Carlo Rovelli, do Centro de Física Teórica de Marselha, na França, e autor do livro “A ordem do tempo”, salienta, essa é a única lei básica da física que pode separar o passado do futuro.

Direção do tempo

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A diferença entre um objeto quente e um frio é a agitação das moléculas. Por exemplo, em um motor a vapor quente, as moléculas de água estão muito agitadas se movendo e se chocando umas com as outras bem rápido. E quando essas moléculas se condensam sobre uma vidraça elas ficam bem menos agitadas.

No entanto, quando se amplia essa imagem até um nível em que uma molécula de água colide e ricocheteia em outra, a flecha do tempo desaparece. Caso existisse um vídeo microscópico dessa colisão e alguém quisesse retrocedê-lo, não iria ficar óbvio qual era o sentido do vídeo, se para frente ou se para trás. Isso porque, na menor escala possível, o fenômeno que produz calor é simétrico no tempo.

Isso quer dizer que a flecha do tempo do passado para o futuro surge somente quando se afasta do mundo microscópico em direção ao macroscópico. Quem observou isso pela primeira vez foi o físico e filósofo austríaco Ludwig Boltzmann.

“A direção do tempo é consequência do fato de que olhamos para as coisas grandes e não para os detalhes. Desse passo, da visão microscópica fundamental do mundo para a descrição aproximada e grosseira do mundo macroscópico, é que vem a direção do tempo. Não é que o mundo seja fundamentalmente orientado no espaço e no tempo”, explicou Rovelli.

O ponto é que, quando as pessoas olham à sua volta, elas veem uma direção na qual os objetos do dia a dia, com tamanho médio, têm mais entropia. E realmente, a entropia parece estar indissociavelmente relacionada à direção do tempo. No entanto, parece um pouco surpreendente que a única lei da física que possui forte direcionalidade do tempo perca essa característica quando se observa as coisas muito pequenas.

“O que é a entropia? Entropia é simplesmente o quanto nós nos esquecemos da microfísica, o quanto nos esquecemos das moléculas”, pontuou Rovelli.

Começo do tempo

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Mas se existe uma flecha do tempo, de onde ela surgiu? “A resposta está ligada ao início do universo. Porque o Big Bang tinha baixa entropia. E, até hoje, 14 bilhões de anos depois, estamos enfrentando as consequências daquele tsunami que começou perto do Big Bang. É por isso, que, para nós, o tempo tem uma direção”, disse o físico teórico e filósofo americano Sean Carroll, que discute a natureza do tempo no seu livro mais recente, “The Biggest Ideas in the Universe”, “As maiores ideias do universo” traduzido.

Na realidade, essa entropia extremamente baixa do universo durante o Big Bang é, ao mesmo tempo, uma resposta e uma pergunta enorme. “A questão que menos entendemos sobre a natureza do tempo é por que o Big Bang tinha baixa entropia e por que o universo, no seu começo, era daquela forma. E acho, sinceramente, como cosmólogo profissional, que meus colegas cosmólogos desistiram de responder a essa questão. Eles realmente não levam esse problema a sério”, concluiu Carroll.

Fonte: BBC

Imagens: BBC