Imagine que o tempo está correndo para trás. As pessoas ficarão mais jovens, não mais velhas, e após uma longa vida de rejuvenescimento gradual - esquecendo tudo o que sabem - morrerão como bebês. Observamos uma passagem de tempo semelhante no herói do romance de Francis Fitzgerald "A Misteriosa História de Benjamin Button". Mas, surpreendentemente, a direção do tempo também é um problema que os cosmologistas enfrentam.
Então, por que o tempo sempre avança? Será sempre assim?
O tempo tem um começo?
Qualquer conceito universal de tempo deve, em última análise, basear-se na evolução do próprio cosmos. Quando você olha para o universo, você vê eventos que aconteceram no passado - leva tempo para a luz das estrelas chegar até nós. Na verdade, mesmo a observação mais simples pode nos ajudar a entender o tempo cosmológico: por exemplo, o fato de que o céu noturno está escuro. Se o universo tivesse um passado infinito e fosse infinito em extensão, o céu noturno seria absolutamente brilhante - preenchido com a luz de um número infinito de estrelas no espaço, que sempre existiu.
Por muito tempo, os cientistas, incluindo Albert Einstein, pensaram que o universo era estático e infinito. As observações desde então mostraram que ele está na verdade se expandindo e acelerando. Isso significa que deve vir de um estado mais compacto, que chamamos de Big Bang, o que significa que o tempo tem um começo. Na verdade, se estivermos procurando por luz suficientemente antiga, podemos até ver a radiação remanescente do Big Bang - a radiação cósmica de fundo. Essa compreensão foi o primeiro passo para determinar a idade do universo.
Mas há um problema, a teoria da relatividade especial de Einstein mostra que o tempo é relativo: quanto mais rápido você se move em relação ao seu amigo, mais lento o tempo será para você em relação à percepção dele do tempo. Assim, em nosso universo de galáxias em expansão, estrelas girando e planetas girando, a experiência do tempo está mudando: todo passado, presente e futuro são relativos.
Existe um tempo universal?
Vídeo promocional:
Acontece que, uma vez que o universo é, em média, o mesmo em todos os lugares e, em média, parece o mesmo em todas as direções, existe o "tempo cósmico". Para medi-lo, tudo o que precisamos fazer é medir as propriedades da radiação cósmica de fundo. Os cosmologistas usaram isso para determinar a idade do universo; sua era espacial. Acontece que o universo tem 13,799 bilhões de anos.
Seta do tempo
Portanto, sabemos que esse tempo provavelmente começou durante o Big Bang. Mas uma pergunta permanece: o que é o tempo?
Para encontrar a resposta, precisamos examinar as propriedades básicas de espaço e tempo. Na dimensão do espaço, você pode se mover para frente e para trás; os passageiros experimentam isso todos os dias. Mas o tempo é diferente, tem uma direção, você sempre avança, e não vice-versa. Então, por que a medição do tempo é irreversível? Este é um dos principais problemas não resolvidos da física.
Para explicar por que o próprio tempo é irreversível, precisamos encontrar processos na natureza que também são irreversíveis. Um dos poucos conceitos na física (e na vida!) É que as coisas se tornam menos "organizadas" com o tempo. Descrevemos isso usando uma propriedade física chamada entropia, que significa algo ordenado.
Imagine uma caixa de gás na qual todas as partículas foram inicialmente colocadas em um canto (um estado ordenado). Com o tempo, eles tenderão naturalmente a preencher toda a caixa (estado desordenado) e é necessária energia para retornar as partículas a um estado ordenado. É irreversível. É como quebrar um ovo para fazer uma omelete - uma vez que se decompõe e enche a frigideira, nunca mais volta ao formato de ovo. É o mesmo com o universo: conforme ele evolui, a entropia total aumenta.
Acontece que a entropia é uma boa maneira de explicar a flecha do tempo. E embora o universo possa parecer estar se tornando mais ordenado, não menos - movendo-se de um mar selvagem de gás quente distribuído de maneira relativamente uniforme em seus estágios iniciais para estrelas, planetas, pessoas e artigos no tempo - ainda é possível que esteja crescendo em desordem. Isso ocorre porque a gravidade, associada a grandes massas, pode puxar a matéria para estados aparentemente ordenados - com o aumento da desordem, que pensamos que deveria ter ocorrido, está de alguma forma oculta nos campos gravitacionais. Portanto, a desordem pode aumentar mesmo que não a vejamos.
Mas dada a tendência da natureza de favorecer a desordem, por que o universo começou em um estado tão ordenado? Isso ainda é considerado um mistério. Alguns pesquisadores argumentam que o Big Bang pode nem ter sido o começo, na verdade, pode haver “universos paralelos” onde o tempo flui em direções diferentes.
O tempo acabará?
O tempo teve um começo, mas se terá um fim depende da natureza da energia escura que faz com que ele se expanda em uma taxa acelerada. A velocidade dessa expansão poderia eventualmente destruir o universo, forçando-o a terminar no Grande Rasgo; alternativamente, a energia escura pode decair, revertendo o Big Bang e terminando o Universo em uma Grande Compressão; ou o universo pode simplesmente se expandir para sempre.
Mas algum desses cenários futuros terminará no tempo? Bem, de acordo com as estranhas regras da mecânica quântica, minúsculas partículas aleatórias podem cair momentaneamente do vácuo - algo constantemente observado em experimentos de física de partículas. Alguns argumentam que a energia escura pode causar tais "flutuações quânticas", criando um novo Big Bang, encerrando nossa linha do tempo e iniciando uma nova. Embora isso seja extremamente especulativo e altamente improvável, sabemos que somente quando entendermos a energia escura saberemos o destino do universo.
Então, qual é o resultado mais provável? O tempo vai dizer.
