O universo é um lugar estranho, onde constantemente nos surpreendemos com fenômenos que parecem impossíveis. Não é mesmo? Com uma coisa podemos contar, para tanto: o tempo. Este sempre anda para a frente, embora os físicos nem sequer saibam porque esse é necessariamente o caso.
Até o momento, pesquisadores usaram uma combinação de clorofórmio e acetona para criar condições em que o tempo realmente pareceu ter um comportamento reverso.
A equipe internacional contou com membros de diversas instituições, como as brasileiras Universidade de São Paulo (São Paulo), Universidade Federal do ABC (Santo André) e Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (Rio de Janeiro). Também fizeram parte do estudo membros da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura e da Universidade Nacional de Cingapura, em Cingapura, da Universidade de York, no Reino Unido, e da Universidade de Erlangen-Nuremberga (Alemanha).
O quebra-cabeça do tempo
Como as crianças dizem hoje em dia, “segura a emoção”: essa nova pesquisa não nos levará a uma jornada para ver os dinossauros bem de pertinho.
Mas pode nos ajudar a entender por que nosso universo está preso em uma rua de sentido único, no que diz respeito ao tempo.
Intuitivamente, o tempo é bastante simples de entender. Podemos lembrar o passado e não o futuro, por exemplo. Mas, ao tentar quebrar a teoria em regras simples, descobrimos que não existe uma razão clara porque uma causa deve vir antes de seu efeito.
Então, por que o tempo não muda de um lado para o outro?
Relação tempo x energia
O recente experimento centrou-se em uma característica principal que costumamos usar para definir o tempo: o movimento da energia.
Existe uma coisa chamada entropia que configura esse movimento. Em sistemas programados para ganhar energia (como o nosso universo), as coisas tendem a passar de ordenadas a desordenadas, dando a eles um viés em como a energia é distribuída.
De acordo com as leis da termodinâmica, isso quer dizer que você não pode colocar um objeto quente em uma sala fria e esperar que a sala fique mais fria e o objeto mais quente. As coisas quentes tendem a esfriar.
Mesmo que isso não nos diga exatamente por que o tempo existe, a termodinâmica nos dá uma direção por onde investigar.
O experimento
Vários experimentos mostraram que, mesmo em um nível quântico, as partículas geralmente se comportam de forma dependente das suas condições iniciais. Em outras palavras, sempre avançam.
Existem limites para essa generalização? Aparentemente, sim.
Ja no novo estudo, os pesquisadores observaram o comportamento do clorofórmio, uma molécula composta por um átomo de carbono ligado a um hidrogênio e três átomos de cloro.
Eles usaram um campo magnético forte para alinhar os núcleos dos átomos de carbono e hidrogênio quando as moléculas foram suspensas em acetona, e manipularam uma propriedade de suas partículas chamada spin (giro).
Isso permitiu que eles analisassem seu comportamento enquanto aqueciam lentamente os núcleos usando ressonância magnética nuclear. Pelas regras do tempo, quando um núcleo se aquece, ele deve transferir seus movimentos aleatórios para partículas mais frias até que tudo esteja na mesma temperatura, uma mudança que seria reconhecível.
Em condições normais, foi exatamente isso que aconteceu. No entanto, os pesquisadores encontraram uma exceção bastante intrigante quando as partículas foram entrelaçadas.
Nível quântico
O entrelaçamento usado neste experimento foi uma versão mais simples do emaranhamento quântico.
O entrelaçamento (ou correlação) das partículas fez uma diferença significativa na forma como a energia foi compartilhada entre os corpos – as partículas de hidrogênio aquecidas ficaram mais quentes, enquanto o carbono frio emaranhado ficou mais frio.
Em outras palavras, o estudo revelou o equivalente termodinâmico da reversão do tempo, em um espaço muito pequeno do universo.
O trabalho está limitado a uma escala minúscula – e portanto impossível de ser aplicada a uma viagem no tempo, digamos -, mas pelo menos mostra que a flecha do tempo não é absoluta.
A pesquisa inclui detalhes promissores sobre campos nos quais a mecânica quântica e a termodinâmica se sobrepõem, o que revela novos caminhos de estudo para físicos.
Em um nível prático, também mostra como o calor pode ser canalizado de maneiras estranhas usando as regras da física quântica, que poderia ter aplicações técnicas interessantes.
Experiências futuras devem tentar desvendar como essas observações se comportam ao ser transportadas de um sistema pequeno para outro macroscópico.
Por enquanto, um artigo foi publicado apenas no site de pré-revisão arXiv.org, o que significa que precisamos ser cautelosos sobre os resultados enquanto eles não são examinados por outros cientistas. Você pode ler o estudo (em inglês) aqui.
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