Fluxo temporal: materiais que permitem a bidirecionalidade do tempo

A direção unidirecional do tempo, caracterizada pelo seu fluxo temporal do passado para o futuro, tem sido um tema intrigante para os cientistas ao longo dos séculos.

Embora não observemos eventos retrocedendo no tempo, como a restauração de um copo quebrado, as equações que descrevem os movimentos se aplicam igualmente, independentemente da direção temporal.

Um exemplo disso é um vídeo mostrando o movimento livre de um pêndulo, que parece o mesmo quando reproduzido ao contrário. A irreversibilidade que percebemos no dia a dia só se manifesta devido a outra lei natural, a segunda lei da termodinâmica, que estabelece que a desordem em um sistema aumenta continuamente – se o copo quebrado pudesse se recompor, a desordem diminuiria.

Entretanto, essa narrativa parece ter nuances adicionais. Durante a observação do processo de degradação ou envelhecimento de materiais, conduzida por Till Bohmer e sua equipe da Universidade de Darmstadt, Alemanha, uma descoberta surpreendente veio à tona.

Ao analisar os movimentos das moléculas em materiais como vidro ou plástico, os pesquisadores perceberam que esses movimentos podem ser reversíveis no tempo quando observados de uma perspectiva específica.

Vidros e plásticos são compostos por moléculas entrelaçadas, em constante movimento, deslizando para novas posições em busca de um estado energético mais favorável, alterando gradualmente as propriedades do material ao longo do tempo. Esse fenômeno de envelhecimento é descrito como “tempo material”, conceito teórico existente há mais de meio século.

Fluxo temporal

Pela primeira vez, físicos conseguiram medir o “tempo material” ao desafiar a escala curta do “tempo humano” usando métodos matemáticos e uma câmera ultrassensível. Ao direcionar um laser para uma amostra de vidro, as moléculas dispersam a luz, e métodos estatísticos especiais são empregados para calcular as variações temporais das flutuações moleculares, permitindo medir o ritmo do relógio interno do material.

O experimento foi bem-sucedido, revelando uma descoberta surpreendente na análise estatística das flutuações moleculares: em termos de tempo material, as flutuações moleculares são reversíveis, semelhante ao comportamento de um pêndulo que parece idêntico quando reproduzido para frente e para trás, embora isso não implique a reversão do envelhecimento dos materiais.

A afirmação de Till Bohmer destaca que o conceito de tempo material foi escolhido adequadamente, pois expressa a irreversibilidade do envelhecimento do material, com seu “tique-taque” incorporando a passagem do tempo. Outros movimentos no material nesta escala de tempo não contribuem para o envelhecimento, análogo às crianças no banco traseiro de um carro.

Isso levanta questões não respondidas sobre a relação entre a reversibilidade observada em termos de tempo material e as leis físicas, bem como as variações no “tique-taque” do relógio interno entre diferentes materiais. Os resultados se aplicam tanto a vidro quanto a plástico, e a equipe planeja explorar a medição do tempo material em cristais perfeitamente ordenados em busca de mais insights.

De acordo com Nature.

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