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nov 06

Física: Derivando a Flecha do Tempo

A Equação de Wheeler-DeWitt, a qual descreve o estado quântico do Universo como um todo, incluindo tanto os estados gravitacionais como os não gravitacionais.

A Equação de Wheeler-DeWitt, a qual descreve o estado quântico do Universo como um todo, incluindo tanto os estados gravitacionais como os não gravitacionais.

 

As leis da física não têm uma direção preferida para o tempo, a menos que levemos em conta os conceitos da ‘cosmologia quântica’.

A humanidade tem lutado há muito tempo para entender a natureza do tempo. No último século os físicos ficaram chocados ao descobrir que a flecha do tempo não pode ser derivada a partir das leis da física, uma vez que estas parecem ser perfeitamente simétricas. Para cada solução do tempo t, parece haver uma solução igualmente válida para -t (exceto em poucas situações que invocam a força fraca, cujo cenário a simetria é mais complexa, envolvendo outras entidades como carga, paridade e tempo).

A linha do tempo do Universo desde o Big Bang

A linha do tempo do Universo desde o Big Bang. O tempo só tem uma direção?

Flechas do Tempo, o que são?

A primeira vista isto nos parece enigmático. Mas, depois de alguns anos de reflexão, a maioria dos físicos passa a concordar que é perfeitamente possível que existam leis simétricas que dão origem a fenômenos assimétricos. Os físicos têm identificado uma coleção de tais fenômenos assimétricos que representam as “flechas do tempo”, disse Claus Kiefer do Instituto de Física Teórica em Colônia, Alemanha.

Talvez a mais famosa das flechas seja a ‘flecha do tempo termodinâmica’ na qual a entropia de um sistema fechado sempre cresce. Mas existe também uma ‘flecha do tempo da mecânica quântica’ na qual a direção preferida do tempo está determinada pela ‘decoerência quântica‘ e uma ‘flecha gravitacional’ na qual a direção preferida está determinada pelo colapso gravitacional.

“O que é peculiar é o fato de que a direção do tempo nos fenômenos é permance sempre a mesma”, disse Kiefer. É quase como se a flecha do tempo estivesse predeterminada de alguma forma. “A questão gerada pela presença de todas estas ‘flechas do tempo’ é se existe uma ‘flecha mestra’ comum por trás de todas as demais flechas”, questiona Kiefer.

Há uma lei mestra que rege as Flechas do Tempo?

Qual seria a lei mestra responsável? A conjectura de Kiefer é que a direção do tempo surge quando se aplica a mecânica quântica no Universo em seu conjunto. Este ramo da ciência é conhecido como ‘cosmologia quântica’.

No centro desta idéia está a equação de Wheeler-DeWitt que descreve o estado quântico do Universo como um todo, incluindo tanto os estados gravitacionais como os não gravitacionais.

Esta equação não contém nenhum parâmetro que seja equivalente a nossa noção clássica de tempo. Na formulação de Wheeler-DeWitt, o espaço-tempo não existe em um sentido clássico e as partículas não têm trajetórias tradicionais neste espaço-tempo, assim como as partículas não têm trajetórias tradicionais na mecânica quântica comum. Em lugar disto, toda a informação sobre o Universo está codificada em sua função de onda.

Então, como poderia surgir uma flecha do tempo? Embora o Universo tenha sido considerado como homogêneo em primeiro grau, não há uma direção do tempo preferida, disse Kiefer. Mas demonstra que quando se têm em conta as pequenas faltas de homogeneidade, a simetria surge nesta função de onda.

Kiefer até diz que com uma pequena elaboração, esta idéia poderia ser aplicada a uma flecha do tempo dentro do multiverso.

Como comprovar?

O que a tese falha em atingir, entretanto, está em proporcionar uma forma de provar suas idéias. Não há forma de determinar experimentalmente se a formulação de Wheeler-DeWitt é realmente a origem da ‘flecha do tempo’.

Obviamente, esta é uma ‘falha comum’ na maior parte de idéias sobre a ‘cosmologia quântica’ (para não mencionarmos também a cosmologia em geral). Até que os físicos encontrem uma forma de podar suas idéias com os dados experimentais, comprovações e medições, nós podemos simplesmente maravilhar-nos com a sua prodigiosa criatividade.

Fontes

ArXiv.org: Can the Arrow of Time be understood from Quantum Cosmology? por Claus Kiefer

Technology Review Blog: Deriving the Arrow of Time

7 comentários

1 menção

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  1. Carlos

    Ao passo de tudo que evoluímos até hoje, desde as carvernas, tem a ver com a capacidade de observar e modelar e criar à partir de coisas simples. Mesmo algo complexo, é apenas um amontoado de coisas simples. Teorias hoje que parecem incapazes de se provar amanhã será algo tão comum quanto a eletricidade. Não é que não consigamos provar hoje, apenas estamos aprendendo como não fazer algo, rsrs.

  2. Rosana C L Mendonça

    Penso que quando pessoas estão em uma mesma frequência de ENERGIA: Consegue-se captar SIM! Para melhorar isto é preciso: Mudar hábitos de alimentação, se isolar para REABASTECER e não praticar atos Sexuais!!! Está pensando que é fácil? POis, e não é?

  3. frederico gama abreu

    A teoria de tudo , que Albert Einstein nao a concluiu nao seria essa (GxE=MC2)? fredy.

    1. ROCA

      A Teoria de Tudo é muito, muito maior e mais complexa que isso. “Uma Teoria de Tudo, ou teoria do todo, ou ainda teoria unificada ou unificadora, expressão mais simples para Teoria da Grande Unificação, ou TGU (ou ToE por suas iniciais em inglês), , é uma teoria científica hipotética que unificaria, procuraria explicar e conectar em uma só estrutura teórica, todos os fenômenos físicos (juntando a mecânica quântica e a relatividade geral) num único tratamento teórico e matemático.”. Leia mais aqui para conhecer: http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_de_tudo

  4. Mirian Martin

    Os nossos próprios pensamentos, sim, pode ir na direção do futuro. Mas e quando captamos pensamentos alheios passados?

    Humm… Você teria que me dar uma aula até eu entender, mas…

    Em um Eletroencefalograma você tem os sinais eletromagnéticos, porque dificilmente deixamos de pensar. Pode ser de baixa energia, mas é uma coisa mensurável. Não só mensurável, como “utilizável” na neurociência atuallmente para mover braços mecânicos, por exemplo.

  5. Mirian Martin

    Mas se você pensar que somos energia, que nossos pensamentos e atividade cerebral é energia, acho que também podemos dizer que funcionamos o tempo todo em ondas – por isso às vezes o nosso “espaço vital” é maior ou menor, dependendo de quem está próximo, se é na mesma frequência que as nossas ondas ou não.
    Então, algumas pessoas são capazes perceber o que acontecem com outras ha quilômetros de distância, ou em tempos passados, ou prever o futuro. Ou até mesmo adivinhar o pensamento de uma pessoa próxima.
    Eu só não consegui fazer a equação disso tudo! 🙂 🙂

    1. ROCA

      Mas nossos pensamentos são regidos pela ‘flecha do tempo’ do Universo, e ao que tudo indica, em uma só direção 😉 —> para o futuro!
      .
      Embora os pensamentos fluam como sinais eletromagnéticos, ainda não temos tecnologia para lê-los e interpretá-los. Além disso são sinais de baixa energia.

  1. Big Bang? Não! Grande Explosão? Não! O Universo começou com o “Grande Silêncio” » O Universo - Eternos Aprendizes

    […] com o tempo. Quando o Universo esfriou, uma direção se estabeleceu em algo que nos referimos como a flecha do tempo. Explorando essa transição no laboratório, Mielczarek acha que pode trazer pistas de que o […]

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