A explicação quântica da passagem do tempo

Claudio Macedo
19/11/2015

Passagem do tempo. Crédito: Pixabay / Creative Commons.
Passagem do tempo. [1]
Pesquisadores de instituições brasileiras e europeias [2] conseguiram um feito extraordinário na física. Eles elucidaram experimentalmente um enigma secular: a existência de um sentido preferencial de passagem do tempo (seta do tempo) em nível macroscópico, e a não percepção disso, em nível microscópico (quântico). Em trabalho, agora divulgado, os pesquisadores mostraram conclusivamente que também existe a seta do tempo num sistema quântico [3].

Nos filmes que assistimos no cinema ou televisão, logo perceberíamos que haveria algo errado, se eles fossem rodados para trás, afinal, numa situação dessas, poderíamos ver “uma xicara quebrada” ser naturalmente recomposta, o que é impossível na nossa experiência diária. Já em nível microscópico, até então, hipotéticos filmes feitos de eventos com partículas quânticas, poderiam ser rodados para trás e seriam igualmente possíveis.

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a chamada seta do tempo está associada com uma produção de entropia positiva no sistema. Utilizando ressonância magnética nuclear (RNM), os pesquisadores mediram a entropia produzida num sistema isolado de spins devido à aplicação de um campo magnético variável. O resultado foi que observaram, de forma pioneira, uma variação positiva da entropia do sistema [3].

A questão seguinte foi entender como a equação fundamental da mecânica quântica, a equação de Schrödinger, que é explicitamente invariante por inversão temporal, poderia levar a uma variação de entropia positiva. A resposta dos autores a esta pergunta é que a descrição dos processos físicos requer tanto as equações de movimento quanto as condições iniciais. A escolha de um estado de equilíbrio térmico inicial singulariza um valor particular da entropia, quebra a invariância de inversão temporal e, portanto, leva à seta do tempo [3].

A elucidação da origem quântica da seta do tempo certamente é um grande feito da ciência, e deverá contribuir fortemente para o desenvolvimento da termodinâmica em nível quântico, além de aplicações tecnológicas ligadas à computação quântica. [4]

[1] Crédito da imagem: geralt (Pixabay) / Creative Commons CC0. URL: https://pixabay.com/en/time-time-indicating-ball-clock-94990/.

[2] Instituições dos pesquisadores: Universidade Federal do ABC (Brasil), University of Vienna (Austria), Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (Brasil), Queen’s University (UK), Friedrich-Alexander-Universität (Alemanha) e University of York (UK).

[3] TB Batalhão et al. Irreversibility and the Arrow of Time in a Quenched Quantum System. Physical Review Letters 115, 190601 (2015).

[4] Post relacionado: O que é quântico em máquinas térmicas quânticas?

Como citar este artigo: Claudio Macedo. A explicação quântica da passagem do tempo Saense. URL: http://www.saense.com.br/2015/11/a-explicacao-quantica-da-passagem-do-tempo/. Publicado em 19 de novembro (2015).

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Claudio Macedo

Doutor em Física. Divulgador de Ciência. Professor da Universidade Federal de Sergipe (1976-2016).
Escreve sobre Temas Variados da Ciência no Saense.

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