O tempo não existe

Nessa palestra de 2012, o físico Carlo Rovelli, considerado o “novo Stephen Hawking” por sua determinação em simplificar a física quântico e...

Nessa palestra de 2012, o físico Carlo Rovelli, considerado o “novo Stephen Hawking” por sua determinação em simplificar a física quântico e sua expressivas vendas de livros, explica porque o tempo não existe.

Tempo. O tempo não existe. Tenho 15 minutos para convencê-lo disso. Tome dois relógios. Espero que seja melhor que estes relógios de bolso antiquados do meu avô. Um pouco mais preciso, está bem?

Certifique-se de que eles mostrem o mesmo tempo. Eles mostram o mesmo tempo, o mesmo que aqui, por volta das 2:45. Agora, tente levantar um deles e baixar o outro. Mantenha-os assim por um tempo: um, dois, três. Depois, reúna-os e veja o que eles mostram. Se os relógios forem um pouco mais precisos do que estes, eles não mostram mais o mesmo tempo.

O relógio se mantém mais alto lê mais rápido, e o relógio se mantém mais baixo lê mais lento. Isto é um fato. 

Obviamente, com relógios como estes, não é muito fácil ver isso. Eles não são suficientemente precisos. No entanto, hoje em dia existem relógios extremamente precisos. Esse é um deles. É o relógio atômico Boulder no Colorado, um daqueles que são usados para fixar a hora oficial nos EUA. Temos relógios semelhantes na Itália, em Florença, muitos. 

Há também versões menores, mais comerciais, que são boas o suficiente para observar este efeito. Elas estão em caixas pequenas. Se você pegar uma e colocá-la em baixo, e colocar outra em cima, quando você as reúne novamente, elas não aparecem mais ao mesmo tempo. O tempo sobe mais rápido, e desce mais devagar. É um fato. 

Por exemplo, imagine que você tem um irmão gêmeo, você tem a mesma idade, vocês cresceram juntos. Imagine que seu irmão vai viver nas montanhas, e você vai viver junto ao mar. Se muito mais tarde você se encontrar novamente, seu irmão será mais velho, e você será mais jovem do que ele.

Não são apenas os relógios que são influenciados pela força do campo gravitacional, mas todos os fenômenos ligados ao tempo. Envelhecimento, a velocidade de nossos pensamentos, uma flor que desabrocha. Tudo. Um pêndulo oscilante. O tempo sobe mais rápido, e desce mais lentamente.

Veja, quando no início dos anos 1990, os primeiros satélites para GPS foram enviados em órbita, para os dispositivos de navegação por satélite que temos em nossos carros para nos dizer onde estamos, os físicos disseram aos engenheiros: 

“Cuidado, lá em cima, nos satélites, o tempo vai mais rápido”. 

Para funcionar, o dispositivo precisa receber mensagens de um satélite. Nos satélites, há um relógio. O relógio anda mais rápido do que o que esperaríamos aqui embaixo, portanto, eles precisariam levar isso em conta. Os engenheiros disseram: “Ah, está bem”. Entretanto, todo o projeto era, e é, um projeto dos militares americanos. O GPS é operado pelas forças armadas americanas. Assim, à frente do projeto estavam os generais americanos. Os generais americanos eram generais do exército. Quando foi dito que o tempo passa mais devagar, mais rápido, etc., a resposta deles foi: “O tempo vai mais devagar? Mais rápido? Eu não acredito nisso”. Assim, os primeiros satélites foram enviados com um sistema duplo que poderia funcionar levando-se este efeito em conta ou não.

A versão que não levava este efeito em conta não funcionava. O GPS não funcionaria se não levasse em conta o fato de que lá em cima o tempo passava mais rápido. Portanto, mesmo os generais americanos não podiam ter outra escolha senão estarem convencidos de que o tempo passava mais rápido lá em cima. 

O que isto significa? Significa que o tempo não é o que nós imaginamos que seja. Não podemos pensar em um tempo único que flui o mesmo em todos os lugares. De alguma forma, precisamos pensar que mais para cima, mais para baixo, mais para a direita, mais para a esquerda, para quem se move mais lentamente, para quem se move mais rápido, o tempo passa a velocidades diferentes. Precisamos mudar a forma como vemos o mundo, de um único relógio batendo a hora, para muitos relógios, cada um com seu próprio tempo. O mundo é um coro desses relógios que andam em diferentes velocidades. Estranho e difícil. Mas se você pensar bem, não é a primeira vez que mudamos a forma como vemos o mundo, não é mesmo? A Terra é plana ou redonda? Esta sala, está parada ou está em movimento? Está estacionária. Não, nós sabemos que está se movendo, viajando muito rápido ao redor do sol. (Hesitação)

Uma andorinha vem de outra andorinha, sua mãe era uma andorinha, sua avó, e assim por diante, andorinha, andorinha, andorinha, andorinha. Eu nasci de um ser humano, que nasceu de outro ser humano, de outro ser humano. Portanto, é impossível eu e uma andorinha compartilharmos os mesmos ancestrais. 

Não é o caso. Nós e as andorinhas temos os mesmos antepassados, ancestrais comuns.

 Então, de que se trata tudo isso? Nós tendemos a desenvolver idéias simples e naturais sobre o mundo que estão erradas. Não porque elas não são adaptáveis às nossas vidas. Elas são adaptáveis às nossas vidas, de fato é esse o caso; elas se referem, são boas em nossa escala. Elas não são mais boas quando olhamos para a vida, não numa escala de 10, 100 ou 1.000 anos, mas em uma escala de milhões de anos, ou quando pensamos no que acontece muito longe, com objetos muito rápidos, muito pequenos, ou muito grandes. Há um exemplo que eu realmente gosto e penso que é útil para entender o tempo, que é sobre alto e baixo, certo? As coisas caem de alto para baixo. Isso é alto, e isso é baixo. É uma das estruturas básicas do mundo como nós o vemos. Nós organizamos nosso mundo em termos de alto e baixo, certo? Então, no universo, há altos e baixos. Certo? Uma direção universal, que é mais alta ou mais baixa. Isto não é inteiramente verdade.

O que é alto aqui é baixo em Sydney. Além disso, se deixarmos a Terra, não há realmente alto e baixo. Astronautas, nós vimos as imagens, eles se movem em qualquer direção. 

A noção de alto e baixo não existe lá fora no universo; é uma noção apropriada apenas aqui para nós.

É conveniente e útil organizar fenômenos ao nosso redor, mas se torna inútil e sem sentido no momento em que deixamos nosso planeta e vamos à lua, como fizeram nossos astronautas. Em todos esses casos, achamos que nossa maneira simples de olhar o mundo está errada e as coisas são um pouco mais complicadas. O bom é que em todos estes casos, incluindo o tempo - estou voltando ao tempo - hoje em dia, é fácil pensar que a Terra é redonda, e que fora dela não há alto ou baixo. Já vimos as fotos tiradas pelos astronautas da Apollo 11 a caminho da Lua. 

A Terra é redonda. Mas nós já sabíamos disso antes. Alguns de nós já sabíamos que a Terra era redonda, certo? Aristóteles sabia, Anaximandro sabia que a Terra era redonda e voava. 

A Terra está em movimento. Agora nós a vimos do além, mas Galileu e Copérnico a deduziram sem necessidade de vê-la. Darwin não viu a mudança de espécie; ele a deduziu. Como eles deduziram estas coisas? Simplesmente começando pelo que sabemos sobre o mundo, observando e reunindo fatos conhecidos, e percebendo que os fatos conhecidos podem ser melhor compreendidos se mudarmos nossa concepção da estrutura do mundo, nossa maneira de ver o mundo. Desta forma, todas estas pessoas vieram a entender algo novo, algo crucial. O fato de que o tempo vai mais lento para baixo e mais rápido para cima, que hoje observamos: só precisamos comprar aqueles relógios muito precisos, e qualquer um pode ver que é o caso. 

Foi entendido antes de ser observado, por Einstein, há quase 100 anos, há 97 anos, em 1915, que estava simplesmente tentando esclarecer as idéias da física do mundo de sua época. Por um lado, Einstein tinha a teoria de Newton, as grandes teorias da mecânica; por outro, ele tinha o eletromagnetismo. Esforçando-se em combinar estas duas coisas para ter uma imagem coerente do mundo, ele percebeu que o tempo não passa ao mesmo ritmo para todos, que há muitas vezes diferentes, que o tempo passa a ritmos diferentes. 

Isto foi há 100 anos. A mesma coisa está acontecendo hoje. Porque, hoje, estamos novamente na mesma situação. Hoje, temos a grande herança das belíssimas teorias de Einstein, que, durante um século, descobrimos que funcionam perfeitamente. Nós as confirmamos, vimos que existem buracos negros, etc. Paralelamente, ao longo do século XX, a mecânica quântica foi avançando. Esta manhã ouvimos Marco nos falar do mundo da física das partículas, tudo em termos de mecânica quântica, uma notável teoria do movimento, mas que não funciona bem com as teorias de Einstein, com relatividade geral. Assim, a ciência tentou mais uma vez com tentativas de usar o que sabemos para tentar obter maior discernimento. 

Em 1963, dois brilhantes cientistas americanos, Joe Wheeler, o homem na foto em preto e branco, e Bryce DeWitt, o homem na foto colorida, simplesmente pegaram a equação geral da relatividade de Einstein, as teorias de Einstein e a mecânica quântica, e as juntaram e escreveram uma equação que Wheeler chamou de “Equação de DeWitt”, e Dewitt de “Equação de Wheeler”, e todos os outros, um pouco fartos, “Equação de Wheeler-DeWitt”. É aquela ali, mas não vou entrar em detalhes.

Uma equação que, para começar, era muito confusa. Foi muito estudada, e hoje continuamos a estudá-la. Hoje, a teoria foi desenvolvida, e podemos escrevê-la com mais precisão, e podemos compreender melhor seu significado. É nisso que eu trabalho. Esta equação tem uma característica que era impressionante na época, e deixou todos de boca aberta. Esta equação foi criada reunindo tudo o que sabemos sobre o mundo de uma ponta a outra. Ela tem a característica que se segue. Todas as equações, se você se lembrar de algo da física escolar, todas as importantes equações fundamentais da física de Galileu a Newton, Maxwell, Einstein, e assim por diante, elas dizem como as coisas mudam com o tempo - de volta ao tempo novamente - e assim todas elas têm “t”, tempo, nelas, seja velocidade ou aceleração, mudanças no tempo, há sempre tempo nas equações. 

Esta equação aqui não tem tempo, a variável “tempo” foi deixada de fora, desapareceu, não está lá.

É como se tentasse escrever tudo o que sabemos sobre o mundo, o tempo não está mais lá. O que isto significa? Isso é o que tentarei explicar nos quatro minutos restantes. Se você me ouvir com atenção, espero poder esclarecer o que significa escrever uma equação para descrever o mundo sem tempo. Voltemos à física mais simples. A primeira coisa que aqueles que se inscrevem na física estudam é como um pêndulo se move, por exemplo, ou algo mais que se move. É preciso descrever como sua posição muda com o tempo. Portanto, precisamos medir a posição e o tempo com um relógio, certo? Olhamos a posição e o que o relógio lê, fazemos um gráfico, e escrevemos uma equação que descreve como a posição muda com o tempo. Mas, aqui, não estamos observando o tempo; aqui, estamos olhando para a posição do ponteiro, certo? O ponteiro está se movendo, e isto está se movendo. Estamos apenas descrevendo como esta posição se desloca quando a posição da mão se desloca. E se você pensar nisso, é o que sempre fazemos. Descrevemos sempre algo em função de alguma outra coisa. Os relógios são apenas coisas entre outras que se movem, mas que têm a característica de todos se moverem juntos... mais ou menos todos juntos. O que isso significa? 

Significa que podemos passar sem tempo e apenas falar em termos de como o pêndulo se move em função da posição da mão. Em vez de dizer: “Acordei às 8 desta manhã”, eu poderia dizer que acordei quando o sol estava em uma determinada posição, que comecei a falar no momento em que as luzes se apagaram, etc., etc., sem nenhuma referência ao tempo. Tomemos “alto” e “baixo”, por exemplo. Eu poderia dizer que isto é alto, e isto é baixo, ou eu poderia evitar mencionar “alto” ou “baixo”. Eu poderia dizer que isto está na direção daquela luz brilhante ali, e isto está na direção do círculo vermelho debaixo de mim. 

Se eu estou na Terra, eu complico a vida. Mas se eu for um astronauta em uma cápsula e disser ao meu amigo: “Ei, Anderson, você poderia me passar aquele relógio lá em cima?” ele responderá: “Onde é lá em cima?” 

Mas se eu disser “aquele na direção do tapete vermelho” em vez disso, ele responderá: “Oh, aquele na direção do tapete vermelho”. Portanto, a noção de alto ou baixo não tem sentido quando deixamos a Terra. Bem, a noção de tempo se torna sem sentido, desaparece, assim que eu saio do espaço normal e entro em um onde tenho que usar a gravidade quântica, esta equação aqui.

E onde fica esse espaço? Onde as coisas são extremamente grandes ou extremamente pequenas: onde ainda estamos sem idéias claras sobre o mundo. Se observarmos o extremamente pequeno, observarmos numa escala extremamente pequena, espaço, o próprio espaço flutua, picos, é como um mar tempestuoso, mas o que é, é o espaço-tempo no extremamente pequeno, como se o tempo saltasse. Estes dois relógios, cada um tecendo seu próprio caminho a uma velocidade diferente, nos menores dos lugares, avançam e retrocedem, se movem, etc. Nesta escala extremamente pequena, nossa noção de tempo não é mais boa, não é mais útil, não funciona mais bem. Portanto, temos que redescrever o mundo em termos dessas variáveis, uma a uma, sem referência ao tempo, como se tivéssemos muitos relógios que haviam perdido os ponteiros, e só pudéssemos ver como um se move em relação ao outro.

Imagine, para lhe dar uma idéia, como pensamos o mundo como uma combinação de coisas que se movem, que mudam, que dançam, todas juntas, a tempo de um maestro de uma orquestra que dá o ritmo: 1, 2, 1, 2 ... todas juntas ... 1, 2. Este quadro não funciona mais para o pequeno. No extremamente pequeno, não há batida única para todos, e o mundo é como se fosse uma dança de cada microelemento com seu vizinho, mas não de todos juntos. Qual é a moral de toda esta história? 

O tempo é um conceito útil, ele organiza nossas experiências diárias, mas não é um conceito fundamental. 

Assim como “alto” e “baixo” são conceitos muito úteis, mas não funcionam mais quando deixamos nosso ambiente cotidiano. Isto é verdade para muitas coisas. 

É isso que eu adoro na ciência. O que a ciência nos ensina é que nossa imagem do mundo, nossa percepção do mundo, é muitas vezes errada, limitada, funcionando apenas em nosso ambiente habitual. A raça humana é como alguém nascido em uma pequena cidade onde todos se comportam da mesma maneira, até que partem e dizem: “Ah, mas há mais”. Podemos comer coisas diferentes, dizer coisas diferentes, falar línguas diferentes, ter idéias diferentes. A humanidade deixa para trás a pequenez de seus pensamentos e descobre que tudo é diferente: as espécies se transformam de uma para outra, “alto” e “baixo” não são reais, o tempo não é o que parece. O mundo é maior, mais belo, mais diverso e mais estimulante do que parece à primeira vista, esta coisa, um pouco banal, com “alto” e “baixo”, com pessoas que se movem, e rochas que caem. É muito mais rico. E para entender isso, temos pouca necessidade de conhecimentos antigos. 

O conhecimento antigo, todo conhecimento antigo, o que nossos antepassados nos ensinaram, realmente só se aplica aqui. Se olharmos um pouco mais além, isso não é mais válido. Como foi dito no primeiro vídeo de hoje, o universo é infinito. Nascemos em um pequeno, pequeno canto dele, temos idéias que se aplicam apenas a este pequeno, pequeno canto, quando então começamos a olhar um pouco mais para o campo. Acho que o que descobrimos a cada passo – e estou concluindo – é muito mais extenso, mais bonito, mais complexo, do que qualquer uma das idéias que nossos antepassados nos falaram, ou que nossas mães e nossos pais nos ensinaram. E esta beleza que nos invade, este mistério que sempre está diante de nós ao qual temos acesso, passo a passo, pouco a pouco, mas que permanece para sempre sem limites, nos atrai, nos fascina e queremos vê-lo. Isto, para mim, é ciência.

Obrigado.

 
Fonte: YouTube (Canal TedxTalk)
Visto no Brasil Acadêmico