O que é o tempo? Uma explicação simples

 

 

 Um relógio é um dispositivo familiar usado para medir o tempo. imagens de parceiros de arte, Getty Images

por Anne Marie Helmenstine, Ph.D.

Atualizado 07 de setembro de 2019

 

O tempo é familiar para todos, mas difícil de definir e entender. Ciência, filosofia, religião e artes têm diferentes definições de tempo , mas o sistema de mensuração é relativamente consistente.

Os relógios são baseados em segundos, minutos e horas. Embora a base dessas unidades tenha mudado ao longo da história, elas remontam à antiga Suméria. A moderna unidade internacional de tempo, a segunda, é definida pela transição eletrônica do átomo de césio . Mas o que exatamente é o tempo?

Definição Científica

O tempo é uma medida da progressão dos eventos. Tetra Images, Getty Images

Os físicos definem o tempo como a progressão dos eventos do passado para o presente no futuro. Basicamente, se um sistema é imutável, é atemporal. O tempo pode ser considerado a quarta dimensão da realidade, usada para descrever eventos no espaço tridimensional. Não é algo que possamos ver, tocar ou provar, mas podemos medir sua passagem.

A flecha do tempo

A flecha do tempo significa que o tempo se move do passado para o futuro, não na outra direção. Bogdan Vija / EyeEm, Getty Images

As equações da física funcionam igualmente bem se o tempo está avançando no futuro (tempo positivo) ou no passado (tempo negativo). No entanto, o tempo no mundo natural tem uma direção, chamada flecha do tempo . A questão de por que o tempo é irreversível é uma das maiores questões não resolvidas da ciência.

Uma explicação é que o mundo natural segue as leis da termodinâmica. A segunda lei da termodinâmica afirma que, dentro de um sistema fechado, a entropia do sistema permanece constante ou aumenta. Se o universo é considerado um sistema fechado, sua entropia (grau de desordem) nunca pode diminuir. Em outras palavras, o universo não pode retornar exatamente ao mesmo estado em que estava em um ponto anterior. O tempo não pode retroceder.

Dilatação do tempo

O tempo passa mais devagar para mover relógios. Garry Gay, Getty Images

Na mecânica clássica, o tempo é o mesmo em todo lugar. Relógios sincronizados permanecem de acordo. Contudo, sabemos pela relatividade geral e especial de Einstein que o tempo é relativo. Depende do quadro de referência de um observador. Isso pode resultar na dilatação do tempo , onde o tempo entre os eventos se torna mais longo (dilatado) quanto mais se viaja à velocidade da luz. Os relógios móveis correm mais lentamente que os relógios fixos, com o efeito se tornando mais pronunciado à medida que o relógio móvel se aproxima da velocidade da luz . Relógios em jatos ou em órbita registram um tempo mais lento do que os da Terra, as partículas de múon decaem mais lentamente ao cair, e o experimento de Michelson-Morley confirmou a contração do comprimento e a dilatação do tempo.

Viagem no tempo

Um paradoxo temporal da viagem no tempo pode ser evitado viajando para uma realidade paralela. MARK GARLICK / BIBLIOTECA FOTOGRÁFICA DA CIÊNCIA, Getty Images

Viajar no tempo significa avançar ou retroceder para diferentes pontos no tempo, assim como você pode se mover entre diferentes pontos no espaço. Avançar no tempo ocorre na natureza. Os astronautas da Estação Espacial Internacional avançam no tempo quando retornam à Terra e seu movimento mais lento em relação à estação.
 

A idéia de voltar no tempo , no entanto, apresenta problemas. Uma questão é causalidade ou causa e efeito. Voltar no tempo pode causar um paradoxo temporal. O "paradoxo do avô" é um exemplo clássico. De acordo com o paradoxo, se você viajar de volta no tempo e matar seu avô antes de sua mãe ou pai nascerem, poderá impedir seu próprio nascimento. Muitos físicos acreditam que a viagem no tempo para o passado é impossível, mas existem soluções para um paradoxo temporal, como viajar entre universos paralelos ou pontos de ramificação.

Percepção de tempo

O envelhecimento afeta a percepção do tempo, embora os cientistas discordem da causa. Tim Flach, Getty Images

O cérebro humano está equipado para rastrear o tempo. Os núcleos supraquiasmáticos do cérebro são a região responsável pelos ritmos diários ou circadianos. Mas neurotransmissores e drogas afetam as percepções do tempo. Produtos químicos que excitam os neurônios para que eles disparem mais rapidamente do que o normal aceleram o tempo, enquanto a diminuição da liberação de neurônios diminui a percepção do tempo. Basicamente, quando o tempo parece acelerar, o cérebro distingue mais eventos dentro de um intervalo. A esse respeito, o tempo realmente parece voar quando se está se divertindo.

O tempo parece diminuir durante emergências ou perigo. Cientistas da Faculdade de Medicina Baylor, em Houston, dizem que o cérebro não acelera, mas a amígdala se torna mais ativa. A amígdala é a região do cérebro que produz memórias. À medida que mais memórias se formam, o tempo parece prolongado.

O mesmo fenômeno explica por que as pessoas mais velhas parecem perceber o tempo como se movendo mais rápido do que quando eram mais jovens. Os psicólogos acreditam que o cérebro forma mais memórias de novas experiências do que as familiares. Como menos memórias novas são construídas mais tarde na vida, o tempo parece passar mais rapidamente.

O início e o fim dos tempos

Não se sabe se o tempo tem começo ou fim. Fotografia de Billy Currie, Getty Images

No que diz respeito ao universo, o tempo teve um começo. O ponto de partida foi 13.799 bilhões de anos atrás, quando o Big Bang ocorreu. Podemos medir a radiação cósmica de fundo como microondas do Big Bang, mas não há radiação com origens anteriores. Um argumento para a origem do tempo é que, se se estendesse para trás infinitamente, o céu noturno seria preenchido com luz das estrelas mais antigas.
 

O tempo vai acabar? A resposta a esta pergunta é desconhecida. Se o universo se expandir para sempre, o tempo continuaria. Se um novo Big Bang ocorrer, nossa linha do tempo terminará e uma nova começará. Em experimentos de física de partículas, partículas aleatórias surgem do vácuo, portanto, não parece provável que o universo se torne estático ou atemporal. Só o tempo irá dizer.

Pontos chave

• O tempo é a progressão de eventos do passado para o futuro.
• O tempo se move apenas em uma direção. É possível avançar no tempo, mas não para trás.
• Os cientistas acreditam que a formação da memória é a base da percepção humana do tempo.

Fontes

• Carter, Rita. O livro do cérebro humano . Editora Dorling Kindersley, 2009, Londres.
• Richards, EG Tempo de mapeamento: o calendário e sua história . Oxford University Press, 1998, Oxford.
• Schwartz, Herman M. Introdução à Relatividade Especial , McGraw-Hill Book Company, 1968, Nova York.