Um físico conseguiu observar experimentalmente o surgimento do tempo a partir de um sistema quântico completamente isolado, ao construir um chamado "miniuniverso". Este experimento aborda a questão fundamental de como o tempo pode existir se o universo não possui referências externas.
Estudo e Metodologia Experimental
Giovanni Barontini, físico experimental da Universidade de Birmingham, publicou um novo estudo em 11 de junho na revista Physical Review Research. Para realizar este experimento singular, ele utilizou uma nuvem de átomos extremamente frios para configurar seu miniuniverso. O sistema foi isolado de tal maneira que, assim como o universo, não havia um elemento externo que pudesse servir como referência temporal.
Barontini procedeu dividindo o sistema em duas porções e optou por negligenciar uma delas, designada como "setor escuro", a fim de provar que o tempo poderia originar-se inteiramente internamente ao sistema. Os resultados fornecem o primeiro exame prático sobre a razão pela qual o universo possui a dimensão temporal.
Contexto Teórico do Tempo
Este trabalho investiga um dilema que fascina a comunidade física há quase seis décadas. A equação de Wheeler-DeWitt, peça central da gravidade quântica — área dedicada a conciliar a teoria da gravidade de Einstein com a mecânica quântica —, modela o universo como um conjunto fechado, sem qualquer parâmetro de tempo externo. Isso levanta a dúvida sobre a origem da nossa percepção do tempo.
A teoria do tempo relacional sugere que o tempo não é uma propriedade primária da realidade, mas sim algo que surge das interações internas do universo, onde uma parte do sistema funciona como relógio para outra. Contudo, essa hipótese jamais havia sido verificada diretamente em um ambiente laboratorial.
A inspiração para Barontini surgiu de uma observação pessoal: ele viu seu filho brincar com kits de montagem, o que lhe fez pensar que o processo era análogo ao que ocorre em seus próprios laboratórios, onde criam pequenas réplicas da realidade usando condensados de Bose-Einstein.
Construção do Relógio Entrópico
Para simular um universo autossuficiente, Barontini confinou o condensado em uma armadilha e o separou ao meio com um feixe fino de laser. Ele monitorou cuidadosamente uma metade, denominada "setor brilhante", enquanto intencionalmente ignorava a outra, o "setor escuro".
Os átomos no setor brilhante oscilavam periodicamente dentro da armadilha, ultrapassando e voltando através da barreira. Barontini nomeou os momentos em que os átomos invadiam o setor brilhante como "Big Bang" e os momentos de esvaziamento como "Big Crunch", termo associado a uma teoria de colapso final do universo.
Posteriormente, ele rastreou a transferência de entropia — métrica de desordem ou dispersão de energia no sistema — entre as duas metades durante a travessia dos átomos. Em vez de depender do tempo do laboratório para sequenciar os eventos, ele estabeleceu um "tempo entrópico", um relógio definido exclusivamente pelo fluxo de entropia entre as duas metades do sistema: o tempo progredia quando havia troca de entropia e parava na ausência dela.
Resultados Surpreendentes do Experimento
O aspecto mais notável para Barontini foi a coerência com que todos os elementos se alinharam. O tempo entrópico interno organizou os acontecimentos no setor brilhante de maneira previsível, espelhando a ordem observada no experimento. Este trabalho constitui uma validação prática de conceitos discutidos na cosmologia quântica e termodinâmica há décadas. Embora não seja uma declaração categórica de que o tempo é uma ilusão, representa a primeira vez que tais ideias são submetidas a um teste quantitativo e direto em laboratório.