Busca Quântica pela Origem do Tempo não Revela Distinção entre Passado e Futuro

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Em busca da fonte do tempo, os físicos da Universidade de Surrey Thomas Guff, Chintalpati Umashankar Shastry e Andrea Rocco examinaram o que eles compararam a uma banheira quântica quente sob o infinito trecho da eternidade.

Não importa o quanto tentemos, não conseguimos lembrar o que acontecerá amanhã — e os físicos ainda não sabem o porquê.

Eles não encontraram o que esperavam, mas confirmaram que o tempo pode fluir para trás tão facilmente quanto avança dentro do reino da mecânica quântica. Apesar disso, suas descobertas podem eventualmente ajudar a explicar por que a física insiste na existência da história.

Por que a Física não Favorece o Passado ou o Futuro

Em termos técnicos, a física é amplamente simétrica quando se trata de tempo. Embora nunca possamos testemunhar um ovo se desfazer ou um carvalho se transformar em uma bolota, as leis fundamentais da maioria dos processos oferecem pouca orientação sobre se uma equação deve enfrentar o passado ou o futuro.

Ovos quebrados não se quebram repentinamente, mas as leis da física não se importam com uma direção no tempo. (Melani Sosa/Unsplash)

Não faltam lugares para procurar respostas sobre por que o passado permanece fixo. Por exemplo, cosmólogos estudaram como o Universo se expande de um estado de baixa para alta entropia. Físicos quânticos consideraram se o crescente emaranhamento de uma partícula com seu ambiente poderia desempenhar um papel. No entanto, até agora, nenhuma explicação clara surgiu sobre o motivo pelo qual a dimensão do tempo mantém tal coesão.

Guff, Shastry e Rocco especularam que as equações quânticas de movimento podem conter um mecanismo que impede um sistema de retornar a um estado passado, agindo como uma catraca para garantir que as leis do sistema não se movam para trás.

Modelagem do Tempo com Cadeias de Markov

Eles usaram uma aproximação matemática chamada cadeia de Markov para modelar partículas aquecidas em um recipiente aberto. Nessa estrutura markoviana, onde o sistema não tem memória além do presente, cada estado quântico dependeria apenas do estado imediatamente anterior. Isso poderia levar a uma progressão unidirecional em direção ao futuro ou a uma oscilação que poderia facilmente reverter a direção.

Apesar de examinar minuciosamente suas equações, a equipe não encontrou nenhuma indicação de que a simetria de reversão do tempo conflitava com a atividade quântica, sugerindo que a “memória” do sistema não mostrava preferência pelo passado ou futuro.

Esquema de reversão do tempo em um sistema quântico mostrando o sistema e o ambiente se movendo para frente e para trás no tempo. (Guff et al., Scientific Reports, 2025)

“Nossas descobertas sugerem que, embora nossa experiência cotidiana nos diga que o tempo só avança, simplesmente não temos consciência de que a direção inversa também era possível”, diz Rocco.

Tempo Quântico vs. Tempo Cotidiano

Embora o tempo possa flutuar para frente e para trás no nível quântico, ele certamente não se comporta dessa forma em nosso mundo cotidiano. Um banho quente de verdade sob o céu noturno, por exemplo, sempre esfriará conforme o calor se dissipa no universo em constante expansão.

Os pesquisadores enfatizam que suas descobertas não contradizem as leis da termodinâmica. Algumas leis físicas são realmente irreversíveis. No entanto, mesmo que a seta do tempo virasse no nível quântico, o sistema ainda esfriaria como esperado, o que implica que a termodinâmica não favorece inerentemente uma direção sobre a outra no reino quântico.

Se isso for verdade, nossa percepção do tempo como uma via de mão única pode ser apenas um lado de um quadro maior — espelhado por uma segunda linha do tempo do outro lado do Big Bang, onde a expansão cósmica e o aumento de energia se desenvolvem a partir de um estado quântico que “lembra” o futuro tão facilmente quanto o passado.

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