Como o tempo funciona? Entenda teorias e o que gênios descobriram

É incrível pensar no progresso que os seres humanos fizeram na compreensão do tempo desde o século passado. Passamos de antigos relógios de sol para modernos relógios atômicos. Hoje, podemos acompanhar a passagem de 1 segundo mais de perto do que nunca, mas o tempo continua sendo um tópico extremamente complexo. Graças a cientistas visionários nos aproximamos cada vez mais de desvendar os segredos desse que dizem ser o "senhor de tudo".

Medição do tempo está se tornando cada vez mais precisa.Fonte:  Pixabay 

O tempo para Newton

Fonte:  Pixabay/Reprodução 

Isaac Newton, no século XVII,  criou a tese de que o tempo é como uma flecha disparada de um arco, viajando em linha reta e direta e nunca se desviando de seu caminho. Para ele, um segundo tinha a mesma duração em qualquer lugar do universo e nada tinha velocidade constante, nem mesmo a luz. Assim ele supôs que se a velocidade da luz podia variar, o tempo devia ser constante, passando de um segundo para o próximo, sem diferença de duração.

O tempo para Einstein

Fonte:  Pixabay/Reprodução 

Albert Einstein, em 1905, afirmou que a velocidade da luz não varia, sendo uma constante que viaja a cerca de 299.792 quilômetros por segundo. Para ele, o tempo – a quarta grandeza do universo – era mais como um rio, vazando e fluindo, dependendo dos efeitos da gravidade e do espaço-tempo. O tempo aumentaria e desaceleraria em torno dos corpos com diferentes massas e velocidades e, portanto, um segundo na Terra não teria a mesma duração em todo o universo.

Mas se a velocidade da luz fosse realmente uma constante, seria preciso uma variável para alterar grandes distâncias pelo universo. Com sua expansão, bem como planetas e galáxias movendo-se em uma escala gigantesca, algo precisaria ceder para permitir essas flutuações – o tempo. E depois de uma breve passagem dele, a teoria se provou totalmente precisa.

Provando a dilatação do tempo

Em outubro de 1971, os físicos JC Hafele e Richard Keating colocaram quatro relógios atômicos de césio em aviões para voar ao redor do mundo, primeiro para o leste e depois para o oeste. De acordo com a teoria de Einstein, quando comparados com relógios atômicos em terra, os relógios no céu seriam cerca de 40 nanossegundos mais lentos após sua viagem para o leste e cerca de 275 nanossegundos mais rápidos após viajar oeste, devido aos efeitos gravitacionais da Terra na velocidade dos aviões.

O estudo foi publicado em 1972 na revista Science e, incrivelmente, os relógios registraram uma diferença ao viajar para o leste e oeste ao redor do mundo: cerca de 59 nanossegundos mais lento e 273 nanossegundos mais rápido, respectivamente, em comparação com o Observatório Naval dos EUA em Washington, DC, onde estava o relógio em terra. Então, Einstein estava correto em sua teoria da dilatação do tempo e ficou provado que o tempo de fato flutuou pelo universo.

Teorias sobre o tempo

Newton e Einstein concordaram em algo: o tempo avança. Até o momento não há evidência de nada no universo que seja capaz de se esquivar do tempo e se mover para a frente e para trás à vontade. Tudo se move para frente no tempo, seja em um ritmo regular ou ligeiramente deformado ao se aproximar da velocidade da luz.

Existem várias teorias sobre o tema. Uma delas é a segunda lei da termodinâmica, que afirma que tudo no universo quer passar da entropia baixa para a alta ou da uniformidade para a desordem. Começou com o Big Bang, que é a “flecha do tempo”.

O astrônomo britânico Arthur Eddington sugeriu que o tempo não era simétrico: “Se, conforme seguimos a flecha, encontramos cada vez mais o elemento aleatório no estado do mundo, então a flecha aponta para o futuro; se o elemento aleatório diminuir, a flecha aponta para o passado”, escreveu em 1928.

Outra teoria sugere que a passagem do tempo se deve à expansão do universo: à medida que o universo se expande, puxa o tempo com ele, pois o espaço e o tempo estão ligados como um só. Mas isso significaria que, se o universo atingisse um limite teórico de expansão e começasse a se contrair, o tempo se inverteria.

Relógios atômicos

Algo é certo: cada vez somos capazes de medir o tempo com mais precisão. Antes usávamos apenas o tempo dinâmico, baseado na rotação da Terra, dividindo 1 dia em 24 horas, 1 hora em 60 minutos e 1 minuto em 60 segundos, mas a Terra não gira uniformemente. Foram introduzidos anos bissextos para aumentar a precisão, mas essa não é uma medição exata.

Já o tempo atômico – o mais preciso até hoje – depende da transição de energia dentro de um átomo de um determinado elemento, geralmente o césio. Assim, o tempo pode ser medido com a perda de apenas uma pequena porção de 1 segundo em 1 milhão de anos. Um segundo agora é definido como 9.192.631.770 transições dentro de 1 átomo de césio, segundo a revista Scientific American.

Futuro pontual

Relógios de estrôncio prometem alcançar o dobro de precisão, e um projeto experimental baseado em átomos de mercúrio carregados poderia reduzir ainda mais as discrepâncias  na medição do tempo: para menos de 1 segundo perdido ou ganho em 400 milhões de anos.