The earliest time measurements were observations of cycles of the natural world, using patterns of changes from day to night and season to season to build calendars. More precise time-keeping, like sundials and mechanical clocks, eventually came along to put time in more convenient boxes. But what exactly is it that we’re measuring? Is time something that physically exists, or is it just in our heads? At first the answer seems obvious— of course time exists; it constantly unfolds all around us, and it’s hard to imagine the universe without it.
As primeiras mensurações de tempo foram observações dos ciclos existentes na natureza, usando os padrões de mudança do dia para a noite e de estação para estação para criar calendários. Uma contagem mais precisa do tempo, como a dos relógios de sol e relógios mecânicos, acabaram surgindo e colocando o tempo em caixas mais convenientes. Mas o que exatamente estamos mensurando? Será que o tempo é algo que existe fisicamente ou que está apenas em nossa mente? A princípio, a resposta parece óbvia. Claro que o tempo existe. Ele constantemente se desdobra ao nosso redor, e é difícil imaginar o universo sem ele.
But our understanding of time started getting complicated thanks to Einstein. His theory of relativity tells us that time passes for everyone, but doesn’t always pass at the same rate for people in different situations, like those travelling close to the speed of light or orbiting a supermassive black hole. Einstein resolved the malleability of time by combining it with space to define space-time, which can bend, but behaves in consistent, predictable ways.
Mas nossa compreensão do tempo começou a ficar complexa graças a Einstein. Sua Teoria da Relatividade afirma que o tempo passa para todos, mas nem sempre passa na mesma velocidade para pessoas em situações diferentes, como aquelas que viajam quase à velocidade da luz ou que orbitam um buraco negro supermassivo. Einstein resolveu a maleabilidade do tempo combinando-o com o espaço e descrevendo o espaço-tempo, que pode se dobrar, mas se comporta de forma consistente e previsível.
Einstein’s theory seemed to confirm that time is woven into the very fabric of the universe. But there’s a big question it didn’t fully resolve: why is it we can move through space in any direction, but through time in only one? No matter what we do, the past is always, stubbornly, behind us. This is called the arrow of time.
A teoria de Einstein parecia confirmar que o tempo está entrelaçado no próprio tecido do espaço. Mas existe uma grande pergunta à qual essa teoria não respondeu totalmente: por que podemos nos mover em qualquer direção pelo espaço, mas em apenas uma direção pelo tempo? Não importa o que façamos, o passado fica sempre, insistentemente, atrás de nós. É o que chamamos de "flecha do tempo".
When a drop of food coloring is dropped into a glass of water, we instinctively know that the coloring will drift out from the drop, eventually filling the glass. Imagine watching the opposite happen. Here, we’d recognize time as unfolding backwards. We live in a universe where the food coloring spreads out in the water, not a universe where it collects together.
Ao pingarmos uma gota de corante em um copo com água, instintivamente sabemos que a coloração vai se espalhar a partir de onde caiu, até colorir toda a água. Imagine se observarmos o oposto. Aqui, reconheceríamos o tempo como se desdobrando ao contrário. Vivemos num universo onde o corante se espalha pela água, não num universo onde ocorre o inverso.
In physics, this is described by the Second Law of Thermodynamics, which says that systems will gain disorder, or entropy, over time. Systems in our universe move from order to disorder, and it is that property of the universe that defines the direction of time’s arrow.
Na física, isso é descrito pela Segunda Lei da Termodinâmica, que diz que os sistemas ganham desordem, ou entropia, com o passar do tempo. Os sistemas em nosso universo passam da ordem à desordem, e é essa propriedade do universo que define a direção da flecha do tempo.
So if time is such a fundamental property, it should be in our most fundamental equations describing the universe, right? We currently have two sets of equations that govern physics. General relativity describes the behavior of very large things, while quantum physics explains the very small. One of the biggest goals in theoretical physics over the last half century has been reconciling the two into one fundamental “theory of everything." There have been many attempts —none yet proven— and they treat time in different ways. Oddly enough, one contender called the Wheeler-DeWitt equation, doesn’t include time at all.
Então, se o tempo é uma propriedade fundamental, ele deveria estar em nossas equações mais fundamentais que descrevem o universo, certo? Atualmente temos dois grupos de equações que governam a física. A relatividade geral descreve o comportamento de coisas muito grandes, enquanto a física quântica explica as coisas muito pequenas. Um dos maiores objetivos da física teórica ao longo dos últimos 50 anos tem sido harmonizar as duas em uma única e fundamental "teoria de tudo". Houve várias tentativas, nenhuma delas comprovada ainda, e elas tratam o tempo de formas diferentes. Curiosamente, uma delas, chamada de equação de Wheeler-DeWitt, sequer inclui tempo.
Like all current theories of everything, that equation is speculative. But as a thought experiment, if it or a similarly time-starved equation turned out to be true, would that mean that time doesn’t exist, at the most fundamental level? Could time just be some sort of illusion generated by the limitations of the way we perceive the universe? We don’t yet know, but maybe that’s the wrong way of thinking about it. Instead of asking if time exists as a fundamental property, maybe it could exist as an emergent one.
Como todas as atuais teorias de tudo, essa equação é especulativa. Mas, enquanto experimento teórico, se essa ou outra equação semelhante, sem a variável tempo, fosse comprovada, isso significaria que o tempo não existe, no nível mais fundamental? Seria o tempo apenas uma espécie de ilusão gerada pela forma limitada como percebemos o Universo? Ainda não sabemos, mas talvez essa seja a forma errada de pensar. Em vez de perguntar se o tempo existe como propriedade fundamental, talvez ele pudesse existir como uma propriedade emergente.
Emergent properties are things that don’t exist in individual pieces of a system, but do exist for the system as a whole. Each individual water molecule doesn’t have a tide, but the whole ocean does.
Propriedades emergentes são coisas que não existem em partes individuais do sistema, mas existem no sistema como um todo. Cada molécula de água individualmente não contém uma maré, mas o oceano com um todo, sim.
A movie creates change through time by using a series of still images that appear to have a fluid, continuous change between them. Flipping through the images fast enough, our brains perceive the passage of time from the sequence of still images. No individual frame of the movie changes or contains the passage of time, but it’s a property that comes out of how the pieces are strung together. The movement is real, yet also an illusion. Could the physics of time somehow be a similar illusion?
Um filme cria mudança temporal utilizando uma série de imagens estáticas que parecem mostrar uma mudança fluida e contínua entre elas. Passando as imagens rapidamente, nossa mente percebe a passagem do tempo a partir da sequência das imagens estáticas. Nenhum quadro individual do filme muda ou contém a passagem do tempo. Essa propriedade surge da forma como as partes são passadas juntas. O movimento é real, mas também é uma ilusão. Seria a física do tempo, de alguma forma, uma ilusão semelhante?
Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation.
Os físicos ainda estão tentando responder a essas e outras questões. Portanto, estamos longe de uma explicação completa,
At least for the moment.
pelo menos por enquanto.