O potencial instável da gravidade quântica não é a única maneira pela qual nossos relógios podem estar errados. É que o relógio pode não pertencer à descrição mais profunda.
Na vida cotidiana, o tempo parece ser uma condição de fundo para todo o resto. Isso acontece. O relógio mede isso. Porque parece passar. Mesmo em muitas áreas da física, o tempo é o parâmetro em relação ao qual a mudança é descrita. Mas quando a relatividade geral e a mecânica quântica são unidas, esse papel familiar torna-se instável.
Não é um resultado estabelecido sobre a realidade. Este é um problema conceitual vivo na tentativa de compreender a gravidade quântica. A questão não é que os físicos tenham provado que o tempo é uma ilusão. A questão é que algumas das equações e propostas mais sérias para a gravidade quântica não tratam o tempo como uma externalidade fundamental da maneira que a intuição cotidiana esperaria.
relógio perdido
A versão clássica do problema vem da gravidade quântica canônica. Em 1967, Bryce DeWitt foi publicado “Teoria Quântica da Gravidade. I. Teoria Canônica”. em Revisão física. A estrutura Wheeler-DeWitt resultante é frequentemente descrita como a criação de uma equação para o estado quântico do universo que não inclui um simples parâmetro de tempo externo.
Essa ausência é estranha porque a equação padrão de Schrödinger na mecânica quântica descreve como um sistema muda ao longo do tempo. Mas se o sistema é o universo inteiro, então não existe um relógio externo óbvio contra o qual o universo evolui. O relógio também deve fazer parte do universo.
A relatividade geral já preparou o terreno para este desconforto. Não trata o tempo como uma fase universal que funciona da mesma maneira em todos os lugares. O tempo está entrelaçado no espaço-tempo e depende da gravidade, do movimento e da geometria. A gravidade quântica leva a questão ainda mais longe: se o próprio espaço-tempo é quântico, e o tempo?
Tempo do relacionamento
Uma resposta é parar de procurar um relógio mestre fora do universo e perguntar, em vez disso, se o tempo pode aparecer dentro dele, através de relações entre sistemas físicos.
Don Page e William Waters aprimoraram essa ideia em seu artigo de 1983 “Evolução sem Evolução” em Exame físico d. No método Page-Wootters, o universo como um todo pode ser descrito de forma estática, enquanto os subsistemas dentro dele variam entre si. Um relógio não está fora do universo. Relaciona uma parte do universo com outra.
É aqui que a história se complica. Se as partes de um sistema quântico estiverem correlacionadas, uma parte pode funcionar como relógio para outra. O estado profundo pode não mudar em relação ao tempo externo, mas os observadores dentro do sistema ainda podem recuperar um sentido interno de ordem.
Este é um conceito difícil porque separa dois sentidos de tempo. Uma equação tem o tempo como parâmetro externo e o tempo como uma sequência experimentada de eventos dentro do universo. A gravidade quântica pode nos dizer que a segunda pode existir sem que a primeira seja fundamental.
Um diagrama experimental
Em 2014, Ekaterina Moreva e colegas publicaram “Enredamento Quântico com o Tempo: Uma Ilustração Experimental”. em No exame físico. O experimento não foi um teste da gravidade quântica em si. Foi uma pequena demonstração de óptica quântica do conceito Page-Utters: um sistema acumulativo pode parecer estático de uma perspectiva enquanto mostra a evolução com um subsistema de relógio interno.
Essa distinção é importante. A experiência não provou que o universo é intemporal nos seus níveis mais profundos. Mostrou que a matemática do tempo relacional poderia ser representada em um sistema quântico real. Tornou um conceito que soava filosófico empiricamente legível.
Para um leitor leigo, educação não é que o tempo desapareça quando ninguém está olhando. É mais cauteloso: a passagem do tempo pode ser algo que surge da interação entre partes do mundo, e não algo imposto pelo mundo exterior.
Entropia e setas
Há outra camada do problema. Mesmo que o tempo relacional explique como a mudança pode ser vista, ele próprio não explica por que o tempo tem um aspecto. Lembramos o passado, não o futuro. ovos quebrados; Eles não se recombinam. O calor flui de um corpo quente para um corpo frio. O universo parece ter uma flecha.
Essa flecha está ligada à entropia. Na termodinâmica, a entropia é uma medida de quantos estados microscópicos correspondem a um estado macroscópico. A segunda lei afirma que a entropia tende a aumentar em um sistema isolado. Não cria o tempo do nada, mas ajuda a explicar por que o tempo parece ordenado dentro do universo.
Carlo Rovelli e Alain Kons exploraram uma ideia relacionada em seu artigo de 1993 “Mecânica Estatística da Gravitação e Origens Termodinâmicas do Tempo”. em Gravidade Clássica e Quântica. A sua hipótese do tempo térmico sugere que, num mundo geralmente covariante, onde nenhum tempo preferido é fornecido do exterior, o estado de um sistema pode ajudar a definir o fluxo do tempo.
Novamente, esta não é a resposta final. É uma tentativa de compreender como o tempo pode emergir de relações físicas e estruturas estatísticas, em vez de existir como pano de fundo primordial.
O que significa a afirmação?
A versão mais forte e responsável da afirmação não é “tempo falso”. Essa frase é muito contundente. O relógio funciona. Era dos astronautas. perda de partículas. Eles evoluem. O universo tem uma história. Qualquer teoria que negue tudo isso seria inútil.
A questão mais profunda é sobre o nível de descrição. A temperatura é real, mas geralmente não é considerada fundamental da mesma forma que os movimentos microscópicos individuais. Surge do comportamento coletivo de muitas partículas. Algumas abordagens da gravidade quântica perguntam se o tempo pode ser o mesmo: real ao nível da experiência, medição e cosmologia, mas não um elemento fundamental na descrição quântica subjacente.
Essa possibilidade permanece sem solução porque a própria gravidade quântica permanece sem solução. A teoria das cordas, a gravidade quântica em loop, os conceitos de conjunto causal, os métodos holográficos e outros programas não dizem todos a mesma coisa sobre o tempo. O problema não é uma invenção única. Este é um ponto de pressão criado ao tentar fazer com que as nossas duas teorias físicas mais profundas falem a mesma língua.
Não há relógio abaixo
A imagem que inquieta as pessoas é a de um universo sem metrônomo externo. De dentro estão relógios, memórias, razões, história e futuro. De uma perspectiva quântica profunda, só pode haver uma estrutura de relação, correlação e restrição, com o tempo aparecendo quando uma parte do universo é lida em relação a outra.
Se estiver correto, o tempo não desaparece. Está degradado. Torna-se algo que o universo faz internamente, não algo que o universo está dentro.
É por isso que a gravidade quântica faz com que o tempo pareça menos seguro do que quase qualquer outro conceito da física. Relógios de parede podem ser totalmente confiáveis. Os relógios podem não existir na realidade.
