Universo tem relógio fundamental batendo no peito

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/07/2020

A proposta inclui usar os mais precisos relógios do mundo para testar a existência desse relógio universal fundamental.
[Imagem: S. Burrows/JILA]

Tempo como mecanismo

A proposta pode parecer estranha e difícil de compreender, mas foi assim também quando a mecânica quântica foi proposta, há quase 100 anos - quase todo o mundo continua sem entender muito a mecânica quântica, mas ela funciona maravilhosamente, como nossa era tecnológica bem demonstra.

A ideia de um trio de físicos da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos EUA, tem tudo a ver com esse ramo da física: se tudo no reino quântico é discreto, quebrado, composto de unidades individuais, ainda que minúsculas - as tais quanta -, então deve ser possível entender o tempo da mesma forma.

A proposta é a seguinte: O tempo não seria algo contínuo, que flui suavemente do passado para o futuro; em lugar disso, se você olhá-lo "de perto" o suficiente, verá que o tempo é formado por unidades individuais, quanta de tempo, tique-taques minúsculos de um relógio que faz parte da própria estrutura do Universo, tiquetaqueando continuamente para manter tudo funcionando em harmonia.

Esta é a ideia que está sendo defendida por Garrett Wendel, Luis Martínez e Martin Bojowald.

E eles até calcularam quanto dura esse "átomo de tempo": 10^-33 segundo.

O relógio fundamental permearia o Universo, algo como o campo de Higgs da física de partículas, que dá massa às partículas. De modo semelhante ao campo de Higgs, o relógio poderia interagir com a matéria e potencialmente modificar fenômenos físicos.

Na tentativa de integração da mecânica quântica com a relatividade, alguns físicos propõem que o próprio espaço-tempo seja gerado pelo entrelaçamento quântico.
[Imagem: Hirosi Ooguri]

Relógio universal fundamental

É claro que os físicos ainda não entendem - e nem tentam explicar - a natureza do tempo, e o que dá corda nesse relógio intrínseco do Universo parece ainda mais misterioso, mas o trio acredita que pensar nesse relógio fundamental pode ajudar a resolver o enigma do tempo.

Embora 10^-33 segundo seja uma fração de tempo largamente fora do alcance dos mais precisos relógios atômicos, os físicos acreditam que essas maravilhas da precisão possam ajudar a testar sua teoria de um tempo pulsando naturalmente na estrutura do Universo.

Em seu modelo, eles consideram dois osciladores, que agem como pêndulos quânticos, oscilando em taxas diferentes. O oscilador mais rápido representa o relógio universal fundamental, e o mais lento representa um sistema mensurável em laboratório, como o átomo de um relógio atômico.

Quando os dois osciladores são postos para interagir, a natureza dessa relação é diferente do que acontece com os osciladores clássicos, que são acoplados por uma força comum. Em vez disso, o acoplamento é imposto pela necessidade de que a energia líquida dos dois osciladores permaneça constante no tempo - uma condição derivada diretamente da relatividade geral.

Há também teorias propondo que o espaço seria formado por unidades fundamentais, algo como "átomos de espaço".
[Imagem: T. Thiemann/FAU Erlangen]

Os cálculos indicam que essa interação faz com que os dois osciladores lentamente percam a sincronia. Essa dessincronização significa que torna-se impossível para qualquer relógio físico manter indefinidamente tiquetaques de um período constante, o que impõe um limite fundamental à precisão de qualquer relógio.

Como resultado, os tiquetaques de dois relógios atômicos idênticos, por exemplo, nunca vão coincidir com exatidão total se puderem ser observados com a precisão suficiente. É aqui que entra o tal limite de 10^-33 segundo, que seria a precisão absoluta, na qual o tempo seria desmascarado, revelando sua verdadeira personalidade - o fato de que, assim como tudo o mais no reino quântico, ele não é contínuo, mas discreto, formado de unidades mínimas irredutíveis.

Testar o atraso do relógio

Vai demorar para testar essa teoria, porque 10^-33 é um intervalo pelo menos 10¹⁵ vezes menor do que o que pode ser medido pelos mais precisos relógios atômicos, e mesmo 10¹⁰ vezes menor do que o tempo de Planck, a atual proposta para menor unidade mensurável de tempo.

Mas não é para desistir. Ocorre que medir a diferença de sincronização entre dois osciladores é algo que não exige que se chegue ao limite da unidade fundamental do tempo, podendo ser feito em tiquetaques muito maiores.

Isso está entusiasmando os físicos porque essa possibilidade de aferição traz o tempo, pela primeira vez, para a bancada de laboratório, permitindo discuti-lo em termos experimentais, e não mais apenas filosóficos.

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