Coimbra  27 de Maio de 2020 | Director: Lino Vinhal

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Investigador da UC lidera estudo internacional sobre a seta do tempo

27 de Março 2020

Uma equipa internacional de investigadores liderada por Tjarda Boekholt, do Centro de Física da Universidade de Coimbra (UC), descobriram que quando corpos celestes “interagem entre si, é impossível inverter o seu movimento”, contribuindo para compreender “um dos maiores mistérios da física”: a seta do tempo.

O estudo vai ser publicado na edição de Abril da revista científica ‘The Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

“A maioria das leis fundamentais da física não tem problemas com a direcção em que elas ocorrem”. Como gostam de dizer os cientistas, “elas são simétricas no tempo”.

Mas, como é sabido, “o tempo não pode voltar para trás” – um copo que cai e se parte “não pode voltar inteiro para a mão”, exemplifica a UC, referindo que, “até aqui, os cientistas explicaram a quebra de simetria no tempo devido à interacção estatística entre um grande número de partículas”.

Os astrónomos Tjarda Boekholt, da UC, Simon Portegies Zwart (Universidade de Leiden, Países-Baixos) e Mauri Valtonen (Universidade de Turku, Finlândia) mostram, no entanto, que “não são precisas muitas partículas, mas apenas três são suficientes, para quebrar a simetria no tempo”.

Os investigadores “calcularam as órbitas de três buracos negros que interagem entre si” e fizeram dois tipos de simulações.

Numa simulação, os buracos negros estão inicialmente em repouso (“devido à gravidade, eles atraem-se mutuamente e cruzam-se percorrendo órbitas caóticas, até que um dos buracos negros escapa à atracção dos outros dois”). Na outra, o sistema começa com a situação final da simulação anterior e tenta reverter o tempo de volta à situação inicial.

As simulações mostram que o tempo não pode ser revertido em cinco por cento dos cálculos. “Mesmo que o computador use mais de 100 casas decimais, a simetria do tempo é interrompida pelo crescimento exponencial de perturbações do tamanho do comprimento de Planck, que é cerca de 10-35 metros”.

Estes cinco por cento não são, por isso, uma questão de “melhores computadores ou métodos de cálculo mais inteligentes”, como se pensava anteriormente, sublinha a UC.

Os astrónomos explicam a irreversibilidade usando o conceito de comprimento de Planck (princípio conhecido na física que se aplica a fenómenos ao nível do átomo).

O principal resultado deste trabalho, destaca Tjarda Boekholt, é “mostrar que existem sistemas no Universo que são fundamentalmente imprevisíveis. Isso é consequência da teoria do caos e do crescimento exponencial de pequenas perturbações de tamanho do comprimento de Planck”.

Os astrónomos têm, portanto, que “tentar entender os sistemas de forma mais qualitativa”, afirma.

Outra consequência, sustenta o investigador da UC, “é que os sistemas se tornam assimétricos no tempo, mesmo que as equações subjacentes sejam simétricas no tempo. Agora há uma direcção preferível, ou seja, podemos distinguir o futuro do passado”.

Este estudo, conclui Tjarda Boekholt “é um primeiro passo para uma melhor compreensão ‘microscópica’ da seta do tempo”.

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