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Investigador da UC lidera estudo internacional sobre a seta do tempo

27 de Março 2020 Jornal Campeão: Investigador da UC lidera estudo internacional sobre a seta do tempo

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”.