Entropia e tempo

by @ 12:27 on 12 dezembro 2008. Filed under Cosmologia, Relatividade

Primeiramente é preciso entender que o tempo absolutamente não é uma abstração nem apenas uma percepção. É algo fisicamente real e objetivo, haja ou não observadores conscientes para o perceberam. O tempo emerge do fato de que ocorrem alterações no estado do Universo. Estado é o conjunto da configuração de todo o seu conteúdo, isto é, como ele se distribui espacialmente bem como da dinâmica dessa configuração, isto é, como ela está evoluindo. Se o estado do Universo não se modificar, não há decurso de tempo. Qualquer alteração no estado caracteriza um outro momento. O sentido do fluxo dos momentos é dado pela entropia crescente. Entropia é uma medida (proporcional ao logarítimo) da probabilidade macroscópica de certo estado em termos no número de microestados capazes de gerar o mesmo macroestado. O tempo evolui no sentido da maior probabilidade global. Assim, poder-se-ia atingir um estado de entropia máxima, do qual não haveria mais alteração nenhuma e assim, terminar-se-ia a passagem do tempo. Mas, se o Universo for infinito, tal estado pode nunca ser atingido e, logo, a passagem do tempo pode ser indefinida, ou seja, eterna. Como a evolução expontânea de qualquer sistema se dá no sentido de minimização da energia, no estado de máxima entropia o Universo todo estaria no estado de mínima energia. Como a energia se conserva (mas não a entropia) este estado se daria devido à diminuição da densidade de energia em virtude da expansão do volume do espaço. Os sistemas fermiônicos (matéria) estariam em seu nível mínimo (zero absoluto) e o mar de fótons (radiação de fundo) tenderia assintoticamente para frequência nula. Esta é a morte térmica do Universo. Trata-se de uma situação assintótica, acompanhada por uma ralentação no fluxo de tempo.
O fato de ser relativo não tira do tempo sua realidade. Ele é “realmente” relativo, isto é, os cotejos entre quaisquer dispositivos que assinalem a passagem do tempo para algum observador (relógios biológicos, por exemplo, como o crescimento dos fios da barba) mostram-se “realmente” em descompasso quando esses observadores possuem movimento relativo. Não é uma mera ilusão da percepção. É um fato mensurável e observado experimentalmente, por exemplo, pela meia vida dos mésons “mu” que são produzidos por prótons do vento solar que colidem com átomos da alta atmosfera.
A marcha do tempo pode ser aferida pelos fenômenos ditos periódicos, isto é, que possuem uma repetição regular. Mas como saber se ela é regular, a não ser comparando com outras que também se repetem? O que ocorre é que existem inúmeros fenômenos periódicos, então faz-se uma contagem comparativa do número de repetições que se dão com cada um, em relação ao número de repetições dos outros. Assim temos, por exemplo, a rotação da Terra em torno de seu eixo, a revolução da Terra em torno do Sol, a oscilação de um pêndulo de certo comprimento em dado local, oscilações de aparatos tipo “massa-mola”, oscilações de ondas eletromagnéticas emitidas por dispositivos específicamente configurados etc. Comparando-se entre si os números de repetições entre eles pode-se tirar um divisor comum e definí-lo como a “unidade de tempo”. Antigamente se construíu o “pêndulo que bate o segundo”, de comprimento 994 mm, ao nível do mar a 45º de latitude. Seu semi-período (cada “vai” e cada “vém”) é de um segundo. Mas, como os fatores intervenientes são difíceis de controlar (o valor da gravidade efetiva, por exemplo), hoje prefere-se um padrão em termos de oscilações atômicas, definindo-se o segundo, passível de reprodução em relógios atômicos, como:
“Duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133″.
A questão da aceleração ou redução da marcha do tempo é relativística, isto é, no refencial de si mesmo, o transcurso do tempo para algum sistema (um relógio) sempre se dá no mesmo rítmo, pois este é definido naquele sistema. Ou seja, não se pode dizer que o tempo acelerou ou retardou a não ser em comparação com outro sistema, comparação esta que tem que ser feita “em tempo real”, pois como o fluxo do tempo não é passível de reversão*, não há como cotejar-se um “segundo” de agora com outro “segundo” de outrora, no mesmo lugar. O que se pode fazer é, por meio de observações cosmológicas, observar algum indicador da marcha do tempo em galáxias distantes (cuja imagem agora vista foi emitida há muito tempo atrás – digamos bilhões de anos) para se ter uma noção sobre a evolução do tempo cosmológico. Isto pode ser feito pela análise do espectro da luz, cujo posicionamento relativo de raias, consiste em uma “assinatura” da composição química do emissor. Todavia existem problemas de interpretação, pois a freqüência da luz observada em relação à emitida pode diferir por outras razões, como de fato, pela expansão cosmológica, pelo efeito Doppler (movimento real da galáxia) ou pelo campo gravitacional (curvatura do espaço), além da própria marcha do tempo.

* As teorias que consideram a possibilidade de viagem ao passado não revertem a marcha do tempo, pois vai-se ao passado global indo-se sempre para o futuro local, ao longo de uma curva tipo tempo fechada.

The URI to TrackBack this entry is: http://www.ruckert.pro.br/blog/wp-trackback.php?p=2638

Leave a Reply

Please note: Comment moderation is currently enabled so there will be a delay between when you post your comment and when it shows up. Patience is a virtue; there is no need to re-submit your comment.

[Ernesto von Rückert is proudly powered by WordPress.]