Por que o tempo avança e não retrocede?

Na Alemanha 1865 físico Rudolf Clausius Ele afirmou que o calor não pode ser transferido de um corpo frio para um corpo quente, se nada mudou ao seu redor. Clausius surgiu com o conceito que ele chamou de “entropia” para medir esse comportamento do calor – outra maneira de dizer que o calor nunca flui de um corpo frio para um corpo quente é dizer “a entropia só aumenta e nunca diminui” (Veja o quadro de entropia e o aumento da turbulência).

como Rovelli Confirmado em ordem cronológicaIsto é o Apenas A lei básica da física que pode distinguir entre o passado e o futuro. Uma bola pode rolar morro abaixo ou saltar para o topo, mas o calor não pode fluir do frio para o quente.

Para ilustrar, Rovelli pega sua caneta e a deixa cair de uma mão para a outra. “A razão pela qual isso para na minha mão é porque ela tem alguma energia, então a energia se transforma em calor e aquece minha mão. O atrito para de se recuperar. Caso contrário, se não houver calor, isso voltará para sempre e não distinguirei o passado do futuro”.

Até agora, isso é direto. Isto é, até você começar a pensar sobre o que é calor no nível molecular. A diferença entre coisas quentes e coisas frias é o quão agitadas são suas moléculas – em uma máquina a vapor quente, as moléculas de água são muito excitadas, desviando e colidindo umas com as outras rapidamente. As próprias moléculas de água são menos agitadas quando se combinam como condensação no vidro da janela.

Aqui está o problema: quando você aumenta o zoom em um nível, digamos, uma molécula de água colide e ricocheteia na outra, a seta do tempo desaparece. Se você assistir a um vídeo microscópico dessa colisão e depois rebobiná-lo, não ficará claro qual caminho para frente e qual para trás. Em menor escala, o fenômeno que produz calor – a colisão de partículas – é simétrico com o tempo.

Isso significa que a seta do tempo do passado para o futuro só aparece quando você dá um passo atrás do microscópico para o macroscópico – algo que foi apreciado pela primeira vez pelo físico e filósofo austríaco Ludwig Boltzmann.

“Assim, a tendência do tempo vem do fato de olharmos para as grandes coisas, não para os detalhes”, diz Rovelli. A partir desta etapa, da visão microscópica básica do mundo à descrição aproximada e grosseira do mundo macroscópico – é aqui que entra a direção do tempo.

“Não é que o mundo seja essencialmente orientado para o espaço e o tempo”, diz Rovelli. É quando olhamos ao redor que vemos uma tendência em que objetos de tamanho médio, cotidianos, têm mais entropia – uma maçã madura caiu de uma árvore, um baralho de cartas desordenado.

Embora a entropia pareça estar intimamente relacionada à seta do tempo, é um tanto surpreendente – e talvez até confuso – que a única lei da física que tem uma forte direção do tempo embutida perca essa direção quando você olha para coisas muito pequenas.