Um experimento com aproximadamente 24 mil átomos ultrafrios criou, em laboratório, um sistema quântico capaz de acompanhar sua própria evolução sem depender de um relógio externo. O resultado oferece uma forma experimental de investigar a hipótese de que o tempo não seja um elemento fundamental da realidade, mas surja das mudanças e relações dentro de um sistema.
O trabalho foi conduzido pelo físico Giovanni Barontini, da University of Birmingham, e publicado na revista Physical Review Research. A pesquisa não recriou o Big Bang nem demonstrou que o tempo seja uma ilusão. O que o estudo mostrou foi que um sistema quântico isolado pode ter uma medida interna de progressão capaz de organizar eventos e fazer previsões sobre seu comportamento.
Um universo em miniatura
Os pesquisadores resfriaram uma nuvem de cerca de 24 mil átomos a poucos bilionésimos de grau acima do zero absoluto. Nessas condições, efeitos quânticos se tornam mais evidentes. O conjunto foi mantido isolado do ambiente e dividido em duas regiões por dois feixes de laser com frequências diferentes.
Uma das áreas, chamada de região “brilhante”, foi observada pelos pesquisadores; a outra, classificada como “escura”, não foi diretamente observada. Embora o sistema permanecesse isolado, os átomos podiam se deslocar entre os dois espaços.
A região brilhante passou por ciclos repetidos de expansão e contração. O comportamento foi usado como uma analogia simplificada para o Big Bang e para o Big Crunch, hipótese segundo a qual a expansão do universo poderia eventualmente se inverter. A montagem, porém, não representa esses eventos cósmicos reais: ela funciona como um modelo quântico controlado.
A entropia como medida interna
Em vez de contar segundos ou minutos, o experimento acompanhou a distribuição dos átomos entre as duas regiões. As mudanças na dispersão das partículas permitiram definir a progressão do sistema mesmo quando a área observada alternava entre expansão e contração.
Barontini chamou essa medida de “tempo entrópico”. Quando a distribuição das partículas se alterava, essa forma de tempo avançava. Se a distribuição permanecia estável, o avanço da medida interna parava. Isso não significa que o tempo tenha literalmente deixado de passar no laboratório, mas que aquela forma específica de acompanhar a evolução já não registrava mudanças.
Segundo os resultados, o tempo entrópico preserva uma direção, distinguindo passado e futuro, e organiza os acontecimentos na sequência correta. Seu ritmo também não é necessariamente constante: ele pode acelerar ou desacelerar conforme a entropia do sistema se modifica.
Limites e próximos testes
A pesquisa também mostrou que uma versão da equação de Schrödinger pode ser expressa usando essa medida interna. A equação descreve a evolução do estado quântico e as probabilidades de encontrar partículas em determinadas posições ou condições.
O resultado fornece uma maneira de testar, em sistemas controlados, ideias associadas à física quântica e à gravidade quântica, áreas nas quais o tempo nem sempre aparece como uma variável fundamental. Experimentos futuros poderão aplicar o método a sistemas mais complexos e investigar modelos relacionados ao Big Bang, ao Big Crunch e a buracos negros.
O estudo não prova que o universo não tenha um tempo fundamental. Sua contribuição é mais específica: demonstrar que mudanças internas, especialmente as relacionadas à entropia, podem funcionar como uma medida operacional de tempo em um sistema quântico sem referência a um relógio externo.
