PARAR o tempo é a PIOR COISA que poderia acontecer — Transcript

Full transcript

1. 0:00O que você faria se você pudesse congelar o tempo?
2. 0:03Se você pudesse...
3. 0:05estalar o dedo e tudo ao seu redor aparasse?
4. 0:08Essa ideia não é nova, e inclusive é a base de um dos melhores filmes já feitos na história do cinema mundial.
5. 0:12Mas quanta ciência existe por trás da ideia de congelar o tempo?
6. 0:16Eu não sei.
7. 0:17E ninguém sabe.
8. 0:19Boa parte do nosso entendimento científico se resume a entender como a matéria muda com o passar do tempo.
9. 0:24Física é o estudo da mudança de posição com o tempo.
10. 0:27Química é o estudo das mudanças de composição química com o tempo.
11. 0:30E o sertanejo universitário é o estudo de como o amor diminui com o tempo.
12. 0:34Mas mesmo com o tempo assumindo um papel central na ciência,
13. 0:37nós não sabemos quase nada sobre o que realmente é o tempo.
14. 0:40Nós sabemos medir o tempo com relógios,
15. 0:42mas além disso, o tempo é tido como um fato simples e imutável.
16. 0:46E é bem raro que uma teoria explore a origem do tempo.
17. 0:49Mas mesmo sabendo pouco, dá pra saber que a ideia de congelar o tempo no universo inteiro é absurda.
18. 0:50E o motivo é que se o tempo fosse completamente congelado, nada aconteceria no universo.
19. 0:56Tudo seria estático e nada iria mudar. Ou, pelo menos é isso que parece.
20. 1:01Parar o tempo é a pior coisa que poderia acontecer.
21. 1:05Mas para entender o porquê, existe uma pergunta que nós precisamos responder antes.
22. 1:13O que exatamente significa congelar o tempo?
23. 1:16Quando o melhor filme do mundo usou a ideia de congelar o tempo, ele tinha uma motivação
24. 1:19narrativa para criar o efeito, sem se preocupar com as leis da física ou com a carreira do
25. 1:23Adam Sandler.
26. 1:24Mas a função narrativa desse vídeo é ensinar física.
27. 1:28Então nós vamos congelar o tempo usando a física. As teorias da física são construídas como um conjunto de
28. 1:41leis fundamentais representadas por equações matemáticas.
29. 1:45É possível dividir as leis da física em duas grandes categorias, as leis
30. 1:49dinâmicas e as leis estáticas. As leis dinâmicas são as leis que dependem
31. 1:53diretamente do tempo, como a segunda lei de Newton. Força é igual à massa vezes
32. 1:57aceleração. E a aceleração é a mudança da velocidade com o tempo, e a velocidade depende do tempo pelo qual a força atua.
33. 2:04Já as leis estáticas são leis físicas que valem da mesma forma,
34. 2:08independente de quanto tempo se passa.
35. 2:10Por exemplo, se você chutar uma bola no espaço,
36. 2:12ela vai continuar com a mesma massa e a mesma velocidade,
37. 2:14e a multiplicação das duas quantidades é o que nós chamamos de quantidade de movimento.
38. 2:18E esse valor é o mesmo agora, daqui a um minuto, ou daqui a um ano.
39. 2:22E se, ao invés de uma, você tiver um milhão de bolas sendo chutadas em direções diferentes, a soma das suas
40. 2:28quantidades de movimento vai continuar a mesma. Esse fato representa uma lei
41. 2:32estática. A quantidade de movimento total se conserva. Isso é verdade o tempo todo.
42. 2:37Uma força da segunda lei de Newton pode mudar constantemente no tempo, mas o
43. 2:41momento total é sempre o mesmo agora ou daqui a um mês. Leis de conservação não
44. 2:47variam com o tempo, seja a conservação de momento ou de energia. Com leis dinâmicas e estáticas em mente,
45. 2:53é possível dar um significado mais preciso para o que seria congelar o tempo fisicamente.
46. 2:58Congelar o tempo significa suspender as leis dinâmicas,
47. 3:01mas sem desrespeitar as leis estáticas.
48. 3:04A segunda lei de Newton não acontece, mas o momento total ainda se conserva.
49. 3:09E isso nos ajuda a responder o que acontece fisicamente se a gente congelar o tempo.
50. 3:13E só para deixar claro, a partir de agora esse vídeo vai ficar bem hipotético.
51. 3:17Eu vou falar as palavras mágicas e fazer o tempo congelar aqui do meu lado.
52. 3:21Edição, por favor, congela o tempo.
53. 3:23Obrigado, edição.
54. 3:24Se possível, deixa um joinha no vídeo para o pessoal da edição.
55. 3:27Eles merecem.
56. 3:28Você talvez viu um flash de luz quando eu congelei o tempo magicamente.
57. 3:32Isso não foi só para deixar o efeito especial mais prático.
58. 3:35Quando eu congelei o tempo, todas as partículas da região pararam de se mover,
59. 3:39mas esse movimento microscópico carrega energia,
60. 3:41e essa energia não pode simplesmente desaparecer.
61. 3:44Não esqueçam que leis dinâmicas, como as leis de Newton,
62. 3:47param de funcionar quando o tempo congela, mas leis estáticas não.
63. 3:51Conservação de energia é uma lei estática e não uma lei dinâmica.
64. 3:55Então, a energia que estava guardada no movimento das partículas foi emitida como luz.
65. 4:03E foi a luz dessa energia sendo removida que você viu.
66. 4:06Mas espera um pouco.
67. 4:07Se eu congelei o tempo nessa região do espaço,
68. 4:11como que a luz se moveu para escapar dela?
69. 4:13Aqui vem um fato curioso.
70. 4:15Existe uma lei da física que trata diretamente sobre movimento,
71. 4:18mas que não é uma lei dinâmica.
72. 4:20A velocidade da luz é absoluta.
73. 4:23A luz sempre se move na velocidade da luz,
74. 4:26independente da situação ou do observador.
75. 4:28É como se a luz não se importasse com o tempo.
76. 4:30Se congelar o tempo é equivalente a manter só as leis estáticas da física, a luz poderia
77. 4:35atravessar uma região de tempo congelado, assim como qualquer coisa que viaja na velocidade
78. 4:39da luz, como campos elétricos e gravitacionais.
79. 4:42Agora vou pedir para o pessoal da edição tirar essa zona de tempo congelado daqui
80. 4:45antes que o Adam Sandler apareça no estúdio.
81. 4:47Apesar de a luz conseguir escapar do nosso tempo congelado, ela não vai conseguir interagir com o que
82. 4:52estiver dentro dessa bolha. Reflexão de luz é um processo dinâmico para a
83. 4:56matéria. Como as leis dinâmicas param de funcionar, a luz simplesmente atravessaria
84. 5:01o que estivesse dentro da bolha de tempo congelado, como se ela não estivesse lá.
85. 5:04Ou seja, a região de tempo congelado seria invisível, o que seria um perigo,
86. 5:09porque seria muito fácil tropeçar nela sem querer. Alguém lembra onde eu estava? Isso levanta uma outra pergunta. O que vai
87. 5:19acontecer se eu entrar na região de tempo congelado? A nossa intuição diz
88. 5:24que alguma lei da física vai ser violada, mas a questão é como minimizar o número
89. 5:28de leis da física violadas. Quando um objeto está se movendo, ele tem
90. 5:32quantidade de movimento e energia. Ao colidir com uma região de tempo
91. 5:36congelado, essa quantidade de movimento e energia devem ser preservados, independente
92. 5:41do que aconteça, porque leis da conservação são leis estáticas, que valem dependente
93. 5:46do tempo.
94. 5:47E uma das formas de manter a conservação valendo seria as bordas da região de tempo
95. 5:51congelado atuarem como uma espécie de portal.
96. 5:53Por exemplo, quando eu tentasse atravessar a região de tempo congelado, eu seria transportado
97. 5:58para o outro lado, como se eu tivesse passado por um portal.
98. 6:01E dessa forma, toda energia e quantidade de movimento que eu tenho é perfeitamente conservada.
99. 6:06E isso só viola uma lei da física, porque eu meio que viajei acima da velocidade da
100. 6:10luz por um curto período de tempo.
101. 6:12Mas se o Adam Sandler pode, eu também posso.
102. 6:15E aqui tem algo curioso.
103. 6:16Se a região com o tempo congelado agir como um portal, e se ela for transparente, é quase
104. 6:22como se a região não estivesse lá.
105. 6:25Ela é invisível e é atravessada por qualquer coisa que chegar perto.
106. 6:29Pera, para efeitos práticos, é como se a região tivesse sido deletada e não existisse mais.
107. 6:36O que mostra o quanto a passagem do tempo é crucial para o nosso entendimento do mundo.
108. 6:40Nessa brincadeira de tentar congelar o tempo, nós sem querer chegamos à conclusão de que sem tempo as coisas basicamente não existem.
109. 6:47Remover a passagem do tempo parece equivalente a deletar uma região completamente do universo.
110. 6:52Eu falei que congelar o tempo seria a pior coisa que alguém poderia fazer.
111. 6:55A existência parece conectada ao tempo.
112. 6:58Então, talvez não seja coincidência que a verdadeira origem do tempo
113. 7:02seja tão misteriosa quanto a própria origem do universo.
114. 7:04Pensando assim, congelar o tempo do universo inteiro seria como apagar o universo da existência.
115. 7:10Congelar todo o tempo seria o fim de tudo, o que é uma conclusão perfeitamente razoável.
116. 7:15Mas se essa fosse a única conclusão razoável, eu não precisaria de uma transição dramática
117. 7:20nesse momento do vídeo.
118. 7:22Edição, por favor.
119. 7:28Talvez o tempo já esteja congelado.
120. 7:31Talvez a nossa percepção de um tempo linear que flui do passado para o futuro e a ideia
121. 7:35de causa e efeito seja a forma errada de olhar para o tempo
122. 7:40e quem sabe para o próprio universo.
123. 7:43E sim, eu sei que essa é uma afirmação ousada, mas ela não é uma afirmação sem
124. 7:47base na física.
125. 7:48Uma das maiores buscas da física moderna é unificar a nossa teoria da gravidade com
126. 7:53as leis do mundo quântico, que seria uma teoria da gravidade quântica.
127. 7:57E curiosamente, muitas propostas para a gravidade quântica apagam o tempo do universo completamente.
128. 8:03É sério, esse problema tem até um nome.
129. 8:05O problema do tempo.
130. 8:07O problema do tempo surge por conta da diferença com que duas das nossas melhores teorias físicas lidam com o tempo.
131. 8:13A relatividade e a física quântica.
132. 8:15Apesar de a física quântica estar cheia de fenômenos não intuitivos,
133. 8:19o mundo quântico funciona exatamente como o que nós estamos acostumados.
134. 8:23O tempo passa, e com isso, coisas acontecem no espaço.
135. 8:27É como se o espaço fosse um canvas, um quadro em branco, e o tempo fosse as pinceladas que criam uma imagem.
136. 8:33Já a Relatividade Geral vê o tempo e o espaço de maneiras completamente diferentes.
137. 8:38A presença de corpos massivos, como estrelas e planetas, distorce tanto o tempo quanto o espaço.
138. 8:45Dois observadores diferentes, em dois lugares diferentes, percebem medidas de tempo e de espaço de formas diferentes.
139. 8:51O próprio espaço-tempo é afetado pelo que acontece,
140. 8:54e a noção de tempo é relativa, não absoluta.
141. 8:57De forma mais matemática, na física quântica,
142. 8:59as equações descrevem o que acontece no tempo.
143. 9:03Na relatividade geral, as equações descrevem o que acontece com o tempo.
144. 9:07Então, qual dessas duas visões do tempo
145. 9:10é a melhor visão para descrever a gravidade quântica?
146. 9:13Talvez nenhuma das duas. E eu preciso explicar um pouco mais
147. 9:18sobre como criar uma teoria quântica antes de explicar o problema do tempo.
148. 9:22Uma das formas de criar uma teoria quântica é pegar alguma equação da
149. 9:26física clássica e realizar um processo chamado quantização. Nesse processo você
150. 9:30adiciona propriedades quânticas nos termos da equação. Propriedades como
151. 9:34probabilidade, incerteza e complementaridade. O problema é que nem toda equação é facilmente quantizada.
152. 9:40Por exemplo, a segunda lei de Newton não consegue ser facilmente transformada em
153. 9:44uma equação quântica. O mais próximo de uma segunda lei de Newton para a física
154. 9:48quântica seria a equação de Schrödinger, mas até visualmente elas são bem diferentes.
155. 9:53Felizmente, existem outras equações capazes de descrever o movimento.
156. 9:57Alternativas muito mais elegantes do que as leis de Newton do ponto de vista da quantização.
157. 10:02Por exemplo, equações de Hamilton escrita com parênteses de Poisson
158. 10:06viram a equação de Heisenberg quando quantizadas.
159. 10:09E você não precisa entender nada do que eu falei
160. 10:11para ver que essas duas equações são bem parecidas.
161. 10:13Essa é a arte da quantização,
162. 10:15achar qual que é a forma mais fácil de transformar equações clássicas em equações quânticas.
163. 10:21O problema do tempo surge quando nós tentamos quantizar a gravidade
164. 10:24como descrita pela relatividade geral.
165. 10:26Vamos imaginar um cenário simples.
166. 10:28Um único planeta orbitando uma única estrela.
167. 10:31Sabendo a massa dos dois corpos e a velocidade relativa deles,
168. 10:35é possível usar as equações da relatividade geral
169. 10:37para descrever como o planeta se move ao redor da estrela
170. 10:40e como esse movimento afeta a estrutura do tempo e do espaço.
171. 10:44A cada instante, não é só o planeta que muda de posição.
172. 10:47O próprio espaço ao redor do planeta é curvado pelo movimento.
173. 10:51Até o ritmo que o tempo passa é afetado pelo movimento dos dois corpos.
174. 10:55Mesmo num problema simples como esse,
175. 10:57a relatividade geral leva em conta a própria estrutura do espaço-tempo.
176. 11:00E é isso que torna a equação tão complicada e tão difícil de quantizar.
177. 11:05E é aqui que entra um truque ousado.
178. 11:07É mais fácil quantizar a gravidade se a gente congelar o tempo.
179. 11:13E como exatamente a gente pode fazer isso?
180. 11:16Quando resolvemos as equações de movimento, nós sabemos como o planeta vai se mover ao redor da estrela por todo o futuro.
181. 11:22E também sabemos onde o planeta estava no passado.
182. 11:24As equações determinam o comportamento dos corpos por toda a história do espaço e do tempo.
183. 11:30Ou seja, equações dinâmicas são equivalentes a toda a linha histórica do movimento.
184. 11:35É possível reescrever a física em termos dessas linhas históricas completas, ou seja, trocar as
185. 11:41equações que descrevem o movimento momento a momento pela solução completa e estática
186. 11:46para todos os instantes no tempo e todos os pontos do espaço.
187. 11:50Isso gera uma formulação completamente estática da física.
188. 11:54Nessa formulação, todo o tempo já aconteceu.
189. 11:57Passado e futuro deixam de ser diferentes.
190. 11:59Todos os pontos do tempo são igualmente acessíveis, da mesma forma que todos os pontos do espaço são.
191. 12:06Calcular o que acontece em 15 meses no futuro ou no passado é equivalente a calcular o que acontece a 15 quilômetros para um lado ou para o outro.
192. 12:14Matematicamente falando, a visão dinâmica e a visão estática dão os mesmos resultados,
193. 12:20mas as conclusões filosóficas que elas sugerem são bem diferentes.
194. 12:24Trocamos uma visão dinâmica na qual o universo muda pouco a pouco e em que causas geram efeitos por uma visão eternalista.
195. 12:32No eternalismo o futuro é tão determinado quanto o passado.
196. 12:35O tempo existe como algo amplo e completo e não como um processo que avança um segundo por segundo.
197. 12:41É como se o universo inteiro fosse um bloco de histórias congeladas, com uma das direções do bloco representando o tempo.
198. 12:49Essa é a visão de universo em bloco,
199. 12:51na qual o tempo já está congelado.
200. 12:54Mas isso piora,
201. 12:55porque quantizar esse universo em bloco
202. 12:57ainda não é tão fácil.
203. 12:59Mas dá para deixar a quantização mais fácil,
204. 13:01fazendo mais uma mudança de perspectiva.
205. 13:04Na relatividade de Einstein,
206. 13:05coordenadas de tempo e espaço
207. 13:07não são as únicas formas de descrever o espaço-tempo.
208. 13:10É possível trocar uma descrição que usa posição e tempo
209. 13:13por uma usando uma mistura das duas coisas.
210. 13:15Por exemplo, coordenadas de cone de luz usam caminhos de raios de luz
211. 13:19para descrever mudanças na estrutura do espaço-tempo,
212. 13:22ao invés de medidas de distância e tempo.
213. 13:24E nas coordenadas de cone de luz, tempo e espaço estão misturados.
214. 13:28No caso, uma das coordenadas de luz é posição mais velocidade da luz,
215. 13:32vezes o tempo, dividido pela raiz de 2.
216. 13:35Essa coordenada não é de espaço nem de tempo.
217. 13:38Ela é uma coordenada que mistura espaço e tempo, o que não significa muito para a
218. 13:42nossa intuição humana.
219. 13:43Mas a moral da história é que é muito mais fácil quantizar a gravidade escolhendo coordenadas
220. 13:47estranhas como essas.
221. 13:48Então a versão quantizada da relatividade geral nem sequer tem uma representação direta
222. 13:53do tempo.
223. 13:54A gravitação quântica descreve o universo em coordenadas completamente arbitrárias,
224. 13:59sem relação direta com a nossa experiência cotidiana do universo.
225. 14:03A gravitação quântica não só congela o tempo,
226. 14:06como pulveriza a própria ideia de tempo entre essas coordenadas mais convenientes.
227. 14:11A melhor descrição do universo é em termos de conceitos matemáticos
228. 14:15que nem mesmo tem nomes reconhecíveis, mas que são fáceis de quantizar.
229. 14:20O problema do tempo é o conflito entre a ideia de um universo em bloco
230. 14:23parecer uma boa descrição do universo, mas também destruir o conceito intuitivo de tempo.
231. 14:28Por um lado, descrever bem o universo é o objetivo de qualquer teoria física, mas por
232. 14:33outro o tempo parece sim fazer parte desse universo.
233. 14:37Então o quanto que faz sentido abandonar o tempo?
234. 14:40Será que dá pra salvar o tempo mesmo nessas teorias do universo em bloco?
235. 14:45Talvez.
236. 14:46Em uma teoria de universo em bloco, as variáveis ainda estão indiretamente relacionadas com o tempo e o espaço como nós
237. 14:53conhecemos.
238. 14:54E talvez seja possível achar uma forma de desembaralhar as coordenadas e recuperar uma
239. 14:58ideia mais intuitiva de espaço-tempo.
240. 15:01Recuperar a noção de tempo não como algo fundamental do universo, mas como uma combinação
241. 15:06de outras variáveis.
242. 15:08Seria como fatiar o bloco do universo em pequenas folhas e tentar reordená-las usando o nosso
243. 15:14conceito intuitivo de causa, efeito e tempo.
244. 15:17O problema é que tem mais de um jeito de ordenar o universo que faz sentido,
245. 15:20e ninguém encontrou uma forma satisfatória de definir tempo usando esse processo.
246. 15:24Outra alternativa é só forçar a barra e impor que o tempo existe como uma lei adicional para essa teoria.
247. 15:29Funciona, mas é desagradável.
248. 15:32Parece uma violação daquela ideia de simplicidade da navalha de Ockham.
249. 15:36E a terceira alternativa é abandonar o tempo.
250. 15:40O universo não é um bloco de tempo congelado.
251. 15:43Ele é só um bloco de eventos e acontecimentos sem uma ordem bem determinada.
252. 15:47O que nós percebemos como uma história, uma ordem de causa e efeito, é apenas uma
253. 15:53das infinitas formas possíveis de fatiar e ordenar o bloco do universo.
254. 15:57O universo é um bloco, e cada direção dentro desse bloco representa alguma forma diferente de ver o universo.
255. 16:03E dentro dessa infinidade de perspectivas,
256. 16:06existe uma direção específica que é o que nós chamamos de tempo,
257. 16:09com cada momento do universo sendo apenas uma de muitas perspectivas possíveis.
258. 16:14O tempo é uma direção aleatória no bloco do universo,
259. 16:17que só percebemos porque nós estamos nos movendo por essa direção.
260. 16:21Nesse caso, a ideia de tempo é só uma das possíveis formas de ver o universo,
261. 16:24e talvez não seja nem a melhor.
262. 16:26Congelar o tempo talvez seja uma péssima ideia na nossa intuição,
263. 16:30mas talvez seja a melhor ideia da ciência.
264. 16:32Mas aí eu gostaria de saber o que vocês provavelmente já pensaram em algum momento nesse vídeo.
265. 16:37Se você pudesse congelar o tempo, o que você faria?
266. 16:41Digita pra mim aqui nos comentários.
267. 16:43E até a próxima. Muito obrigado!