Por que o tempo sempre anda para a frente, nunca para trás

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Image caption Por que o tempo sempre anda para a frente, nunca para trás?

Assim como comprimento, altura e largura, o tempo é uma dimensão. Mas, ainda que possamos nos mover em qualquer sentido nas outras três opções, só podemos avançar em uma direção no tempo: adiante e sem parar. Por quê?

Por que não podemos voltar atrás?

Por muito tempo, os cientistas não conseguiram encontrar uma explicação convincente.

Uma das complicações era que as leis da física funcionavam bem, seja indo adiante ou para trás no tempo.

Finalmente, a resposta veio de um lugar inesperado: os motores a vapor.

No início da Revolução Industrial, os engenheiros tentavam compreender como fazer com que as máquinas a vapor fossem mais eficientes.

Ao examinar como todo esse calor e energia se moviam em um motor, desenvolveram um campo completamente novo da ciência que chamaram, adequadamente, de termodinâmica.

A força do calor

Acontece que a termodinâmica pode explicar muito mais do que o comportamento das máquinas a vapor.

Em especial, a segunda lei da termodinâmica ajudou a compreender por que as coisas acontecem em uma ordem determinada.

Tal lei aponta que um sistema isolado pode ou permanecer fechado ou evoluir para um estado mais caótico, mas nunca para outro mais ordenado.

Uma xícara cai no chão, por exemplo, e todo o seu conteúdo se espalha.

Intuitivamente, nós sabemos que o processo é irreversível.

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Image caption Nem a xícara vai se "des-quebrar", nem o café vai se "des-derramar"... Não há sequer palavras para essa reversão do caos

As coisas têm uma forma de se desorganizar, mas algumas delas podem voltar à ordem, e a segunda lei da termodinâmica diz o porquê.

Outra forma de comprovar isso é em termos de desordem.

Uma xícara está em ordem e, ao quebrar, se desordena, se bagunça.

A palavra em física para isso é...

...Entropia

Quanto mais entropia há em um lugar, mais desordenado, bagunçado e inútil ele é.

Assim estabelece a segunda lei da termodinâmica.

O "S" representa a entropia e o "d" é uma forma matemática de representar mudança. Portanto, "dS" equivale a uma mudança na entropia.

Agora, ao observar essa equação da esquerda para a direita, o que ela diz é que a entropia de um sistema tem sempre que aumentar.

Quando uma xícara se estilhaça, ou quando o leite se mistura com o café, isso também está de acordo com a segunda lei da termodinâmica porque a entropia dessas coisas aumenta.

Mas se a expectativa for de que a xícara se reconstitua, ou que o leite e o café se separem, isso significaria uma queda em entropia. E, portanto, violaria a segunda lei.

A segunda lei da termodinâmica indica em que ordem as coisas podem acontecer no Universo. Ela nos dá uma direção clara de como o fluxo que nós chamamos de tempo se move: adiante.

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Image caption A razão pela qual não podemos voltar no tempo é um mistério desde a Revolução Industrial

O tempo simplesmente não pode fluir de forma diferente porque isso diminuiria a entropia e, consequentemente, violaria a segunda lei.

Mas para onde nos leva a marcha implacável do tempo?

A entropia do Universo — ou seja, a desordem — está sempre aumentando. Sempre.

Isso significa que, em algum momento em um futuro distante, o nosso Universo chegará a um estado de desordem total, de entropia máxima.

Os cientistas chamam isso de "morte térmica".

Apesar do nome, a morte por calor não será um inferno ardente em que todos serão reduzidos a cinzas.

Será pior.

O que acontecerá, segundo essa previsão vinda da física, é que todas as diferenças térmicas desaparecerão, fazendo com que tudo tenha a mesma temperatura e que não haja mais vida.

Todas as estrelas morrerão, quase toda a matéria vai se decompor, deixando apenas um amálgama de partículas e radiação.

Com o tempo, também essa energia desaparecerá, devido à expansão do Universo, que, por fim, se tornará gelado, morto e vazio.

É isso que se chama de "Big Freeze": o Grande Congelamento.

Assim acabará o nosso Universo.

Mas não se preocupe: faltam bilhões e bilhões de anos para que esse destino sombrio chegue e, até lá, não haverá humanos para testemunhar como o tempo e a entropia terão devastado nosso Universo.

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