Físicos conseguiram reverter o tempo para pequenas partículas

Uma das verdades científicas que dificilmente podem ser questionadas é o fato de que o tempo flui em apenas uma direção. Nascemos e envelhecemos gradualmente, mas não o contrário. Um copo cai e se quebra, mas não recolhe seus pedaços espalhados depois de quebrar.

Essa propriedade imutável do universo é chamada de “seta do tempo” e é essencialmente uma consequência da segunda lei da termodinâmica que afirma que os sistemas sempre tendem a se tornar mais desordenados ao longo do tempo.

No entanto, pesquisadores americanos e russos conseguiram recentemente reverter a flecha do tempo por meio de um experimento realizado com partículas subatômicas.

Manipular o tempo em escala subatômica

O estudo foi publicado na revista Scientific Reports em 12 de março e mostra como os pesquisadores conseguiram, usando um computador quântico muito pequeno, manipular a seta do tempo. O minúsculo computador usado pelos pesquisadores é composto por duas partículas quânticas, conhecidas como qubits, que realizam cálculos em escala subatômica.

Nessa escala onde se aplicam as estranhas regras da mecânica quântica, os físicos usam uma construção matemática, chamada função de ondapara descrever o estado dos sistemas.

A função de onda é uma expressão de todos os estados possíveis em que o sistema pode estar e a probabilidade de que o sistema esteja em um desses estados em um determinado momento. E isso também se aplica às partículas. No geral funções de onda crescem ao longo do tempode modo que a posição de uma partícula será, por exemplo, mais distante se você esperar uma hora, do que se esperar apenas 10 minutos.

Assim, tentar anular a propagação da função de onda equivale a tentar reconstituir um vidro depois de quebrado, ou seja, reverter o curso do tempo. No entanto, isso é exatamente o que os pesquisadores conseguiram realizar neste experimento sem precedentes.

Como eles conseguiram essa façanha?

De acordo com Valerii Vinokurum físico do Argonne National Laboratory em Illinois: “Não há virtualmente nenhuma chance de acontecer por conta própria. É como dizer, se você der a um macaco uma máquina de escrever e muito tempo, ele poderia escrever Shakespeare.” Embora tal eventualidade permaneça tecnicamente possível, é tão improvável que poderia ser impossível.

Os pesquisadores simularam uma única partícula usando um computador quântico e escreveram um algoritmo no computador quântico para tentar modificar sua função de onda. Inicialmente, a função de onda da partícula se espalha no tempo como uma ondulação em um lago. O algoritmo dos pesquisadores reverteu a evolução temporal de cada componente da função de onda, de modo que a ondulação foi devolvida à partícula que a criou. O que eles conseguiram fazer, aparentemente dobrando a flecha do tempo, sem criar uma bagunça em outro lugar do universo.

Mas então, podemos dizer que os pesquisadores conseguiram criar uma máquina do tempo ou que violaram as leis da física? A resposta é não, simplesmente porque a segunda lei da termodinâmica diz que a ordem do universo deve diminuir com o tempo, mas não que nunca possa permanecer no mesmo estado em casos muito especiais. Mas precisamente, esta experiência foi suficientemente controlada, suficientemente curta e suficientemente pequena para que o universo não ganhasse nem perdesse energia.

Uma aplicação em larga escala à vista

Como Vinokur explica: “É muito complexo e complicado trazer as ondas de volta a uma lagoa depois de criadas. Mas vimos que era possível no mundo quântico, em um caso muito simples.” Em outras palavras, os cientistas foram capazes de desfazer o efeito do tempo apenas através do controle dado a eles pelo computador quântico. Ao aplicar o algoritmo que eles criaram, eles conseguiram fazer o sistema voltar ao seu estado original em 85% das vezes. No entanto, a taxa de sucesso caiu para 50% das vezes quando um terceiro qubit foi introduzido no experimento.

Segundo os pesquisadores, o terceiro qubit provavelmente aumentou demais a complexidade do sistema, tornando mais difícil para o computador quântico manter o controle de todos os aspectos do sistema. Daí a importância do controle nessa experiência. No entanto, os cientistas pretendem repetir o experimento com computadores quânticos e sistemas maioresdisse Vinokur.