O tempo é algo que todos experimentamos, embora não seja fácil de definir e compreender. Essa experiência é frequentemente explicada como a percepção de uma sucessão progressiva de eventos irreversíveis , ou pelo menos aparentemente irreversíveis.

Mas na física, o tempo é tratado como uma magnitude . Não é explicado como uma percepção, mas como uma propriedade mensurável da realidade material . Assim, o tempo seria a magnitude física que mede a duração de um evento que ocorre dentro de um sistema, ou o intervalo que decorre entre dois eventos.

Dessa forma, o tempo , por sua vez, torna possível medir a taxa ou velocidade de mudança no sistema .

Ao longo da história, usamos diferentes sistemas e unidades de medida de tempo. Atualmente, a unidade básica do Sistema Internacional é a segunda , com símbolo s , e definida como a duração de 9 192 631 770 oscilações da radiação emitida na transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do isótopo 133 do átomo de césio (133Cs) a uma temperatura de 0 K ou zero absoluto .

Como podemos ver, o tempo é definido tomando como referência uma taxa de mudança conhecida, e uma taxa de mudança é uma medida de velocidade. Comparando essa velocidade conhecida com a velocidade em que outros eventos ocorrem, podemos medir o tempo. E é que velocidade e tempo estão tão intimamente relacionados que a medida de um implica a medida do outro.

A direção do tempo

Medir o tempo nos permite ordenar a sucessão de eventos que ocorrem em um sistema. Do futuro, ao presente e ao passado. Se um sistema não muda, é um sistema atemporal, porque se não há eventos não há tempo .

As equações matemáticas que tentam explicar a realidade física funcionam da mesma forma, independentemente da direção em que esta sequência de eventos que mede o tempo é ordenada. Nas equações matemáticas usadas na física, o tempo pode ser negativo .

No entanto, no mundo natural, o tempo segue apenas uma direção e uma direção . A explicação de por que o tempo passa irreversivelmente, ou pelo menos o vivenciamos dessa forma, é uma das grandes questões para as quais a ciência não tem resposta.

A relatividade do tempo

O fato de o tempo medir a sucessão de eventos que ocorrem em um sistema introduz um conceito que ajuda a compreender a relatividade do tempo. O tempo torna-se relativo ao quadro de referência do observador.

Até Einstein reinterpretar os conceitos de tempo e espaço na mecânica newtoniana , o tempo era considerado o mesmo em todo o universo. Mas, a partir da teoria da relatividade de Einstein, o tempo passou a ser considerado uma medida relativa ao quadro de referência .

A relatividade do tempo é determinada pela velocidade da luz , que segundo os postulados de Einstein é uma constante universal independente do observador. Na teoria da relatividade, dois observadores podem obter diferentes medidas de tempo para o mesmo evento se não observarem a partir do mesmo quadro de referência .

Por exemplo, se um observador está se movendo mais rápido do que o outro, e ambos observam o mesmo evento, o observador que se move mais rápido obterá medições de tempo mais longas. As diferentes medidas de cada observador encontram sua relação se o referencial de cada observador for extrapolado para a velocidade da luz, que é constante para ambos e constituiria um sistema equivalente para ambos.

Se um observador pudesse atingir a velocidade da luz , todos os eventos que ele observaria seriam simultâneos, não haveria uma sucessão de eventos. O tempo teria se estendido indefinidamente a ponto de parar . Como a velocidade da luz não pode ser ultrapassada, um observador viajando nessa velocidade não seria atingido por nenhuma luz, não haveria nenhum evento capaz de alcançá-lo e o tempo pararia para ele.

A dilatação do tempo à medida que a velocidade do observador aumenta foi registrada em vários experimentos. Por exemplo, em sistemas de medição de tempo colocados em órbita em alta velocidade ou em medições da taxa de decaimento de múons e outras partículas elementares. Um dos primeiros e mais famosos experimentos sobre a relatividade do tempo foi o experimento de Michelson e Morley .

Início e fim do tempo

Em teoria, a linha do tempo poderia ter um começo e um fim. Se observarmos a sucessão de eventos que ocorreram no Universo, que é o maior referencial que podemos estudar, tanto as equações matemáticas quanto as observações na radiação espacial chegam a um ponto de tempo zero. De acordo com a teoria do Big Bang, esse ponto teria ocorrido 13.799 milhões de anos atrás.

Não se sabe o que existia antes do Big Bang, nem mesmo se sabe o que aconteceu apenas na época do Big Bang. Na verdade, na teoria da relatividade, o tempo começaria bem no Big Bang, antes que o tempo ou o espaço não existissem , um conceito que é difícil de entender. A mente humana gera uma sucessão constante de pensamentos que seguem uma linha do tempo. Imaginar a ausência de tempo é muito difícil para nós.

Também não se sabe se o tempo terá um fim. Se o Universo continuar a se expandir como agora, o tempo nunca acabaria. Se um novo Big Bang ocorrer, nossa linha do tempo pode ser truncada e uma nova começar.