Precisão do tempo tem limitação fundamental

A imagem idealizada do espaço e do tempo na Relatividade Geral atribui um relógio ideal para cada ponto no espaço, que tiquetaqueiam uniformemente sem serem influenciados pelos relógios próximos. No entanto, quando os efeitos mecânicos quânticos e gravitacionais são levados em conta, esta imagem não mais se sustenta - os relógios afetam-se mutuamente e os ponteiros dos relógios tornam-se "difusos".[Imagem: Juan Carlos Palomino/Universidade de Viena]

Tempo desfocado

Os relógios desempenham um papel inesperado na encruzilhada onde se juntam duas das teorias fundamentais da física moderna.

Quando medimos o tempo, normalmente assumimos que os relógios não afetam o espaço ou o próprio tempo, e que o tempo pode ser medido com precisão infinita em pontos próximos no espaço.

No entanto, quando combinaram a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, físicos da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências desvendaram uma limitação fundamental para a possibilidade de medir o tempo.

Quanto mais preciso for um determinado relógio, mais ele “desfocará” o tempo medido por relógios vizinhos, que apresentarão medições, por assim dizer, “embaçadas”, sem precisão. Como consequência, o tempo mostrado pelos relógios não estará mais precisamente definido.

Imprecisão quântica

Na vida cotidiana, estamos acostumados com a ideia de que as propriedades de um objeto podem ser conhecidas com a precisão que quisermos. Já na Mecânica Quântica, o princípio da incerteza de Heisenberg estabelece um limite fundamental para a precisão com que se pode conhecer pares de propriedades físicas, como a energia e o tempo de um relógio.

O tempo pode ser medido sem usar um relógio. Ou também ele pode ser medido pela massa ou pelo calor. [Imagem: Pei-Chen Kuan]

Quanto mais preciso for o relógio, maior será a incerteza em sua energia. Um relógio arbitrariamente preciso teria, portanto, uma incerteza ilimitada em sua energia.

Isto se torna importante quando se inclui a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, a outra teoria-chave da física. A Relatividade Geral prediz que o fluxo de tempo é alterado pela presença de massas ou fontes de energia. Esse efeito, conhecido como “dilatação gravitacional do tempo“, faz com que o tempo passe mais lentamente perto de um objeto de grande energia, em comparação com a situação na qual o objeto tenha uma energia menor.

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