Uma nova técnica para a computação quântica pode abrir todo o nosso modelo de como o tempo se move no universo.
Aqui está o que parecia ser verdade: o tempo trabalha em uma direção. A outra direção? Não muito.
Isso é verdade na vida. (Terça-feira chega a quarta-feira, 2018 e 2019, juventude e velhice.) E é verdade em um computador clássico. O que isso significa? É muito mais fácil para um pouco de software em execução em seu laptop prever como um sistema complexo se moverá e se desenvolverá no futuro do que recriar seu passado. Uma propriedade do universo que os teóricos chamam de "assimetria causal" exige que sejam necessárias muito mais informações - e cálculos muito mais complexos - para se mover em uma direção no tempo do que na outra. (Praticamente falando, avançar no tempo é mais fácil.)
Isso tem consequências na vida real. Os meteorologistas podem fazer um bom trabalho ao prever se choverá em cinco dias com base nos dados atuais dos radares meteorológicos. Mas peça aos mesmos meteorologistas para descobrir se choveu cinco dias atrás usando as imagens de radar atuais? Essa é uma tarefa muito mais desafiadora, exigindo muito mais dados e computadores muito maiores.
Os teóricos da informação suspeitam há muito tempo que a assimetria causal pode ser uma característica fundamental do universo. Já em 1927, o físico Arthur Eddington argumentou que essa assimetria é a razão pela qual apenas avançamos no tempo e nunca para trás. Se você entende o universo como um computador gigante constantemente calculando seu caminho no tempo, é sempre mais fácil - com menos recursos - que as coisas fluam para a frente (causa, depois efeito) do que para trás (efeito, depois causa). Essa idéia é chamada de "flecha do tempo".
Mas um novo artigo, publicado em 18 de julho na revista Physical Review X, abre a porta para a possibilidade de que essa flecha seja um artefato da computação no estilo clássico - algo que nos pareceu ser o caso por causa de nossas ferramentas limitadas.
Uma equipe de pesquisadores descobriu que, em certas circunstâncias, a assimetria causal desaparece dentro dos computadores quânticos, que são calculados de uma maneira totalmente diferente. Ao contrário dos computadores clássicos nos quais as informações são armazenadas em um dos dois estados (1 ou 0), nos computadores quânticos, as informações são armazenadas. em partículas subatômicas que seguem algumas regras bizarras e, portanto, cada uma pode estar em mais de um estado ao mesmo tempo. E, ainda mais atraente, o artigo deles aponta o caminho para pesquisas futuras que poderiam mostrar assimetria causal realmente não existem no universo.
Como é isso?
Sistemas muito ordenados e muito aleatórios são fáceis de prever. (Pense em um pêndulo - ordenado - ou em uma nuvem de gás que enche uma sala - desordenado.) Neste artigo, os pesquisadores analisaram sistemas físicos que apresentavam o nível de desordem e aleatoriedade dos cachinhos dourados - nem muito pequenos nem muito. (Então, algo como um sistema climático em desenvolvimento.) Isso é muito difícil para os computadores entenderem, disse Jayne Thompson, coautora do estudo, teórica e física da complexidade que estuda informações quânticas na Universidade Nacional de Cingapura.
Em seguida, eles tentaram descobrir o passado e o futuro desses sistemas usando computadores quânticos teóricos (sem computadores físicos envolvidos). Esses modelos de computadores quânticos não apenas usavam menos memória que os modelos clássicos de computadores, ela disse, como eram capazes de rodar em qualquer direção no tempo, sem usar memória extra. Em outras palavras, os modelos quânticos não tinham assimetria causal.
"Apesar de classicamente, pode ser impossível para o processo seguir uma das direções", disse Thompson à Live Science, "nossos resultados mostram que 'mecanicamente quântico', o processo pode ir em qualquer direção usando muito pouca memória".
E se isso é verdade dentro de um computador quântico, isso é verdade no universo, ela disse.
A física quântica é o estudo dos estranhos comportamentos probabilísticos de partículas muito pequenas - todas as partículas muito pequenas do universo. E se a física quântica é verdadeira para todas as peças que compõem o universo, é verdade para o próprio universo, mesmo que alguns de seus efeitos mais estranhos nem sempre sejam óbvios para nós. Portanto, se um computador quântico pode operar sem assimetria causal, o universo também pode.
Obviamente, ver uma série de provas sobre como os computadores quânticos um dia funcionarão não é a mesma coisa que ver o efeito no mundo real. Mas ainda estamos muito longe dos computadores quânticos avançados o suficiente para executar o tipo de modelo descrito neste artigo, disseram eles.
Além disso, Thompson disse, esta pesquisa não prova que não exista assimetria causal em nenhum lugar do universo. Ela e seus colegas mostraram que não há assimetria em alguns sistemas. Mas é possível, disse ela, que existam alguns modelos quânticos muito simples, onde surge uma assimetria causal.
"Eu sou agnóstico nesse ponto", disse ela.
Por enquanto.
O próximo passo para esta pesquisa, ela disse, é responder a essa pergunta - descobrir se existe assimetria causal em qualquer modelo quântico.
Este artigo não prova que o tempo não existe ou que um dia seremos capazes de voltar atrás. Mas parece mostrar que um dos principais elementos de nossa compreensão de tempo, causa e efeito, nem sempre funciona da maneira que os cientistas assumiram há muito tempo - e pode não funcionar dessa maneira. O que isso significa para a forma do tempo e para o resto de nós ainda é uma questão em aberto.
O verdadeiro benefício prático desse trabalho, ela disse, é que, na estrada, os computadores quânticos podem ser capazes de executar facilmente simulações de coisas (como o clima) em qualquer direção ao longo do tempo, sem sérias dificuldades. Isso seria uma mudança radical do atual mundo da modelagem clássica.
