O que é tempo?

O tempo é um conceito abstrato, e a única maneira que podemos medir o tempo é em relação a comparação entre eventos simultâneos ao observador. Por exemplo: você sabe que é meio-dia porque o sol está a pino, e não há sombra (isso, é claro, só é válido para quem mora próximo há linha do Equador, para um europeu, mesmo ao meio-dia haverá sombra devido à inclinação da Terra), ou que o ponteiro grande e pequeno estão apontando para 12 horas, ou o relógio digital está marcando 12:00 h.

Só podemos saber quão rápido um evento é, comparando sua velocidade de acontecimento com outro. Os relógios atômicos, por exemplo, medem o tempo comparando aos ciclos de oscilação entre estados diferentes de um elemento químico. Mesmo os relógios de pulso funcionam dessa maneira, sejam ciclos mecânicos de oscilações ou voltas de engrenagem, sejam pulsos elétricos digitais. Para que o período destes ciclos não se altere devido ao amortecimento, ou forças de atrito resistivo elétrico ou mecânico, deve ser fornecida energia continuamente numa taxa que compense o decaimento pelo amortecimento. Por isso os relógios utilizam bateria, ou são dados corda, nos antigos relógios.

O tempo pode ser definido para um sistema como uma taxa de variação de estados desse sistema em relação á outro. Se um sistema possui um estado fixo, para um observador, o tempo não parece passar. Um exemplo. Se nos colocarmos numa sala fechada, sem contato com o mundo exterior, à prova de som, sem janelas e com iluminação fixa no mesmo nível, com vários objetos, e ficarmos nessa sala indefinidamente, sem nenhum relógio. Em breve nossa noção de tempo será alterada, e não saberemos mais se é dia ou noite. Ainda teremos alguma noção de tempo porque possuímos estados internos que se alteram no nosso organismo através de nosso metabolismo, nosso relógio biológico, como nosso pulso e batimentos cardíacos, o ritmo de nossa respiração. Mais ainda, nossa consciência possui estados internos, constituídos por nossos sentimentos e pensamentos. Essas alterações de estados internos estão também entre as coisas que nos proporcionam a sensação de passagem do tempo. No entanto, sem contatos externos para “acertarmos” nosso relógio biológico, ele se defasa do ciclo dia/noite padrão, como demonstram várias experiências feitas com espeleólogos em cavernas.

Para que possamos ter a noção de tempo, necessariamente essa transição de estados de um sistema deve ser observável, ou seja, deve poder ser medida e comparada. Se o sistema possuir transição de estados não observáveis, o tempo não poderá ser medido. Veja o exemplo de um copo de água em repouso. Observando-o a olho nu, não poderemos ter noção de transição de estados ou passagem de tempo. Porém sabemos que as moléculas do líquido estão em constante agitação, ou mudanças de posição e velocidades, ou seja, possuem transição de estados internos. Para observar tais transições e podermos medir o tempo desse sistema (copo d’água), teremos de usar instrumentos ou artifícios, como espalhar um soluto visível na água e observar seus movimentos aleatórios (movimentos brownianos) através do microscópio. Assim um copo d’água possuirá tempo próprio, tendo agitação de suas moléculas, pois tem uma temperatura diferente de zero. Sendo assim, existe uma conexão entre temperatura e tempo próprio.

Sistemas com temperaturas diferentes, possuirão tempos próprios diferentes. Se um sistema A possui maior temperatura que o sistema B, ele possuirá um tempo próprio mais rápdido que o tempo próprio do sistema B. Dada a tendência observada do calor fluir de corpos quentes para os frios, chegando a uma média, pode-se dizer que dois corpos com tempos próprios (temperaturas) diferentes tenderão a sintonizar seus tempos num tempo próprio intermediário.