Poucas ideias na ciência moderna mudaram mais profundamente a nossa compreensão da realidade do que o espaço-tempo – o tecido entrelaçado de espaço e tempo no centro de Albert Einstein teoria da relatividade.
O espaço-tempo é frequentemente descrito como “o tecido da realidade.” Algumas descrições chamam esse tecido de “bloco universo”- um mapa completo de todos os eventos, passado, presente e futuro.
Em outros é um um campo dinâmico que se curva e flexiona em resposta à gravidade. Mas o que isso realmente significa dizer que o espaço-tempo existe? O que é isso – espaço-tempo estrutura, substância ou uma metáfora?
O coração da física moderna
Essas questões não são apenas filosóficas. Eles estão no centro de como interpretamos a física moderna e moldamos tudo com calma como entendemos a relatividade geral para enquanto imaginamos a viagem no tempo, multiversos e nossas origens.
Estas perguntas informam o surgimento do próprio espaço-tempo e novas propostas radicais que o vêem como a memória do universo. E, no entanto, a linguagem que usamos para descrever o espaço-tempo é muitas vezes vaga, metafórica e profundamente contraditória.
O filósofo austro-britânico Ludwig Wittgenstein alertou certa vez que problemas filosóficos surgem quando “idioma sai de férias.” Acontece que a física pode ser um exemplo notável.
Ao longo do século passado, palavras familiares como “tempo”, “existir” e “intemporal” foram reaproveitados em um contexto técnico sem examinar a bagagem que carregam da fala cotidiana.
Isso levou à ampla distribuição confusão sobre o que esses termos realmente significam.
Problema de idioma
Na filosofia da física, especialmente na forma conhecida como eternidadea palavra “eterno” é usada literalmente. O eternalismo é a ideia de que o tempo não flui e reflui – que todos os eventos ao longo do tempo são igualmente reais em uma estrutura quadridimensional conhecida como “bloco universo.”
De acordo com esta visão, toda a história do universo já está definida, atemporal, na estrutura do espaço-tempo. Neste contexto, “atemporal” significa que o próprio universo não perdura nem se desenvolve em nenhum sentido real. Não há devir. Não há alterações. Existe apenas um bloco e toda a eternidade existe dentro dele.
Mas isso leva a um problema mais profundo. Se tudo o que acontece ao longo da eternidade é igualmente real e todos os eventos já estão acontecendo, o que significa dizer que o espaço-tempo existe?
O elefante na sala
Há uma diferença estrutural entre existência e emergência. Uma é uma forma de ser, a outra é acontecer.
Imagine que um elefante está parado ao seu lado. Você provavelmente dirá: “Este elefante existe”. Você pode descrevê-lo como um objeto tridimensional, mas o importante é que é um “objeto tridimensional isso existe.”
Em contraste, imagine um elefante puramente tridimensional que surge na sala por um momento: um momento na vida de um elefante existente que aparece e desaparece como um fantasma. Na verdade, este elefante não existe no sentido usual. É assim que acontece. Está acontecendo.
O elefante existente perdura no tempo, e o espaço-tempo cataloga cada momento de sua existência como quadridimensional. linha mundial — o caminho do objeto no espaço e no tempo ao longo de sua existência. O imaginário “elefante de encontro” é apenas uma peça espacial desse cachimbo; um momento tridimensional.
Agora aplique esta distinção ao próprio espaço-tempo. O que significa a existência de um espaço-tempo quadridimensional no sentido de que existe um elefante? O espaço-tempo perdura no mesmo sentido? Existe espaço-tempo seu próprio conjunto de momentos “agora”.? Ou será o espaço-tempo – a variedade de todos os eventos que ocorrem ao longo da eternidade – apenas o que acontece? Será o espaço-tempo apenas um quadro descritivo para relacionar estes acontecimentos?
O eternalismo contamina esta distinção. Considera toda a eternidade – isto é, todo o espaço-tempo – como uma estrutura existente e considera a passagem do tempo uma ilusão. Mas esta ilusão é impossível se todo o espaço-tempo acontecer instantaneamente.
Para recriar a ilusão de que o tempo passa dentro desta estrutura, um espaço-tempo quadridimensional deve existir mais como um espaço-tempo tridimensional. existente um elefante cuja existência é descrita pelo espaço-tempo quadridimensional.
Cada evento
Vamos levar esse pensamento um passo adiante.
Se imaginarmos que todos os eventos ao longo da história do universo realmente “existem” no universo em bloco, então podemos perguntar: quando o próprio bloco existe? Se não se desdobrar ou mudar, existe atemporalmente? Se for assim, então estamos impondo outra dimensão de tempo ao que deveria ser literalmente atemporal.
Para entender isso, poderíamos construir uma estrutura pentadimensional usando três dimensões espaciais e duas dimensões temporais. O segundo eixo do tempo permite-nos dizer que o espaço-tempo quadridimensional existe exactamente da mesma forma que normalmente pensamos no elefante na sala como existindo no espaço tridimensional que nos rodeia, eventos nos quais catalogamos como espaço-tempo quadridimensional.
Neste ponto vamos para fora físico estabelecido que descreve o espaço-tempo em apenas quatro dimensões. Mas isto revela um problema profundo: não temos uma forma coerente de falar sobre o que significa existir no espaço-tempo sem acidentalmente recuar o tempo através de uma dimensão extra que não faz parte da física.
É como tentar descrever uma música que existe de uma só vez, sem executá-la, senti-la ou desdobrá-la.
Da física à ficção
Esta confusão define como imaginamos o tempo na arte e na ciência popular.
No filme de James Cameron de 1984. Exterminador do Futurotodos os eventos são tratados como fixos. A viagem no tempo é possível, mas a linha do tempo não pode ser alterada. Tudo já existe num estado fixo e atemporal.
No quarto filme de Vingadores franquia, Vingadores: Ultimato (2019), a viagem no tempo permite que os personagens mudem eventos passados e alterem a linha do tempo, oferecendo um universo em blocos que existe e muda ao mesmo tempo.
Essas mudanças só podem ocorrer se a escala quadridimensional existir da mesma forma que existe o nosso mundo tridimensional.
Mas independentemente de tais mudanças serem possíveis, ambos os cenários assumem que o passado e o futuro estão lá e prontos para serem transportados. No entanto, nenhum deles se preocupa com o tipo de existência que isso implica, ou como o espaço-tempo difere do mapa de eventos.
Compreendendo a realidade
Quando os físicos dizem que o espaço-tempo “existe”, muitas vezes trabalham dentro de limites que confundem silenciosamente a linha entre existência e aparência. O resultado é um modelo metafísico que, na melhor das hipóteses, carece de clareza e, na pior, obscurece a própria natureza da realidade.
Nada disto ameaça a teoria matemática da relatividade ou a ciência empírica que a apoia. Equações de Einstein ainda funciona. Mas a forma como interpretamos estas equações é importante, especialmente se determinar como falamos sobre a realidade e como abordamos problemas mais profundos da física.
Esses entendimentos incluem tentativas reconciliar a relatividade geral com a teoria quântica – a chamada foi investigada como em filosofia e debates científicos populares.
A definição de espaço-tempo é mais do que uma discussão técnica – trata-se de que tipo de mundo pensamos viver.
