Tempo…Entropia…Informação…

“Na medida em que, cada ruptura radical do presente em relação ao passado, torna-se   manifesta ausência de qualquer ordem capaz de sobrepujar o caótico poder do devir —   o tempo não é só o espaço da futura realização do possível, mas também o irromper de algo totalmente novo; cuja efetivação recria, inversamente, sua própria possibilidade.” (Quentin Meillassoux – ‘Potentiality and Virtuality’)

 

 

 

 

 

 

              A tendência das coisas para se desordenarem espontaneamente é uma característica fundamental da natureza. Para que a ‘organização’ ocorra, é necessária alguma ação       que restabeleça a ordem… É o que acontece nas grandes cidades – despoluir um rio, melhorar a condição de vida de seus habitantes, e diminuir a violência por exemplo,       são tarefas que exigem muito trabalho… e não acontecem espontaneamente. Se não houver qualquer ação nesse sentido… a tendência é que prevaleça a desorganização.

Em nosso cotidiano, percebemos que é mais fácil deixar as coisas desorganizadas, do que ordená-las: ‘Organizar é sempre mais difícil que bagunçar‘. A dualidade ordem/desordem  se relaciona com uma característica fundamental da natureza… — chamada… entropia.  

A entropia, por sua vez…está relacionada com a quantidade de informação exigida para caracterizar um sistema, da seguinte forma – quanto maior a entropia… – mais informações são necessárias para descrever esse sistema.

Para facilitar a compreensão desse conceito —  é possível fazer uma analogia com algo bastante comum: cartas de baralho. Se – inicialmente, tivermos o baralho com as     cartas organizadas de acordo com a sua sequência e naipes, o nosso sistema (baralho) contém um certo grau de informação. Por outro lado, as cartas embaralhadas contêm  uma entropia bem maior do que a das cartas organizadas.

A tendência ao aumento da entropia – está intimamente relacionada à 2ª lei da termodinâmica. Essa lei mostra que  –  toda vez que realizamos algum trabalho, parte da energia empregada é perdida para o ambiente… — não se transformando em trabalho útil.

Ao organizarmos as cartas…gastamos energia, e assim… consequentemente, liberamos calor para o meio ambiente.

A ‘energia liberada’ … servirá para desorganizar as moléculas de ar ao nosso redor, aumentando a entropia do ambiente…  — Assim, para diminuir a entropia de determinado lugar … — é necessário aumentar em outro.

A manutenção da vida é um embate constante contra a entropia (desorganização), travada a cada momento por nós. Desde o momento da nossa concepção, a partir da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, nosso organismo, ao se desenvolver … se torna mais complexo. Partimos de uma única célula, e chegamos à fase adulta com trilhões delas…especializadas para determinadas funções…  (A vida é… – de fato… um evento muito especial!…)

A entropia nos mostra que a ordem que encontramos na natureza é fruto da ação de forças fundamentais que, interagindo com a matéria…causam sua organização.

Desde a formação do nosso planeta, há 4,5 bilhões de anos, a vida só conseguiu se desenvolver às custas de transformar   a energia recebida do Sol… numa forma útil… — capaz de manter a organização.

Para tal, pagamos um preço alto – grande parte dessa energia é perdida, basicamente, na forma de calor… – Dessa forma, aumentando a desorganização do nosso planeta – aumentamos sua entropia. ‘O Caos e a Ordem’  (Adilson de Oliveira/UFSC – ago/2006) ***********************************************************************************

Considerações sobre a seta do tempo                                                                              “Viver é a própria mobilidade intuitiva do tempo.” (Henri Bergson)

Embora há milênios, os filósofos se perguntem por que o tempo não anda para trás, as leis conhecidas da física são perfeitamente simétricas com relação ao tempo; não necessitando de algo, como uma ‘seta do tempo‘… Ou seja, para a física moderna, os processos físicos poderiam ser ‘rebobinados‘ no tempo, e continuariam fazendo sentido…

‘as leis matemáticas da física funcionam tão bem para os eventos seguindo seu curso inexorável para o futuro… – quanto retornando para o passado’.

A realidade porém, não bate com a teoria… e a primeira verificação experimental direta de exceção a essa simetria do tempo foi medida pelo decaimento de “partículas subatômicas” chamadas mésons B… – demonstrando assim, que mesmo ao nível microscópico, o tempo flui em uma direção preferencial.

Termodinamicamente falando…sempre que  2 corpos com temperaturas desiguais são colocados juntos, a energia flui entre eles até igualar as duas temperaturas…Associado à essa difusão de calor está um aumento na quantidade conhecida por entropia. Tanto quanto saibamos, o calor nunca flui espontaneamente no sentido inverso, e a entropia     do Universo está sempre aumentando…

Reverter a flecha do tempo… — seria o equivalente —                                     portanto, a diminuir a entropia do sistema (fechado).

Maxwell's demon

Num experimento mental do século 19…um poderoso ‘diabinho‘ denominado ‘Demônio de Maxwell‘ conseguiu…no interior de uma caixa – com uma partição – separar uma a uma as moléculas de um gás… ao conhecer a posição e velocidade de cada uma delas.

Usando um obturador em um buraco na partição, o ‘demônio’ retém as moléculas de alta energia de um lado — permitindo que as moléculas de baixa energia se juntem do outro lado. Porém, para isso ‘ele’ teria de gastar energia, aumentando, portanto, sua própria entropia, de modo que, a entropia total do Universo continuaria subindo.

Acontece que…no mundo quântico, o ‘demônio redutor de entropia‘ teria uma tarefa diferente – porque, na versão da mecânica quântica da entropia, não é o calor que flui quando a entropia se altera, mas sim, a informação…   (A flecha quântica do tempo ) *********************************************************************************  

Entropia e Informação                                                                                                  A entropia da informação é equivalente à falta de conteúdo                                                  informativo… – um ‘grau de incerteza’ em uma mensagem.                                            

Entropia não é um conceito fácil, e nem único. O conceito mais antigo…chamado entropia termodinâmica, remonta a Rudolph Clausius… no século XIX. Na formulação moderna da termodinâmica – a entropia é uma ‘função do estado’                de um sistema termodinâmico (no caso de um gás simples, por exemplo…função                da energia interna, volume – e, do seu nº de partículas) — cujo saber… completo,      fornece toda a informação possível sobre esse sistema.

Além disso, essa função é extensiva – ou seja, se você dobrar volume, energia e número     de partículas, ela deve também dobrar. E ela possui a propriedade de que, em qualquer transformação suficientemente lenta de um sistema fechado – deve sempre crescer, ou permanecer a mesma. – Na termodinâmica atual…essas consequências são tidas como “axiomas… – existe entropia – ela é extensiva – e nunca deve diminuir’.

A termodinâmica não se propõe a fazer “modelos específicos” sobre a estrutura da matéria. Ela é um quadro de como deve ser qualquer sistema onde se possa definir uma quantidade chamada entropia, com tais e tais propriedades, e que satisfaça certas 3 leis que podem ser matematicamente bem definidas. A termodinâmica não fala de átomos, moléculas, estados de energia. Ela é uma estrutura matemática formal, que deve ser satisfeita pelos estados de equilíbrio de qualquer sistema que satisfaça certas premissas.

Uma compreensão microscópica do que a entropia de fato mede… quando é aplicada a termodinâmica a sistemas físicos (compostos por átomos, moléculas, e afins) demorou a ser alcançada. Para isto ocorrer foi preciso Boltzmann recorrer à ‘Mecânica Estatística’.

Sem título

A “entropia termodinâmica”          – Uma importante característica da entropia (ou incerteza probabilística) na teoria da informação…é estar diretamente correlacionada ao grau     de similaridade entre… as inúmeras probabilidades de uma distribuição”.  (‘Otimização da Entropia’, R. Mattos     & Álvaro Veiga)

A mecânica estatística é uma teoria com fins diferentes da termodinâmica. —  Ao criar “modelos específicos” … da estrutura microscópica da matéria, ela tenta obter — a partir daí… — por ‘leis estatísticas’ seu ‘comportamento macroscópico’.

A ‘mecânica estatística’… – dita como ‘de equilíbrio’ – tem como ‘postulado fundamental’, o “princípio de máxima ignorância”… isto é… ‘uma vez que não sou capaz de acompanhar todos estados microscópicos do sistema, assumirei que eles sejam todos equiprováveis‘.

Ocorre que esses ‘estados macroscópicos’ que surgem da aplicação de princípios estatísticos aos modelos, com base no comportamento microscópico da matéria, satisfazem todas condições para serem considerados “estados termodinâmicos”,                  e assim, há uma função que satisfaz todos requisitos para ser identificada como   ‘entropia termodinâmica‘… E, essa função é a entropia de Boltzmann.

“A existência de “estados quânticos discretos” permite que a                      informação seja uma genuína quantidade física.” (Lee Smolin)

Para simplificar, vamos pensar em um ‘gás simples’. O modelo microscópico que adotaremos é que o gás seja composto por moléculas, que se movem segundo leis da mecânica newtoniana. A ‘entropia de Boltzman’ é definida como — dado um certo nº       de moléculas…com uma certa energia mecânica total — de quantas formas possíveis (variando as posições e velocidades das moléculas) posso arranjá-las em uma região     com um certo volume?…

Boltzmann

O físico austríaco Ludwig Boltzmann (1844-1906) foi um dos cientistas que ajudaram a definir o conceito de entropia tal como é conhecido hoje.

Em termos de ‘sistemas físicos clássicos, formados por moléculas, átomos, etc… — diz-se que a entropia é a de ‘Boltzmann’… correspondente à quantidade de estados microscópicos associados a cada ‘estado macroscópico’.

Como esses ‘estados microscópicos’ foram postulados como “equiprováveis” … — sua entropia mede quão provável este estado se manifesta macroscopicamente. Isto obriga à ‘entropia de Boltzmann’ satisfazer a uma certa propriedade básica da ‘entropia termodinâmica’:

A termodinâmica diz que…quando um sistema satisfaz certos vínculos (por exemplo, ter certa energia interna, volume, e nº de partículas) seu estado de equilíbrio, ao tempo suficiente, é o que possui maior entropia. Como a entropia de Boltzmann satisfaz esse requisito…então:

‘O “estado macroscópico” mais provável de ser encontrado é aquele               que apresenta maior entropia de Boltzmann, satisfeitos os vínculos’.

Mas isso introduz uma noção estranha – a de que o estado macroscópico do sistema não é um único estado bem determinado, mas pode flutuar…ou seja, tem certa probabilidade de ser assim, ou assado. E isso é reflexo do fato de que, ‘intimamente’, o sistema satisfaz uma dinâmica temporal, que desprezamos…quando assumimos ‘estados microscópicos equiprováveis’ — já que não saberíamos como seguir essa dinâmica — com um número absurdamente grande de partículas em jogo.

E, de fato, a entropia de Boltzmann não precisa sempre crescer. Ela pode diminuir. Mas é extremamente improvável que ela diminua… Então, dizer que um sistema tem entropia S  significa dizer — que este sistema apresentaria a mesma aparência macroscópica, para W  formas microscopicamente diferentes. Isto é:

“equação de Boltzmann”

‘a irreversibilidade de um sistema S  está associada… à sua complexidade

E… podemos também dizer… — conforme Boltzmann demonstrou em 1877  —  que a entropia (S) do sistema…cresce na mesma proporção do nº de arranjos possíveis (W) para os elementos deste sistema, tal como está gravado em sua lápide (onde K é a constante de Boltzmann) O grande legado de Boltzmann é a prova de que a entropia da ‘mecânica estatística’ é ‘termodinâmica‘. ***********************************************************************************

Entropia e formação da complexidade no universo                                                       

Pela 2ª lei termodinâmica a entropia é sempre crescente. A pergunta natural então é… Como foi possível ao universo formar estruturas como galáxias…estrelas…planetas… e depois a vida na Terra… quando formar estruturas complexas parece desafiar a 2ª lei?

A verdade é que a Termodinâmica é uma aproximação para descrever sistemas, quando estes podem atingir o estado em que as variáveis não dependem mais do tempo. Muitas vezes isso é impossível…e a Termodinâmica não se aplica (fenômenos fora do equilíbrio térmico).

rede cósmica

Por exemplo… – a termodinâmica não se aplica na ‘formação das galáxias‘, porque o campo gravitacional depende do tempo. E o processo é complicado, pela contínua aglomeração de massa…devido ao campo gravitacional…(a formação das galáxias, em termos termodinâmicos, parece uma incógnita – isto porque…a origem das galáxias se deve … – à dinâmica do campo gravitacional.)

Outros 2 exemplos importantes… são a formação dos núcleos atômicos, e a formação da radiação cósmica de fundo… Se fossemos aplicar a Termodinâmica em Cosmologia para descrever esses processos iríamos obter respostas incorretas. Na formação do hélio, por exemplo, vê-se que a sua abundância em “equilíbrio termodinâmico” se torna relevante quando a temperatura é cerca de 3.5×10e9ºK; a Termodinâmica prevê que cerca de 31% dos bárions deveria estar na forma de hélio hoje…  (O valor correto é próximo de 26%.)

A Termodinâmica falha porque a formação do hélio precisa competir com o fato de que a densidade de prótons e neutrons está decaindo no tempo – Os prótons e neutrons vão se tornando menos densos devido à expansão do universo. – E assim…a densidade se torna tão baixa que não permite mais a ocorrência de reações nucleares.

Além do que…a formação do hélio depende da presença de neutrons, que decaem rapidamente – à medida que as reações nucleares perdem força para converter prótons em neutrons. Se abdicarmos da Termodinâmica, calculando o processo dependente do tempo…chegamos ao valor de 27%.

A ‘radiação cósmica de fundo por sua vez…se forma por um processo similar de competição em que os elétrons livres (que ainda espalham fótons por ‘efeito Compton’)  vão desaparecendo … ao serem capturados aos núcleos dos átomos neutros de H e He.

Quando não podemos usar a Termodinâmica para reações físicas; mas ainda se quer fazer contas para um grande nº de partículas, se usa física estatística fora do equilíbrio…onde a dinâmica é comandada pelas ‘equações de Boltzmann’Assim, não é necessária nenhuma mágica para entender como se formam estruturas complexas no universo…onde vale a 2ª lei da Termodinâmica – basta aplicar as leis físicas para o ‘processo microscópico’ (para a formação dos núcleos – física nuclear; na formação das galáxias, Relatividade Geral)  ‘texto base’#‘Otimização da entropia’#‘Física Termodinâmica’#‘Entropia da Informação’    ************************(texto complementar)**************************************

Desordem irreversível…no ‘mundo quântico’                                                              Teorias atuais estabelecem que uma micropartícula                                                                     individual deverá obedecer à ‘2ª lei termodinâmica’.

Físicos brasileiros e europeus demonstraram pela 1ª vez, que um núcleo atômico também sofre os efeitos irreversíveis da passagem do tempo. Usando equipamento do laboratório do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) — RJ … foi registrado um aumento irreversível no “grau de desordem”… no interior de um “átomo de carbono”.

Em física, o grau de desordem é medido por uma grandeza chamada entropia, que quase sempre, nos fenômenos do mundo macroscópico…é crescente – ou no máximo se mantém estável, mas nunca diminui, em um sistema dito “isolado”… Uma das consequências disso, é que… quanto maior a desordem… mais difícil se torna reverter um fenômeno totalmente.

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No dia a dia, os seres humanos associam essa irreversibilidade à passagem do tempo e às noções de passado e futuro… – A noção de irreversibilidade, inclusive…levou o astrônomo e matemático inglês Arthur Eddington a afirmar… em 1928… – que a única lei irreversível conhecida pela física…era o aumento da entropia no Universo…determinado pela 2ª lei da termodinâmica… E, sobre isso… comenta Roberto Serra, da Universidade Federal do ABC:

“Embora a percepção de que o tempo não para … — e caminha sempre para o futuro seja óbvia em nosso cotidiano, isso não é trivial do ponto de vista físico. Essa dificuldade ocorre, porque as leis da natureza, no nível microscópico, são simétricas no tempo, e assim, reversíveis. Isso significa que não haveria diferença entre ir do passado para o futuro, e vice-versa”.  (texto base) 

Seta quântica do tempo

Muitos físicos pensavam que o aumento da entropia  pudesse ser um fenômeno exclusivo do mundo macro porque, no século XIX, o físico austríaco L Boltzmann explicou a 2ª lei termodinâmica pelos movimentos de     uma quantidade absurdamente elevadas de átomos…     se movimentando de todas formas possíveis; a maior     parte delas – aleatórias e incontroláveis. Há 60 anos, porém… – que muitos pesquisadores trabalham para ampliar a “teoria de Boltzmann” … levando em conta sistemas feitos de poucos – ou mesmo…um só átomo.

De fato, as propriedades da seta do tempo – e do aumento da entropia…já foram confirmadas fisicamente em diversos ambientes e situações… mas, sempre – em circunstâncias macroscópicas. Porém, no mundo microscópico, a emergência da irreversibilidade do tempo intriga os físicos, porque as leis da mecânica quântica             não têm um sentido preferencial…(no mundo quântico, o futuro afeta o passado)

Ainda que não se tenha nenhuma teoria sobre o que seja fundamentalmente o tempo, essa aparente incompatibilidade entre uma direção preferencial do tempo, e a leis quânticas da Física tem gerado muitos debates ao longo de décadas… – e, promete gerar muitos mais, a partir de um experimento – que afirma ter demonstrado pela 1ª vez, a irreversibilidade da seta do tempo em um sistema quântico microscópico.

O professor Roberto Menezes Serra…e sua equipe – da Universidade Federal do ABC, estudou o comportamento do ‘spin(uma propriedade similar ao “pólo magnético”     de um ímã)…do núcleo de 1 único átomo, o isótopo carbono 13 – numa molécula de clorofórmio.

Após o resfriamento…a alguns bilionésimos de grau acima do ‘zero absoluto’, os núcleos dos átomos de carbono foram submetidos a um pulso de radiofrequência, com potência modulada no tempo a uma frequência de 125 MHz… — E sobre isso, o professor explicou:

“A temperatura do nosso sistema é conhecida por “temperatura de spin“… e o sistema permanece nesse estado por frações de segundo durante o experimento. Quando os spins dos núcleos interagem com as ondas de rádio…cuja intensidade cresce com o tempo, eles mudam de estado, aumentando sua energia interna. – Esse aumento se dá rapidamente, fazendo com que parte da energia absorvida pelos spins se mostre desorganizadamente, como se os spins tremessem”.

Quando o pulso de radiofrequência é desligado, parte da energia absorvida pelos núcleos de carbono (aquela na forma desorganizada) precisa ser dissipada no meio ambiente…na forma de calor. – Quando isso acontece, o sistema volta ao ‘estado original’chamado de ‘equilíbrio térmico’. Para revelar a ‘seta do tempo’, a estratégia do experimento foi ligar e desligar as ondas de radiofrequência num ritmo alucinante…na ordem dos milésimos de segundo…Como explicou Serra…

“Fizemos esse processo tão rápido … — que não dava tempo                              para o sistema trocar energia (calor) com o meio ambiente”.

A seguir, o mesmo processo foi realizado modulando as ondas de rádio…de forma reversa, diminuindo a energia das ondas de forma bem rápida…e, consequentemente, reduzindo a energia do sistema de spins…Comparando com os núcleos de carbono durante o processo de ‘acréscimo/redução’ da energia das ondas de rádio…foi possível detetar uma diferença sutil, mas mensurável… entre os 2 processos.

Ora…se as leis que governam os sistemas quânticos isolados fossem simétricas no tempo, esse processo também deveria ser simétrico, mas não foi isso que o experimento mostrou. Como concluiu o pesquisador:

“De fato, foi detetada uma leve assimetria durante o processo de aumento e redução da energia no núcleo de carbono…graças às flutuações quânticas“.

O que se observou no experimento, foi um fenômeno no qual “flutuações quânticas” estão associadas às ‘transições entre estados quânticos do spin nuclear’… Em resumo, a equipe constatou a emergência da “seta do tempo” no ambiente quântico…ao detetar assimetria entre um processo e seu reverso. Essa assimetria tem origem na transição entre ‘estados quânticos’. É desse modo que a entropia do sistema aumenta, e foi assim que a produção, ou… origem do aumento da entropia microscópica num sistema quântico — foi detetada. (texto base) ************************************************************************

quanticspacetime

“Bit-espaçotempo”

Quais são os “blocos de construção” básicos do cosmos?… Átomos, energia…partículas e massa?…Mecânica quântica, forças, campos, espaçotempo? Pequenas cordas com muitas dimensões?…De acordo com recente estudo, surgiu um novo candidato… a “informação”, é que seria a base fundamental da realidade.

O físico John Wheeler caracterizava essa ideia como “It do bit” — “it” referindo-se a todas as coisas do universo, e “bit” significa informação. “It do bit” seria algo como “O universo feito de informação”…De fato, não         é nenhuma novidade que a informação está mudando a sociedade. O que há de novo é     que a informação está mudando a ciência. Então, a pergunta é… como compreendê-la;     ou melhor…será ela (informação) a constituinte final na qual o cosmos foi construído?

De acordo com o físico Paul Davies, diretor científico na Arizona State University…

“Historicamente, a questão tem estado na base da ‘cadeia explicativa’… – e a informação tem sido uma espécie de derivada secundária dela. Mas agora, há um interesse crescente entre, pelo menos um pequeno grupo de físicos… de virar isto de cabeça para baixo… – e dizer que…talvez no ‘fundo do poço’, o Universo é feito de informações, e processado por informações… – e a questão, emerge como um conceito secundário.”

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O universo escrito em binário

Seth Lloyd, professor do MIT, especializado em informação quântica, defende esta ideia, ao comparar o ‘universo’ a um computador: “sistema físico, que despedaça informação; invertendo bits… — de forma sistemática.”

Ele explica que os elétrons têm spins…que são descritos por leis da mecânica quântica. Elétrons podem assumir apenas 2 valores distinguíveis…girando para cima, ou para baixo – mesmos caracteres binários que bits de computador. Então…disse Lloyd – “no fundo, o Universo é composto de informações, pois cada partícula elementar carrega informações”.

Para Lloyd, a informação não é apenas uma forma aproximada de apreciar a atividade do universo… mas a resposta literal – mais fundamental…de como ele realmente funciona. Sendo o universo um sistema físico que contém…e processa informações metodicamente, pode fazer tudo o que um computador faz. Ele porém não considera o universo como um computador, numa metáfora explicativa; mas sim, realmente, como um fato científico. E, como tal, afirma que todas as alterações no Universo… – são… assim como… “cálculos“.

Para Raphael Bousso, teórico das cordas da Universidade da Califórnia, Berkeley, informação não é só uma ferramenta de medida…é um componente principal do que está acontecendo ‘agora’ no mundo.

E ele assim explicou… “A Informação não é…a modelagem do sistema, ela é próprio sistema…A realidade não vai funcionar, a menos que a informação seja — em certo sentido, verdadeira”E, completou Lloyd:

“Pense numa “onda do mar” quebrando na praia… Todas as moléculas de água – por sua configuração… sua rotação…e posição em relação às outras moléculas d’água, carregam consigo ‘bits’ de informação. — Então, sempre que quaisquer 2 moléculas de água se chocam, mudam de direção…processando esses bits. Agora imagine que cada molécula d’água…essencialmente…esteja dizendo às outras moléculas, o que fazer. Combinando inúmeras moléculas interagindo umas com as outras…temos assim, uma onda“.

Alegações extraordinárias exigem evidências extraordinárias

Porém…é ainda opinião minoritária, que a ‘informação seja mais fundamental do que a física. O físico Stephen Wolfram, por exemplo, a considera…”o fenômeno mais importante de nossos tempos”, e postula que… – “regras simples“…geram o que vemos na natureza. Desse modo … descreve uma ‘representação do universo’ em termos dessas regras simples, agindo fundamentalmente, no “modo computacional”.

Embora afirme que essas regras simples podem ser mais fundamentais que a matemática, Wolfram não considera que, cada elétron esteja executando um programa, e agindo como um objeto que interage com outros programas… – De acordo com a opinião do cientista…

Reconhecendo a diferença entre modelo e realidade, não devemos imaginar que o universo funcione… apenas  pela simples operação                 de programas similares — em execução dentro de cada partícula”. 

Já para Alan Guth, físico teórico do MIT, e criador da ‘teoria inflacionária’…a noção de informação como “princípio”…não é convincente – pelo menos não ainda – e explicou:

“Não encontro justificativa para tal afirmação, embora talvez possa ser convencido dela no futuro. – A menos que os bits fizessem algo de diferente das leis físicas, mas não vejo nada de extraordinário. São modos equivalentes, não dá para afirmar qual é mais fundamental”.

A abordagem ‘equilibrada’ de Guth… descreve matéria, energia e informação…como quase idênticos. Segundo ele, isso se deve, em parte, à possibilidade de que nosso universo possa vir a ser explicado, um dia… – numa ‘simulação‘…em um computador (quântico) cósmico.

Se a informação é primária… e o Universo é – fundamentalmente, um computador, então deve ser possível… pelo menos teoricamente viável, a princípio… simular o cosmos inteiro em supercomputadores futuros. Portanto, não poderíamos rejeitar a possibilidade, de que nosso universo atual seja um ‘simulacro’…um tipo de ‘matrix‘.

Há outra consequência. Um universo simulado, totalmente formado como a nosso, confirmaria o ‘reducionismo’… – a ideia de que tudo… – inclusive a consciência, poderia ser explicado pela física, ou até por eventos digitas. 

Além disso, se a “estrutura básica” consistir de informação, então deve haver maneiras de usá-la, para melhorar o ‘modelo padrão’ da física…que, apesar de altamente bem sucedido, tem vários parâmetros livres – até agora indemonstráveis, e carentes de coerência interna.

A pergunta final a ser feita então é…poderiam estas                                     teorias (abstratas) da informação serem testadas?…

Mesmo se o universo fosse uma simulação, estas nunca seriam perfeitas… então, talvez seja possível detetar – em níveis extremos de precisão…falhas, ou até mesmo erros nas medições físicas, tais como desvios em constantes nucleares… ou, na velocidade da luz.

Outro teste possível para a informação como parâmetro, pode incluir a confirmação da teoria de que o universo é um holograma (imagem 3D…projetada a partir de uma fonte 2D)…e, que o espaço não é suave e contínuo – mas, como uma grade…e discreto (como informação). ####### (texto base) ####### (texto original) ###### 23/maio/2015 *********************************************************************************

Tempo (termodinâmico) corre para trás… dentro de um ‘BN’ (set/2015)                ‘Na analogia matemática entre buracos negros e a termodinâmica…a massa                       faz o papel de energia; a gravidade da superfície representa a temperatura;                       e a área do horizonte de eventos…sua entropia’. 

Buracos Negros são conhecidos por ter muitas propriedades estranhas, uma vez que não permitem que nada, nem mesmo a luz, depois de cair dentro deles… possa escapar. Uma propriedade menos conhecida…mas igualmente bizarra…é que os buracos negros parecem saber o que acontece no futuro. Essa estranha propriedade porém, decorre da maneira pela qual os buracos negros são definidos… o que tem motivado alguns físicos       a explorar definições alternativas.

Em um novo artigo, publicado na “Physical Review Letters”, Raphael Bousso, professor da Universidade da Califórnia – Berkeley… e Netta Engelhardt…aluna de graduação na Universidade da Califórnia (Santa Barbara), numa interpretação geométrica de ‘buracos negros’ como objetos curvos, denominados ‘telas holográficas’, a partir da “relatividade geral”, anunciaram nova lei termodinâmica.

Como nos explicou Engelhardt… — “A assim chamada teleologia do horizonte de eventos do ‘buraco negro’ é um artifício pelo qual os físicos definem… um “horizonte de eventos”, em relação ao tempo infinito, decorrido no futuro. O que, por definição, é saber sobre o destino de todo universo… mas na realidade é apenas uma maneira conveniente de descrever buracos negros – pois, na Relatividade Geral, seu horizonte de eventos não pode ser observado em tempo finito, nem há sentido para qual o ‘buraco negro’… como uma entidade física, possa predizer o futuro infinito”.

Uma das razões para telas holográficas serem tão atraentes…é estarem definidas de um maneira, que só dependem de propriedades locais; não precisando de informações contingenciais sobre um futuro infinito.

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A nova lei termodinâmica indica que a área de uma tela holográfico futura [linha azul sólida em (a)] está sempre aumentando em uma direção, enquanto a área de um tela holográfica passada [a linha azul sólido em (b)] é sempre crescente em uma direção diferente. Crédito: Bousso e Engelhardt. © 2015 Sociedade Americana de Física

No artigo…os físicos relatam uma nova lei termodinâmica – que diz em qual direção a   área de uma tela holográfica aumenta…dependendo se é uma “tela holográfica futura”,     ou uma “tela holográfica passada”. Estes 2 tipos de telas correspondem aos diferentes “campos gravitacionais…Como explicou Engelhardt:

“Telas holográficas são, de certa forma, um limite local para regiões de campos gravitacionais fortes. – Telas holográficas futuras… correspondem aos campos gravitacionais que puxam matéria (buracos negros, big crunch), enquanto            telas holográficas passadas … são regiões que espalharam a matéria para fora            (big bang, buraco brancos).

A nova lei afirma que… – enquanto a área de uma tela holográfica futura sempre aumenta em uma direçãoa área de um tela holográfica passada está sempre aumentando em uma direção diferente.

Esta lei – do ponto de vista termodinâmico…e considerando o ‘espaço-tempo’ um holograma, tem algumas interpretações interessantes…De acordo com o princípio holográfico… a quantidade de informação (entropia) numa determinada área (2d)           está relacionada com sua superfície (3d)… Então… ao interpretar a área como um       limite sobre a entropia…a lei pode revelar a direção do “tempo termodinâmico“…        (que… como informam os cientistas… – não é o mesmo que “tempo matemático”).

Assim como a “área de futuro” e as “telas holográficas passadas” aumentam em direções opostas, a direção do tempo é diferente para os 2 tipos de telas… Nas telas do passado, o tempo avança… – Universos em expansão, como o nosso…demandam telas holográficas passadas, e por isso…percebemos naturalmente, o tempo termodinâmico correndo para frente… – Em contrapartida… – em telas holográficas futuras… o tempo corre para trás.

Em certo sentido, esta interpretação tem um resultado estranho: o tempo corre para trás… — no interior de BNs  e universos colapsantes.

Os físicos … também observaram em seu estudo ser esta a primeira nova lei termodinâmica aplicável à ‘relatividade geral’…desde 1971, quando Stephen Hawking arguiu que o ‘horizonte de eventos’ num buraco negro (portanto, sua área de superfície)…nunca é reduzida.

Mais tarde, no entanto, Hawking demonstrou que…na presença de efeitos quânticos, buracos negros emitem radiação (…de Hawking). calculando ainda, que a entropia de um ‘BN’ é proporcional à área de sua superfície…que, por sua vez… é inversamente proporcional ao quadrado da massa.

Esta emissão (associada à entropia e temperatura do BN) faz com que no horizonte de eventos de um buraco negro – sua área de superfície, e massa…diminuam ao longo do tempo, de modo a que o buraco negro, eventualmente evapore. Na ausência de efeitos quânticos, no entanto… a (2ª) lei termodinâmica de Hawking para BNs ainda é válida.

Este é também uma promissor campo de pesquisa para Bousso e Engelhardt… investigar como sua lei se comporta na presença de efeitos quânticos…E assim concluiu Engelhardt:

“Nossa lei termodinâmica só é válida na ausência de efeitos quânticos; esperamos mais tarde poder provar uma lei mais geral…que funcione também na presença de alguns destes efeitos.” (texto base)…(original)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979... (s/ diploma)
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Uma resposta para Tempo…Entropia…Informação…

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