Il Tempo tra Fisica e Filosofia, tra passato e futuro

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Uno degli argomenti che da sempre ha affascinato l’umanità è stato la lunga discussione sul tempo e sullo spazio. Da Aristotele a Rovelli, il dialogo tra Fisica e Filosofia non si è mai interrotto. Qui vorrei parlare del tempo perché ultimamente, anche nel mio ambiente, si sta facendo un po’ di confusione su questo concetto. Non che si sia arrivati ad una comprensione chiara di cosa sia il tempo, ma almeno cerchiamo di fare un po’ d’ordine.

Aristotele nel suo monumentale trattato “La Fisica” (la mia disciplina si chiama “Fisica” dal nome del testo di Aristotele) definisce il tempo come “il contare il cambiamento”: Il sole ha fatto tre giri, l’ombra della meridiana si è spostata di sei tacche, ecc. Per Aristotele, se non c’è qualcosa che cambia non c’è il tempo. Per Newton la situazione è diversa. Lui dice che quello di Aristotele è il concetto “comune” di tempo, ma ne esiste un altro, “assoluto”, che è indipendente da tutto. Se io tolgo qualsiasi cosa (compresi noi) dall’universo, il tempo scorre ugualmente. Il tempo diventa assoluto, universale. Ma è con Einstein che tutto cambia radicalmente. Lo spazio ed il tempo diventano elementi formanti il tessuto dell’universo. Mentre per Newton la gravità è una forza nello spazio che attrae oggetti dotati di massa uno verso l’altro, per Einstein, invece, la gravità o meglio, il campo gravitazionale, è esso stesso lo spaziotempo. Quindi con Einstein, il tempo diventa un aspetto del campo gravitazionale. Per Einstein se togliamo il campo gravitazionale, non rimane nulla; non lo spazio vuoto, ma proprio il nulla.

Da qui derivano tutte le stranezze di cui forse avete già sentito parlare, come ad esempio che il tempo scorre più velocemente in montagna e più lentamente in pianura. Questo è un effetto che oggi si può misurare con orologi atomici molto precisi. Se io metto sul pavimento un orologio atomico (quindi preciso oltre il miliardesimo di miliardesimo di secondo!) e ne metto un altro uguale (e inizialmente sincronizzato con il primo) in alto sullo scaffale, si vedrà che a fine esperimento quello in basso avrà segnato meno tempo rispetto a quello in alto. Si potrebbe dire che in un campo gravitazionale gli oggetti si muovono verso dove il tempo scorre più lentamente.

Probabilmente sarà successo che abbiate sentito dire da qualcuno di noi fisici che “il tempo non esiste” oppure, neuropsicologi che affermano che il tempo dipende da una nostra percezione dovuta a come è costituito il nostro cervello, oppure come in Kant, dove il tempo diventa una “forma a priori della nostra intuizione”. Questa confusione deriva dal fatto che noi consideriamo il tempo come un qualcosa di monolitico, un concetto solo che si può applicare ai vari aspetti della nostra esistenza e del mondo fisico. Non è così.

Il tempo è un concetto molto più stratificato e complesso. C’è un tempo emozionale, c’è un tempo degli orologi, anche se come abbiamo visto, gli orologi non segnano tutti lo stesso tempo, e c’è il tempo (t) delle equazioni della Fisica. Non c’è una definizione unica di tempo. Il nostro cervello, attraverso la memoria, immagazzina frammenti del passato ed elabora informazioni per prevedere pezzettini di futuro. È questa capacità del nostro cervello che ci dà l’impressione dell’unidirezionalità dello scorrere del tempo, come già aveva capito Sant’Agostino parlando della musica e del fatto che possiamo apprezzare una melodia solo grazie alla capacità di ricordare il passato e di anticipare il futuro, visto che nel solo istante presente sentiamo solo un suono alla volta. Ma “l’illusione” dello scorrere del tempo, secondo il fisico Carlo Rovelli potrebbe essere solo una questione di “prospettiva”. Infatti, possiamo immaginare una clessidra nella quale tutti gli istanti di tempo siano già presenti contemporaneamente nell’ampolla superiore. Se però la nostra prospettiva ci porta a considerare solo la strozzatura della clessidra, allora vedremmo i granelli di tempo scorrere uno ad uno lungo il canalino centrale della clessidra.

Carlo Rovelli, ad oggi è uno dei maggiori pensatori e fisici del nostro tempo. Sta dedicando la sua intera ricerca scientifica nel cercare di dare una connotazione quantistica alla gravità. Assieme a Lee Smolin è il padre della Teoria della Gravità Quantistica a Loop. Questa è una delle teorie più accreditate, assieme a quella delle Stringhe, per arrivare ad una comprensione quantistica delle gravità.

La Teoria della Gravità Quantistica a Loop (ed in un certo senso anche la Teoria delle Stringhe) ci dice che il tempo e lo spazio non possono essere suddivisi indefinitamente, cioè non è possibile prendere delle porzioni di spazio arbitrariamente piccole o istanti di tempo arbitrariamente corti. Lo spaziotempo, in questa teoria, è quantizzato e quindi discreto. Esistono perciò quanti di spazio e quanti di tempo (i granelli di tempo nella clessidra che abbiamo visto prima). Questi granelli (quanti) di volume minimo sono legati tra loro da anelli (loop) di campo gravitazionale e a seconda di come questi anelli si intrecciano, emerge lo spaziotempo come noi lo percepiamo alla nostra scala di esistenza. Non dobbiamo stupirci perciò se alla scala quantistica i quanti di spazio e di tempo hanno stati sovrapposti e godono di tutte quelle bizzarre proprietà alle quali la Meccanica Quantistica ci ha abituati. Quindi sarebbe una “perdita di coerenza” degli stati quantistici sovrapposti dei quanti di spaziotempo a far emergere l’universo come noi lo conosciamo. Ovviamente la Teoria della Gravità Quantistica a Loop, come la Teoria delle Stringhe, è una teoria tentativa e non ha ancora nessun riscontro sperimentale.

Il concetto di tempo (e anche quello di spazio) quindi, perde di significato se si considera la scala quantistica dove la gravità quantizzata detta le regole di un qualcosa che non riusciamo ancora ad afferrare concettualmente. È in questo contesto che i fisici affermano che il tempo non esiste. La Filosofia, ma anche il nostro percepire la realtà ci rende praticamente impossibile concepire un universo senza tempo. Noi percepiamo un qualcosa che chiamiamo tempo al quale possiamo associare una relazione di causalità, ma solo alla nostra scala dimensionale. Quello che avviene al di sotto della scala quantistica rimane ancora uno dei grandi misteri della Fisica.

Come ultima cosa vorrei rispondere alla domanda che spesso mi sento porre: “si può viaggiare nel tempo?” La risposta è variegata. Viaggiare nel tempo verso il futuro è quello che facciamo continuamente, vivendo. Viaggiare verso il futuro più velocemente, sì, è solo questione di tecnologia e di soldi per realizzarla. Infatti, se avessimo un’astronave capace di viaggiare molto vicino ad un buco nero e fermarsi per un mese sull’orizzonte degli eventi di questo buco nero, al suo ritorno sulla Terra sarebbero passati secoli o millenni (a seconda di quanto massiccio è il buco nero). Invece, per quanto riguarda viaggiare indietro nel tempo, anche se non è proprio fisicamente impossibile, le possibilità sono praticamente zero. Bisognerebbe battere l’improbabilità degli eventi regolati dalla seconda legge della termodinamica. Ma anche se non possiamo fisicamente viaggiare indietro nel tempo, possiamo andare nel passato con lo sguardo. Basta alzare gli occhi al cielo. Visto che la luce viaggia a velocità altissima, ma non infinita, quello che vediamo è il passato. Ad esempio, se guardiamo la Luna, la vediamo come era circa un secondo fa, se guardiamo il sole, lo vediamo come era 8 minuti fa. Se guardiamo la stella Sirio vediamo il suo passato di 9 anni fa, e se guardiamo la galassia di Andromeda, vediamo l’aspetto che aveva 2,5 milioni di anni fa. Più spingiamo lontano il nostro sguardo nel cosmo, più in dietro andiamo nel tempo. Per le nostre conoscenze attuali volgere lo sguardo al firmamento è l’unico modo che abbiamo per viaggiare indietro nel tempo ed è anche il più poetico.
Luca Ciciriello

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