Time. Un addio al tempo.

Ai primi del ‘900, abbiamo compreso per la prima volta (dieci anni prima della comparsa della Relatività Generale di Einstein), che lo spazio e il tempo non sono entità separate, ma due aspetti della stessa entità. Si chiama Relatività Ristretta, qualcuno la chiama Relatività Speciale, ma è la stessa cosa. Cerchiamo di capire che effetto ha sulla nostra nozione di tempo.

Siamo abituati a pensare che due eventi siano sempre ordinati temporalmente: uno avviene “prima”, ed uno avviene “dopo”, tutti diciamo in modo automatico che la scoperta dell’America da parte di Colombo è avvenuta “prima” dell’Unità d’Italia, e che questa è avvenuta “dopo” la morte di Napoleone, ma prima della caduta del governo Renzi; un evento accade “prima”, ed uno accade “dopo”, ci sembra normale, tuttavia diamo per scontata una cosa fondamentale: che il tempo sia una cosa universale, valida in ogni punto dello spazio che ci circonda. Così, se mettiamo in sequenza (temporale) eventi come la scoperta dell’America, la morte di Napoleone, l’Unità d’Italia, la caduta del governo Renzi, crediamo che si possano mettere in sequenza anche eventi che accadono in porzioni di spazio molto lontane tra loro. Un esempio? Istintivamente, per noi ha senso chiederci che cosa sta accadendo “proprio adesso” al’interno dell’ammasso delle Pleiadi o al centro della Galassia di Andromeda. E’ un errore concettuale, anche se non evidente, e ci son voluti Einstein e la Relatività per comprenderlo.
Per rendere in qualche modo evidente l’errore concettuale, di solito si usa il paradosso dei gemelli: due gemelli viaggiano a velocità molto elevate, non trascurabili rispetto alla velocità della luce, ma molto lontani l’uno dall’altro; quando finalmente si incontrano, hanno età diverse. Attenzione però, non è un vero “paradosso”, è solo una conseguenza di come è costituito il mondo, l’universo e tutto quanto (sì lo so, state pensando al numero 42). Il paradosso semmai è nella nostra testa, visto che non siamo abituati ad osservare questi fenomeni. Nei decenni scorsi sono stati fatti degli esperimenti precisi su questo, certo non a velocità prossime a quelle della luce, ma con aerei veloci, navette spaziali ed altre diavolerie del genere, e soprattutto non sono stati fatti con dei gemelli veri, ma con degli orologi sincronizzati, e dopo un lungo volo veloce gli orologi segnavano orari leggermente diversi, non erano più sincronizzati, come se per uno dei due il tempo avesse preso a scorrere più lentamente. In realtà non è così, è solo che il tempo non è universale. Se chiamiamo A e B i due orologi, l’orologio A ha il suo tempo, e l’orologio B ha il suo, e sono tempi slegati e separati tra di loro, sono tempi “locali”, nulla di universale.
Le conseguenze teoriche sono enormi. Quando due eventi accadono a grandi distanze tra loro, non ha nessun senso chiedersi cosa sta accandendo “proprio adesso” al centro della galassia di Andromeda, perché ha un altro tempo, diverso dal nostro, e che scorre in un altro modo. Noi abbiamo il nostro tempo, Andromeda ha il suo, e non possiamo neanche mettere in relazione questi due tempi. L’unica cosa che possiamo fare, è scambiare segnali e messaggi tra le due porzioni di spazio, ma data la distanza… questi segnali impiegheranno milioni di anni per andare e tornare, tra noi e Andromeda, o tra noi e le Pleiadi. Se ricevessi “oggi” un segnale radio proveniente dalle Pleiadi e rispondessi subito? Dovrei dire che il momento in cui il segnale mi è stato inviato viene “prima” di “oggi”, e quando riceveranno la mia risposta viene “dopo”. Peccato che il messaggio impiega milioni di anni per fare il suo viaggio! Inoltre il messaggio viaggia alla velocità della luce, e quindi il suo “tempo” scorre diversamente dal nostro e da quello delle Pleiadi. Quindi, non esiste un momento particolare che corrisponda a “oggi” tra le Pleiadi.
Quindi, rassegnamoci ad abbandonare l’idea che esista un grande orologio cosmico che scandisce la vita dell’universo. Ogni oggetto dell’universo ha il suo tempo che scorre, e scorre per fatti suoi.
Tutto questo lo sappiamo dal 1905, e per un secolo siamo andati avanti con questa idea. A complicare le cose arriva poi lo studio della gravità dal punto di vista quantistico. Senza andarci a perdere nei meandri della fisica teorica, che è una cosa che toglie il sonno e fa aumentare a dismisura il desiderio di caffeina, una delle ipotesi più affascinanti della gravità quantistica è quella di abbandonare l’idea di “spazio” inteso come entità, cioè come una specie di scatola che contiene gli oggetti, a favore di uno “spazio” inteso come relazione tra oggetti, come distanza tra gli oggetti, e questa relazione è il campo gravitazionale. Chi si occupa di gravità quantistica, con tanto di funzioni d’onda, spettri di operatori, autovalori e probabilità, ha fatto calcoli che gli hanno fatto venire i capelli bianchi (che non sono legati al tempo che scorre, però), ottenendo come risultati delle equazioni che un comune mortale sviene solo a vederle, nelle quali però il tempo è una variabile che si semplifica e sparisce; cioè, in parole povere, mettendo assieme Meccanica Quantistica e Relatività, il tempo va via, sparisce, il tempo non esiste.
A questo punto, chiunque salterebbe dalla sedia: come sarebbe a dire, che il tempo non esiste? Cosa significa? Ma come, in tutte le equazioni della fisica classica compare il tempo, quella famosa variabile “t” che compare ovunque! D’altra parte chi non ha mai sentito cose tipo S = S0 + Vt; S = 1/2 g t2, V(t) = V0 + at. Il tempo c’è! Quelle equazioni ci dicono come cambiano le cose nel tempo, e ci permettono di predire dove si troveranno in un tempo futuro! Posso misurare lo spazio, chiamiamolo A, percorso da una palla da bowling, le oscillazioni B di un pendolo, la posizione C di un razzo vettore che sale verso lo spazio, e posso sempre trovare le equazioni che mi permettono di calcolare A(t), B(t), C(t) cioè le variabili A, B e C in funzione del tempo, ma questo implica che il tempo t esiste, è universale e soprattutto è misurabile.
Già, misurabile. Lo misuriamo: abbiamo orologi e calendari.
Non è vero, è solo un altro errore concettuale.
Facciamo un salto indietro di quattro secoli.
Con le equazioni di prima stiamo dicendo che il moto degli oggetti sulla Terra può essere descritto con delle funzioni del tempo, come A(t), B(t), C(t) del mio esempio. Questa idea l’ha avuta Galileo Galilei, quando studiò il moto di un oggetto lungo un piano inclinato. Per verificare la legge che aveva intuito, Galilei aveva bisogno di due misure: la posizione dell’oggetto (facile da misurare, con un righello), e il tempo “t”, ma per misurare il tempo serviva uno strumento, quello che oggi chiamiamo orologio. Siamo ai primi del 1600, e orologi precisi non ne esistevano, ma Galilei risolse da solo il problema, trovando la chiave per costruirsi orologi precisi. Scoprì, infatti, che le oscillazioni di un pendolo hanno tutte la stessa durata, quindi si può misurare il tempo semplicemente contando le oscillazioni del pendolo.
Come mai a Galilei è venuta questa idea? La leggenda racconta che l’intuizione gli sia venuta nella cattedrale di Pisa, alla cui volta è appeso ancora oggi un gigantesco candelabro. Durante una funzione religiosa, alla quale evidentemente non era molto interessato, osservò le oscillazioni e prese a misurarsi i battiti del polso, scoprendo che durante ogni oscillazione c’era lo stesso numero di battiti.
Fermi tutti, qui c’è qualquadra che non cosa. Come diavolo faceva Galilei a sapere che i suoi battiti duravano tutti lo stesso tempo? Inoltre, grazie a questa scoperta, furono costruiti i primi orologi a pendolo, e anni dopo i medici hanno preso a misurare i battiti dei loro pazienti usando un orologio a pendolo, e qui il problema si fa serio: usiamo i battiti (Galilei) per assicurarci che il pendolo sia regolare, e poi usiamo il pendolo (medici) per assicurarci che i battiti siano regolari? Si chiama circolo vizioso, senza che ci giriamo attorno.
Come se ne viene a capo? Guardando la realtà, ed ammettendo i nostri errori concettuali che ci portiamo dietro da secoli. Noi in realtà non misuriamo mai il tempo in sé! Misuriamo sì le variabili fisiche, quelle di prima, A, B e C, ma non è vero che misuriamo A(t), B(t) e C(t) perchè t non lo misuriamo mai. Stiamo misurando le variabili con le oscillazioni del pendolo? Allora stiamo misurando A(pendolo), B(pendolo), C(pendolo). Stiamo usando i battiti cardiaci? Allora misuriamo A(battiti), B(battiti), C(battiti). E’ così per tutto! Il calendario non misura il tempo trascorso dall’inizio dell’anno, ma misura gli spazi percorsi dalla Terra nel moto di rivoluzione attorno al Sole. L’orologio non misura il tempo, ma misura la rotazione terrestre attorno al proprio asse. Noi il tempo non lo misuriamo, perché non c’è; tuttavia, abbiamo trovato comodo immaginare che esista una variabile, che abbiamo chiamato “t”, il cosiddetto “vero tempo”, che soggiace a tutto. L’abbiamo fatto per comodità ma, cosa più importante, l’abbiamo immaginato. Il tempo l’abbiamo immaginato noi, perché ci era più comodo così.
Figuriamoci poi cosa succede nell’infinitamente piccolo, dove lo schema galileiano e newtoniano di un tempo assoluto cade miseramente, mi riferisco al caso della Meccanica Quantistica. L’idea di un tempo che scorre da sé non è più un’idea efficace.
A livello fondamentale, il tempo non c’è. L’impressione del tempo che passa è solo un’approssimazione, nata dalla nostra immaginazione, che ha valore solo nel mondo macroscopico, e soprattutto, deriva dal fatto che osserviamo il mondo in modo straordinariamente grossolano.

P.S.: Il fatto che io abbia scritto questo post non è assolutamente legato ad un mio sentire il tempo che passa, o ad una crisi di mezza età! Visto che il tempo non esiste, non mi pongo questi problemi.

Annunci
Questa voce è stata pubblicata in Fisica, scienza - articoli e contrassegnata con , , , . Contrassegna il permalink.

2 risposte a Time. Un addio al tempo.

  1. Giuseppe Ziello ha detto:

    Peccato che sia d’accordo altrimenti sarei tornato volentieri indietro a quella partite a scacchi ai primi anni di università.

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...