TORNIAMO A PARLARE DEL TEMPO!

Con questo articolo torniamo a parlare del Tempo, del suo scorrere, della sua impalpabilità!

A coloro che non l’hanno fatto, consiglio di leggere, prima di questo articolo, le considerazioni riportate ne “Cosa è il tempo” e “L’Entropia: la vera Dea dell’Universo” sempre su questo blog.

Poco più di un anno fa ci siamo posti una domanda all’apparenza banale ma dal significato profondo: cosa è il Tempo? E non siamo riusciti a darci una risposta completa e soddisfacente! (http://www.cosa/è/il/tempo/.it)

Recentemente ho letto un saggio del fisco Rovelli su questo argomento e la mia curiosità ha ripreso a galoppare. Ed è partendo da alcune sue considerazioni che ho deciso di continuare ad approfondire questo argomento affascinante!

E allora rivediamo insieme questi concetti sul Tempo, rivediamo assieme la struttura impalpabile di questo enigma chiamato Tempo!

Abbiamo visto come il concetto del Tempo si sia evoluto da Aristotele a Newton a Einstein. Abbiamo visto la incredibile intuizione di Aristotele che legava il tempo allo spazio, che anticipava di 2000 anni il concetto rivoluzionario einsteniano dello spazio-tempo. Abbiamo capito che non c’è un solo Tempo come credeva Newton ma tanti Tempi, ognuno  denominato “Tempo proprio” nel proprio sistema di riferimento. Abbiamo visto che il tempo rallenta all’aumentare della forza gravitazionale e della velocità cui è sottoposto il nostro corpo preso a riferimento.

È per questo che in modo semplicistico possiamo affermare che nella  pianura padana il tempo scorre più lentamente che sul monte Bianco ( la pianura padana è  più vicina al centro della Terra quindi la forza di gravità è maggiore che sulla vetta del Monte Bianco), che su di una astronave diretta verso le immensità spaziali scorre più lentamente che non sulla Terra e ci siamo chiesti: ma quale è il tempo corretto? Quale è quello “ più preciso”? Quello del Monte Bianco o quello della pianura padana? E ci siamo anche detti che questa, dal punto di vista fisico, è una domanda senza senso: non c’è un tempo più preciso di un altro; sono tutti Tempi corretti, ognuno valido nel suo sistema di riferimento. E quindi il “nostro” Tempo ha perso la sua “unicità”, non è più quello di Newton, quello che noi più anziani abbiamo studiato nelle scuole!  

E abbiamo anche detto che non c’è un “adesso” valido nell’universo: non ha senso chiedersi “ cosa sta succedendo adesso su Andromeda”; il nostro “ adesso” non è l’”adesso” di Andromeda! Perché la velocità della luce è limitata e noi “adesso” vediamo quello che succedeva quando il raggio di luce è  partito da Andromeda, ovvero circa 2,5 milioni di  anni  fa!

Ma cosa vuol dire che il tempo in pianura padana scorre più lento che sul monte Bianco? Significa che una persona in pianura padana invecchia più lentamente del suo collega sul monte Bianco, che il suo metabolismo è rallentato, che ha avuto meno tempo per fare le cose, che il suo orologio a pendolo ha oscillato meno volte, che le sue piante nell’orto sono cresciute meno. In bassoc’ è meno tempo che in alto”, ad alta velocità c’è meno tempo che a bassa velocità! Siamo stupiti?

Si, ma il nostro mondo gira così!

E possiamo anche dire che se le cose cadono  verso il suolo, la causa è questo rallentamento del tempo; ove il tempo scorre uniformemente come nelle immensità spaziali, le cose non cadono ma fluttuano; qui sulla superficie del nostro pianeta le cose cadono verso la zona dov’è il tempo passa più lentamente, ovvero verso il basso. Il rallentamento del tempo ha quindi effetti vistosi!

Abbiamo anche detto che il tempo rallenta con la velocità del corpo o particella che stiamo considerando; fino a quando? Cioè fino a che valore rallenta? Sappiamo che niente può superare la velocità della luce “c”; nessuna particella dotata di massa può arrivare a possedere questa velocità perché l’energia necessaria ad accelerarla  fino a “c” sarebbe infinita. Solo particelle prive di massa possono viaggiare a questa velocità, come i fotoni. Ecco, quale è il “tempo proprio” del fotone, cioè di una particella che si muove alla velocità della luce? La domanda scientificamente non ha molto senso, ma sotto l’aspetto pratico la risposta è: zero!

Si, il tempo alla velocità della luce si ferma,  non esiste più. Se un fotone viene emesso ipotizziamo, da una stella che dista da noi 10 anni-luce, noi lo percepiremo dopo 10 anni da quando è stato emesso; ma per il fotone quanto tempo è passato da quando ha iniziato il suo viaggio verso di noi? Zero secondi; dal suo punto di vista il viaggio che ha fatto dalla stella fino a noi è stato istantaneo! Il rallentamento del tempo quindi può arrivare fino ad azzerarlo!

Questa è l’immortalità! Il sogno inseguito da sempre dall’uomo! Ma resta un sogno! Purtroppo non abbiamo alcuna possibilità di viaggiare alla velocità della luce!

Nel successivo articolo sulla Entropia dell’universo, http://www.entropia/la/vera/dea/dello/universo/.it ci siamo scontrati con la direzione del tempo, la cosiddetta “freccia del tempo” e ci siamo chiesti: perché il tempo scorre sempre dal passato al futuro? Perché la causa precede sempre l’effetto? Perché il dolore segue sempre la ferita?

E siamo arrivati al Calore e a Clausius e la sua famosa legge che ha dato origine al secondo Principio della Termodinamica. Ed abbiamo detto che la legge di Clausius è l’UNICA legge fisica che distingue il Passato dal Futuro! Nessuna altra legge, vuoi quelle meccaniche di Newton o elettromagnetiche di Maxwell o quelle di Einstein, o quelle quantistiche distinguono il Passato dal Futuro. La Freccia del Tempo appare solo quando compare il “Calore”! L’avreste mai pensato che il Tempo e il Calore sono così intimamente legati?

Siamo poi arrivati a  Boltzmann ed al suo genio e con lui abbiamo scoperto che questo fluire del tempo lo percepiamo non perché sia reale ma solo perché non abbiamo la capacità di visualizzare e analizzare gli innumerevoli stati, le innumerevoli configurazioni del mondo in cui viviamo. Se avessimo questa capacità di tenere conto di tutte queste microscopiche configurazioni del mondo che ci circonda allora anche il concetto di Passato e Futuro sparirebbe!

E come ultimo “sfregio” al tempo così come noi lo percepiamo, dobbiamo rinunciare anche a considerarlo “ continuo”; la natura è granulare, la materia è fatta di molecole, non è continua come può sembrare! Gli atomi hanno spazi enormi fra il nucleo e gli elettroni che gli girano intorno! Una particella non può assumere qualunque valore di energia, bensì dei valori ben definiti o “quanti”; non esiste la continuità in natura. E’ come se per andare al piano di sopra della nostra casa usassimo un piano inclinato o le scale; il piano inclinato è il “continuo” e ci permette di salire di una quantità piccola a piacere; le scale al contrario ci permettono di salire con intervalli di altezza ben definiti ( l’altezza del gradino); non possiamo salire di una altezza inferiore al gradino, che rappresenta il nostro “quanto”!

E così anche il Tempo non è continuo, non scorre con continuità bensì per pacchetti ben definiti detti anch’essi “quanti”; ed esiste pertanto un intervallo di tempo al di sotto del quale non si può andare, al di sotto del quale anche il concetto di tempo non esiste più; questo “quanto” di tempo, detto Tempo di Plank, è piccolissimo ma finito : è un 1 con 44 zeri alla sua sinistra (secondi). Può sembrare irrisorio ma è fondamentale! Significa per esempio che anche con le più ardite teorie, noi potremo conoscere e ricostruire la nascita del nostro universo non fino al tempo zero di nascita, fino alla origine del Big Bang, ma fino ad un istante prima dello zero, fino al tempo di Plank; oltre non si può andare e quello che  è accaduto nel tempo di Plank, ci resterà per sempre sconosciuto!

Anche lo Spazio è “quantizzato” o granulare; il suo “quanto” ovvero la sua dimensione più piccola oltre la quale perde di significato è un 1 con 33 zeri alla sua sinistra ( metri)!

Ma allora cosa resta del “nostro” Tempo? Del Tempo che credevamo di conoscere e che ha scandito la nostra vita? Del Tempo immutabile, del fluire del tempo, del tempo continuo, dello scorrere del tempo dal passato al futuro passando per il presente? Poco o niente! Il “nostro” Tempo è quello che noi percepiamo perché per millenni l’abbiamo creduto così, ma non è il Tempo reale, non è il Tempo che regola il nostro Universo!

Adesso facciamo un ulteriore salto in avanti e ci chiediamo, quasi a voler fare una provocazione: ma esiste veramente il Tempo? O esiste solo dentro di noi, dentro la nostra mente e immaginazione?

L’acqua esiste veramente, la possiamo toccare, bere; l’aria esiste veramente, la respiriamo ogni secondo; l’energia esiste veramente, ci cuociamo i cibi, ci mandiamo i treni, ci accendiamo la luce.

Ma il Tempo: esiste veramente come entità fisica? O esiste solo dentro la nostra psiche, dentro la nostra immaginazione? Che ne di dite di un mondo senza Tempo?

Un mondo senza Tempo è fisicamente possibile; esso, il Tempo, non compare nelle equazioni fondamentali dell’Universo. Nessuno però può mettere in dubbio che il mondo sia una serie di “avvenimenti”; solo che questi “avvenimenti” non si dispongono necessariamente in ordine lungo la linea del tempo Newtoniano o di Einstein; accadono in modo disordinato, causale. Il mondo è un insieme di eventi, di processi; e l’assenza del tempo non vuol dire che tutto sia immobile! Vuol dire solo che tutta questa serie di eventi non è ordinata secondo una linea del tempo a noi familiare.

E qui arriviamo alla meccanica quantistica, una teoria ostica ai più, che contraddice il buon senso, che è antistintiva! Anche il grande Einstein si sentiva a disagio con essa! Ma essa descrive la realtà del nostro mondo microscopico alla perfezione! Nella meccanica quantistica non vi è niente di certo, di determinato o determinabile come nella meccanica di Newton o di Einstein; è tutto probabilistico, non puoi dire “è così”; devi dire che “ esiste la probabilità di X% che sia così”! Non puoi determinare per esempio la posizione di una particella e la sua velocità con precisione; puoi solo determinare una nuvola probabilistica entro la quale potrai trovare la nostra particella. Il grande fisico Heisemberg ci ha guadagnato il premio Nobel con questa pensata, con il suo famoso Principio di Indeterminazione!

E allora in questo mondo governato dalle probabilità, anche il nostro Tempo non trova più ragion d’essere! Trova ragion d’essere  solo la probabilità che un dato evento o serie di eventi, si verifichino, in modo disordinato e causale. Le equazioni quantistiche non descrivono come evolvono le cose nel Tempo; descrivono come cambiano le cose e i fenomeni gli uni rispetto agli altri e in cui le variabili in gioco rispondono a regole probabilistiche. Qualcuno dirà: ma non è la stessa cosa parlare di scorrere del Tempo e sequenza di eventi? No, non è la stessa cosa: lo scorrere del Tempo, il passato che evolve nel futuro, presuppone uno scorrere “ordinato” temporalmente, prima gli eventi più vecchi poi quelli più recenti; la sequenza di eventi in un mondo senza tempo, in meccanica quantistica, ci parla di una sequenza “ non ordinata”, causale, governata dal calcolo delle probabilità, in cui l’accadere di un certo evento o il suo contrario viene deciso solo al momento in cui si effettua l’osservazione.

Ecco, a questo punto credo che la confusione sia totale!

Già eravamo perplessi quando, pur avendo un Tempo cui fare riferimento nella nostra vita, abbiamo scoperto che non era più il Tempo che credevamo, un Tempo unico, continuo, scandito dagli orologi, uguale per tutti!

Pensare poi di vivere in un mondo senza Tempo, in cui niente è certo, in cui tutto è possibile o impossibile, in cui tutto può accadere o non accadere a seconda della relativa funzione probabilistica, sicuramente ci mette in forte disagio!

E allora cerchiamo di tornare un po’ nel ”nostro” mondo, nel “nostro” Tempo, quello in cui siamo cresciuti, quello in cui abbiamo sempre creduto!

Un mondo senza Tempo sarà anche possibile fisicamente ma noi abbiamo, noi viviamo comunque sensazioni che sono legate al Tempo. Sara’ pura immaginazione ma anche l’immaginazione fa parte della nostra vita, anzi ne è un elemento importante. Cerchiamo di “riappropriarci” del nostro Tempo, anche se lo dobbiamo inquadrare in una cornice scientificamente accettabile!

C’è un passo nel saggio del prof. Rovelli che può sembrare ovvio ma che ha un effetto dirompente in chi, come chi scrive e probabilmente chi legge, si diletta di queste cose.

Dice il prof. Rovelli che a scuola gli avevano insegnato ( come a noi tutti) che è l’energia che fa girare il mondo; per progredire dobbiamo procurarci sempre energia, dal petrolio, dal sole, dal nucleare. Però dice sempre il prof. Rovelli, c’è qualcosa che non torna perché sempre a scuola ci hanno anche insegnato che l’energia si conserva; non si crea e non si distrugge. Ma se si conserva, che bisogno abbiamo di procurarcene sempre di nuova? Perché non usiamo sempre la stessa? Di energia c’è ne è in abbondanza e non si consuma !

La verità, conclude il professore, è che il mondo per andare avanti non ha bisogno di energia. Ha bisogno di bassa Entropia! L’energia che si trasforma in calore a bassa temperatura ( e quindi diventa “degradata” ovvero ad alta entropia)  è vero che non si perde e che si conserva, ma al mondo non serve più perché non è più in grado di trasformarsi in lavoro. È un concetto ovvio direte voi! Si certo è ovvio, però io a questa sintesi, che il mondo ha bisogno di bassa entropia, non ci ero arrivato!

E noi di energia a bassa entropia ne avremmo comunque più che a sufficienza: l’energia del sole che con i suoi fotoni infuocati bersaglia la Terra! Peccato che sia una energia diluita nel tempo e nello spazio, indispensabile per la vita sul nostro pianeta ma che è marginalmente utilizzabile ( per gli elevati costi) per le nostre necessità moderne.

Perché siamo tornati a parlare di entropia?

Perché è all’inesorabile, continuo incremento di entropia del nostro universo che leghiamo il nostro concetto di tempo. Il passato dell’universo, e quindi il nostro, è caratterizzato da un basso livello entropico; il futuro dell’universo, e quindi anche il nostro, sarà caratterizzato da un livello entropico sempre più elevato fino alla sua morte termica, quando non ci saranno più sorgenti a bassa entropia ( le stelle), e ogni forma di vita sarà scomparsa!

L’entropia è l’unica cosa di questo mondo che ci lega al “Nostro” Tempo, a quello che abita nel nostro inconscio, perché ci consente di identificare e percepire il passato dal futuro, passando per il presente.

Il prof. Rovelli riporta alcune considerazioni del Maestro della Chiesa Sant’Agostino il quale riflettendo sul fatto che noi viviamo sempre nel presente perché il passato è passato e quindi non c’è, il futuro deve ancora arrivare e quindi pure non c’è, si chiede come facciamo ad essere consapevoli della durata di un evento o a sapere con chiarezza del passato se siamo sempre e solo nel presente. Dove sono il passato e il futuro se c’è solo il presente? La conclusione del Santo è che essi sono in noi! Egli infatti recita:

È nella mia mente allora che misuro il tempo. Non devo permettere alla mia mente di insistere che il tempo sia qualcosa di oggettivo. Quando misuro il tempo sto misurando qualcosa nel presente della mia mente. O il tempo è questo, o non so cosa sia.

E allora sembra proprio che dovremmo concludere che il Tempo, come entità fisica non esiste! Noi lo percepiamo, sentiamo il suo fluire inesorabile verso il futuro, ma è solo nella nostra mente, nel nostro inconscio.

E ci sembra continuo ma non lo è!

E ci sembra unico ma non lo è!

E ci sembra passi sempre allo stesso modo ma non è vero!

Ma noi non vogliamo vivere in un Mondo senza Tempo! Preferiamo pensare che esista e che governi la nostra vita. Per fortuna l’inesorabile aumento dell’entropia dell’Universo, ci aiuta in questo, regalandoci la splendida sensazione del nostro passato, dei nostri ricordi, dello scorrere della nostra vita!

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