Emanuele Basile

Il tempo è sicuramente un interessante argomento di cui discorrere e, di fatti, sono tanti i poeti, i filosofi, gli scrittori e gli scienziati che lo hanno studiato, chi per un aspetto e chi per un altro. Cosa sia realmente il tempo o come questo sia nato e, se è nato in un momento preciso, quando questo sia avvenuto sono enigmi irrisolti che tuttora stimolano le teorie che, più o meno logiche, tentano di spiegare e definire meglio il tempo. La scienza, che forse più tra tutte ha condotto studi rilevanti su tale argomento, è la fisica che vede una lunga evoluzione dalle prime ipotesi di Newton fino ad arrivare alla più moderna gravità quantistica.

LA FISICA NEWTONIANA

Secondo Isaac Newton (1643-1727) il tempo scorre in maniera uniforme ovunque in un universo immerso in uno spazio infinito. Bisogna però ricordare che lo spazio e il tempo sono indipendenti dalla materia e questo significa che lo spazio esiste anche se non c’è nulla e che il tempo scorre anche se nulla succede. Quest’idea di Newton in realtà faticò molto ad essere accettata in quanto, ai suoi tempi, era già consolidata la visione Aristotelica del tempo visto come solo un qualcosa che potesse descrivere il modo in cui le cose si muovono. Ad ogni modo, il pensiero Newtoniano, risultò ben presto essere fallace perché confutato dalle sperimentazioni dell’età più moderna: due orologi identici, posti ad altezze differenti, registrano due tempi diversi contrastando pertanto quella che è stata l’intuizione dello scienziato inglese. Il colpo di grazia alla fisica di Newton fu dato, in questo caso, dall’importantissimo lavoro di Albert Einstein.

LA RELATIVITÀ SPECIALE

Formulata da Albert Einstein (1879-1955), la relatività speciale fornisce maggiori informazioni ricavate da evidenze sperimentali che ci descrivono una versione del tempo forse più difficile da comprendere perché avversa all’intuizione elementare che ognuno di noi ha dello stesso ma che è sicuramente molto più precisa. In base a quello che abbiamo affermato sulla fisica Newtoniana, possiamo dice che, in accordo con essa, esiste un “adesso” che è ora in tutti i punti dell’universo e una serie di eventi “passati” e “futuri” che rispettivamente precedono e seguono quelli di “adesso” che, pertanto, risulta essere tra essi compreso. Einstein scopre che in realtà questo è sbagliato perché tra il “passato” e il “futuro” esiste uno spazio intermedio la cui durata dipende dalla distanza da me. A pochi metri da me, questa durata, sarà nell’ordine dei nanosecondi; oltre oceano in quella dei millisecondi che è ancora al di sotto della nostra soglia di percezione ma, su Marte, essa si estenderà a ben quindici minuti. Tutto quello che accade su Marte in quel lasso temporale, in realtà non è per noi né passato né futuro; è come se le due storie temporali fossero scollegate. Ne deriva che non esiste un “adesso” nell’universo, non c’è un tempo unico per tutti: ogni luogo, ogni oggetto, ogni storia ha il suo proprio tempo che spesso non combacia con quello degli altri.

LA RELATIVITÀ GENERALE

Sempre Einstein, circa dieci anni dopo, mentre analizzava l’apparente inconsistenza fra la sua teoria e quella della gravità, fa un’altra grande scoperta: lo spazio dentro cui tutto esiste e il tempo lungo il quale tutto scorre costituiscono un oggetto fisico ben definito, governato da precise equazioni matematiche. Questo oggetto corrisponde a quello che noi oggi conosciamo come campo gravitazionale caratterizzato dalla presenza di uno spazio-tempo nel quale lo spazio e il tempo diventano quasi oggetti materiali con una propria dinamica. Ancora ai nostri giorni questa teoria è la forma più credibile di sapere che abbiamo sul tempo e la sua validità è stata provata e comprovata direttamente o indirettamente dalla quale deriva che il tempo non è altro che il nome che diamo ad una certa caratteristica quantitativa del campo gravitazionale.

LA GRAVITÀ QUANTISTICA

Tuttavia, nonostante la brillante intuizione, anche la teoria di Einstein ha dei precisi limiti di validità perché non include gli effetti quantistici i quali devono svolgere un ruolo anche per lo spazio e per il tempo. La ricerca era quindi volta a costruire una teoria quantistica della gravità ma, quando negli anni sessanta i fisici americani John Wheeler (1911-2008) e Bryce DeWitt (1923-2004) scrissero l’equazione fondamentale della teoria, si accorsero che questa non includeva la variabile del tempo e la stessa cosa accadde anche nelle versioni più moderne di questa teoria come quella della teoria quantistica della gravità a loop. La spiegazione di questo fenomeno è in realtà molto semplice: il tempo in sé non è osservabile e la variabile tempo è usata soltanto come utile per mettere ordine. In uno “spazio-tempo” (cioè un campo gravitazionale), però, dato che è soggetto a fluttuazioni quantistiche e alla granularità minuta che caratterizza tutti gli effetti quantici, questa nozione del tempo perde ogni utilità. Possiamo quindi studiare equazioni che descrivono direttamente il cambiamento delle cose l’una rispetto all’altra. Ma allora, in base a quanto detto, cos’è realmente il fluire del tempo così come lo sperimentiamo sulla nostra pelle? Una possibilità è che il tempo lo conosciamo solo in un limite statistico, quando si considerano molte variabili e valori medi, o termodinamico, con la crescita dell’entropia. In definitiva il tempo non è altro che la conseguenza della nostra ignoranza per quanto concerne gli aspetti microfisici del mondo e soltanto lo scioglimento del nodo chiave gravità-quanti-termodinamica potrà darci ulteriori informazioni per comprendere il funzionamento delle cose nell’universo.