Il tempo. Il sogno di uccidere Chronos, Guido Tonelli, Feltrinelli, 2021

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“Il tempo del mondo è fuori dai cardini; ed è un dannato scherzo della sorte ch’io sia nato per riportarlo in sesto.”

Da qui nasce il potere occulto e misterioso delle élite: detengono il potere perché comprendono le leggi del tempo. A loro viene affidata l’organizzazione della struttura sociale, perché hanno messo ordine nel mondo esterno da cui dipende la vita dell’intera comunità. (23)

Ci siamo cullati nell’illusione di essere al centro di un meccanismo perfettamente congegnato, eterno e immutabile. (25)

Tre età dell’uomo, Giorgione, Galleria Palatina di Firenze. (25)

Autoritratti di Rembrandt – face morphing (26)

Sulla prospettiva di un “aldilà” si sono fondati sistemi etici, regole di comportamento, proibizioni e tabù che hanno caratterizzato intere civiltà. Una visione del mondo che incorpora le esistenze individuali in una trama di eternità guadagna l’autorevolezza necessaria per definire regole e gerarchie sociali cui tutta la comunità si deve attenere. Mettendo ordine nel fluire angosciante del nostro tempo di vita, liberandoci dalla paura che il nostro sia solo un passaggio privo di senso, tale visione costruisce le fondamenta di un ordine capace di organizzare comunità molto complesse e di realizzare opere grandiose. (27)

Passato, presente, futuro. Esempi: rituali di sepoltura dei; vasellame per conservare o trasportare alimenti. 

Questa diversa organizzazione dello spazio porta con sé un drastico mutamento nel concetto di tempo: la separazione rompe l’eterno presente che aveva caratterizzato la loro vita quotidiana… Il vaso certifica un progetto, l’idea di un gruppo che si organizza per costruire il proprio domani.(29)

Nella grecia classica si usano diverse parole per indicare il tempo:

Chrónos: il tempo che scorre, Anassimandro, inevitabile ritorno all’assoluto con la morte.

Aión è il tempo mistico o metafisico, eternità o, semplicemente, vita; è il tempo senza tempo, l’istante perfetto congelato per sempre, il fanciullo che gioca a dadi di Eraclito.

Kairós è per i Sofisti il momento opportuno, un istante interstiziale tra Chrónos e Aión, all’insegna di Hermes.

Per Parmenide il tempo è solo un’illusione figlia del divenire che contrasta con l’immutabilità dell’Essere. Scorrere del tempo.

Platone accetta il tempo come sequenza di presente, passato, futuro per il solo mondo materiale, imperfetto e corruttibile, mentre al mondo delle forme, essenza perfetta e immutabile delle cose, competerà un eterno presente senza tempo.

Aristotele distingue fra tempo ciclico, definito dal movimento regolare e perfetto delle sfere celesti, e primo motore immobile collocato nell’eternità, al di fuori del tempo, concezione che dominerà il pensiero occidentale fino agli albori dell’era moderna.

Agostino d’Ippona, il primo a interiorizzare con profonda consapevolezza il concetto di tempo: “È in te, animo mio, che misuro il tempo”. Agostino recupera il concetto di tempo come successione di stati di coscienza: “Noi percepiamo gli intervalli di tempo”. I tre tempi esistono solo nel nostro animo: “Il presente del passato è la memoria, il presente del presente la visione, il presente del futuro l’attesa”. (30)

Come molti animali anche noi umani avvertiamo nettamente lo scorrere del tempo. È uno strumento essenziale per la sopravvivenza. (31)

La consapevolezza del tempo è un prodotto del nostro cervello (es. lesioni cerebrali) (31)

Nel costruire il senso del tempo negli umani, emozioni e memoria giocano un ruolo importante. Ecco perché il tempo soggettivo può risultare assai diverso da quello misurato con l’orologio. (33)

illusione del presente e della simultaneità. Se sono allo specchio e decido di toccarmi il naso, vedo il mio indice che sfiora la punta del naso e avverto in contemporanea la sensazione tattile, ma tutto questo è un artefatto. I segnali visivi e tattili si sono mossi a velocità diverse nel mio corpo e sono stati elaborati da differenti zone del cervello. Ciascuna ha trattato l’informazione richiamando banchi di memoria ed esperienze precedenti, e infine tutto è stato riaggiustato sul piano della coscienza sincronizzando fra loro l’insieme dei segnali per darmi l’illusione che tutto sia avvenuto contemporaneamente e istantaneamente. In realtà questo processo ha impiegato circa mezzo secondo, che è il ritardo tipico con il quale prendiamo coscienza del presente. I meccanismi cerebrali che producono la coscienza aggiustano le latenze, comprimono i tempi di trasmissione e annullano quelle differenze che produrrebbero una visione incoerente del mondo che ci circonda. Per certi versi non viviamo mai nel presente-presente, ma in un presente passato da circa mezzo secondo, ricordato e rielaborato dal nostro cervello. (34)

In merito al ritardo della coscienza dell’evento vedi Vallortigara

Scatto del volocista al colpo di pistola, o il riflesso che ci fa inchiodare l’auto: doti individuali o costante allenamento fanno scattare l’azione prima che si formi la coscienza dell’evento.

Il presente che viviamo è quindi un artefatto piuttosto complicato… Le nostre emozioni, addirittura lo stato d’animo di iun momento, possono modificare significativamente l’esperienza vissuta (35)

Madeleine (Proust)

Basta il profumo inaspettatoi di un biscotto, una madeleine immersa nel tè di tiglio, a provocare in Mrcel Proust la nostalgia di un mondo intero. Senza quell’evento casuale, forse, le esperienze  così vivide descritte nella Recherche sarebbero rimaste sepolte per sempre nella sua memoria (35)

Festen, film di Thomas Vinterberg, 1998, Christian alza il calice… (35)

Freud è il primo a capire che un’esperienza traumatica può rimanere sepolta e ripresentarsi all’improvviso. Nel nostro tempo psichico il passato si attorciglia al presente .

Anche la relazione con il futuro non è semplice. Talvolta scopriamo retrospettivamente che un episodio, che al momento si rivela una disgrazia, diventi un vantaggio inaspettato.(36)

Ultima collisione con un meteorite (10 Km diametro) avvenne 65 milioni di anni fa. Produsse. L’ultima delle sette estinzioni di massa.

I nostri antenati, cacciatori raccoglitori avevano un solo orologio, quello biologico che marciava in sintonia con il ciclo naturale.

Ritmi circadiani. L’evoluzione ha selezionato geni temporizzatori dei meccanismi biochimici delle cellule. Cicli circadiani anche nei cianobatteri procarioti, la loro origine risale a 3,5 miliardi di anni fa.(38)

Anche quando dormiamo il nostro apparato visivo dialoga con il sistema nervoso centrale per regolare i ritmi circadiani sincronizzandoli con i cicli di sonno e veglia. (39)

Secondo millennio aC Assiro-babilonesi avevano un calendario lunare di 12 mesi.

VIII sec aC, Caldei e Assiro-Babilonesi dividevano giornata in 24 parti, l’ora in sessanta e l’angolo giro in 360 parti.

Ai tempi di Giulio Cesate, in piena Repubblica romana, si iniziò a contare gli anni (il 21 aprile del 753 secondo calendario cristiano.

La nascita di Cristo viene introdotta nel 525 dC da Dionigi il piccolo, monaco cattolico di origine sciita.

Calendario gregoriano dal 1582.

XIII secolo orologio meccanico. Lancetta dei minuti fine Seicento e poco dopo anche secondi.

Galilei usava il battito regolare del polso per misurare intervalli di tempo. (43)

Newton nel 1697: Il tempo assoluto, vero, matematico, in sé e per sua natura senza relazione ad alcunché di esterno, scorre uniformemente, e con altro nome è chiamato durata.

Berkeley lo accusò di aver reintrodotto la metafisica nella scienza. Il tempo assoluto implica la simultaneità degli eventi.(45)

Parte seconda. Dove il tempo si ferma. Relatività di Einstein

Per un oggetto che si muove rispetto rispetto a un osservatore esterno, il tempo si dilata e lo spazio di contrae nella direzione del moto. 

Velocità della luce. In qualsiasi sistema inerziale ogni osservatore vedrà necessariamente la causa precedere l’effetto. (51)

Quando non è possibile aumentare la velocità, l’energia trasmessa al corpo si trasformerà in massa. E=mc². 

1908 Minkowski formulazione quadridimensionale di spazio-tempo (52)

Il tempo scorre con ritmi differenti in ciscun punto dell’universo e il fluire varia nel tempo e punto per punto, in funzione dei cambiamenti dinamici della distribuzione di massa ed energia dell’universo intero. (54)

Lucrezio: «È impossibile avvertire il tempo separato dal movimento delle cose » (59)

Per Leibniz il tempo raffigura l’ordine della successione, mentre lo spazio rappresenta l’ordine della coesistenza; per lui tempo e spazio non possono essere concepiti al di fuori della materia, degli enti del mondo e della mente. 

Kant invece colloca spazio e tempo fra gli a priori della nostra mente, dando così sostegno alla concezione di Newton.

Anche lo spazio-tempo è una struttura materiale che si deforma, vibre, e può trasmettere energia a grande distanza. Massa-energia decidono come si deve curvare lo spazio-tempo che, a sua volta, indica agli oggetti materiali come muoversi, mentre ordina agli orologi come ticchettare. (61)

LA LUNGA STORIA DEL TEMPO

Spazio e tempo sono nati insieme a massa-energia.

1927 G. Lemaitre, fisico e prete cattolico, formula soluzione dipendente dal tempo dell’equazione di Einstein. Spazio e tempo si espande e galassie si allontanano. Conclude che tutto dovrebbe essere nato fra 10 e 20 miliardi di anni fa da un punto minuscolo. 

1929 Hubble presenta osservazioni secondo cui galassie si allontanano. Oggi sappiamo che non si muovono, è invece lo spazio-tempo che si espande, ma ciò convince Einstein che lo  spazio-tempo ha avuto una data di nascita.

Teoria del Big Bang e CMB (cosmic Microwave Background). Flusso uniforme di fotoni a bassa energia, scoperto nel 1964. È il residuo fossile  dell’Universo 380.000 anni dopo il Big Bang, quando, dopo una fase di inflazione cosmica in un periodo brevissimo, la materia divenne trasparente alla radiazione, e la luce cominciò a propagarsi ovunque. 

Le onde gravitazionali primigenie, invece, hanno vagato libere sin dal primo istante quando lo spazio-tempo si è espanso in maniera furibonda. Lasciano segni debolissimi nei fotoni del CMB « La loro firma caratteristica sarebbe un’elusiva forma di polarizzazione, un orientamento spaziale ordinato nel CMB che si sta ancora cercando.

Il sogno degli scienziati resta quello di registrare le onde gravitazionali fossili, quelle originate direttamente dal Big bang (66)

L’azzurro lapislazzuli, la cappella degli Scrovegni e la sindrome di Stendhal (67)

Due angeli arrotolano la volta stellata come se fosse  un sipario.Con riferimento all’Apocalisse di Giovanni Finisce il breve intervallo del tempo storico. E inizia l’eternità. (68)

Prima ipotesi: Big Crunch e visione ciclica dell’Universo.  

Seconda ipotesi: tutto ci indica che l’espansione dello spazio-tempo non reallenta, anzi diventa sempre  più prepotente. Il meccanismo che spinge tutto lontano e a velocità crescente è l’energia oscura. Non sappiamo se è un nuovo di forza, repulsiva, oppure se è una proprietà dello spazio-tempo  (69)

La capocchia dello spillo copre una piccolissima parte del cielo e nasconde migliaia di galassie. (72)

L’immagine che oggi vediamo di Andromeda risale a quando Homo Sapiens iniziava a differenziarsi dall’australopiteco africano circa 2,5 milioni di anni fa. (75)

Croce di Einstein (76)

Lo spazio-tempo non è un conteitore passivo di fenomeni naturali. Massa ed energia si intrecciano con S-T : formano un insieme dinamico e cangiante in cui si scambiano grandi quantità di energia. (76)

Nelle equazioni della relatività generale  lo spazio-tempo è insieme parte dell’equazione e sua soluzione… nella curvatura gravitazionale è contenuta energia che genera a sua volta altra curvatura. (77)

Einstein ottenne equazioni molto simili a quelle dell’elettromagnetismo: onde gravitazionali che si propagavano alla velocità della luce esattamente come quelle elettromagnetiche.

Se lo spazio-tempo oscilla, queste deformazioni, propagandosi, trasportano energia a grande distanza. Einstein era scettico perché il fenomeno era difficile da descrivere nella realtà. Innanzitutto per la debolezza della forza di gravità. E poi nessuno allora poteva immaginare che esistessero corpi celesti tanto massicci e densi da poter reggere accelerazioni talmente forti da generare emissioni di onde gravitazionali come quelle emesse ad esempio dall’unione di buchi neri o da stelle di neutroni, che oggi possiamo osservare.

Con l’astronomia gravitazionale si è aperta una prospettiva completamente nuova per  l’osservazione e comprensione dell’universo (79)

5 – QUANDO IL TEMPO SI FERMA
Le leggi della fisica che abbiamo sviluppato descrivono bene situazioni di stabilità, nelle quali dominano equilibrio e regolarità. Ma quando ci rivolgiamo a zone turbolente e complesse i nostri strumenti matematici e persino le nostre stesse strutture mentali scricchiolano. La scienza moderna ci dice che la regolarità  non c’è. (82)

Comune di Parigi 1871 I rivoluzionari sparano sugli orologi pubblici.

Claude Debussy compone Prélude à l’après-midi d’un faune 1894 (84)

Raggio di Schwarzschild: per ogni massa si può definire un raggio al di sotto del quale nasce una singolarità: una curvatura dello spazio-tempo così elevata da riuscire a intrappolare persino la luce. Né Einstein né Schwarzschild osarono immaginare che dietro la formulazione matematica si nascondesse una nuova classe di corpi celesti. Nel 1916 Schwarzschild muore. (86)

Roger Penrose nel 1965 sostiene che dal collasso si stelle molto massicce potrebbero nascere singolarità gravitazionali. Penrose e Hawking pubblicano una serie di articoli e John Wheeler nel 1967 conia il termine buchi neri. (86)

Orizzonte degli eventi è la superficie definita dal raggio di Schwarzschild. Nel buco nero il  tempo perde di significato.

Due tipi di buchi neri: stellari e super-massicci. Quelli stellari sono piccoli come un’area metropolitana ma di una densità mostruosa. La massa non è uniforme ma si concentra al centro del volume (zona di curvatura infinita quindi spazio e tempo perdono di significato).

Betelgeuse stella nella costellazione di Orione: vicina al collasso finale quando si trasformerà in un buco nero.(89)

Sistemi  binari: disco di accrescimento, plasma, raggi x, getti di materia (90)

Si stima: 100 milioni di  buchi neri nella Via Lattea. 

Sagittarius A buco nero al centro della via Lattea, super-massiccio, 4 milioni di Soli.

NGC-4261 buco nero nella costellazione della Vergine: 1 miliardo di masse solari.

J2157 buco nero con una massa di 34 miliardi di soli (93)

M87 è il buco nero più vicino. Al centro della galassia Messier 87, a una distanza di 53,5 miliardi di anni luce, con una massa di sei miliardi di Soli e un orizzonte degli eventi di 38 miliardi di km.

Si. Ipotizzano buchi neri della grandezza di un atomo ma capaci di contenere la massa dell’Everest. (94)

I super-massicci invece più sono pesanti e meno sono densi. Si potrebbe ipotizzare che per i più grandi sia possibile superare l’orizzonte degli eventi senza accorgersi di nulla. (95)

Tonelli immagina una scommessa fra Hawking e Thorne. Con due astronavi gemelle si avvicinano al buco nero super-massiccio M87. Hawking arriva in prossimità e si mantiene a distanza di sicurezza dall’orizzonte degli eventi, mentre Thorne lo supera e si avvia al centro del buco nero. (97-99).

6 – VITA DA PARTICELLE

Il modello standard non contempla la gravità, perché su scala microscopica ha effetti trascurabili. È una teoria che lascia molti aspetti senza una spiegazione soddisfacente, ma ha un potere predittivo mostruoso.

Nel Modello Standard tutto si riduce a una questione di particelle.

Il bosone di Higgs interagendo con le altre particelle ne definisce la massa. (106)

Quando ci si avvicina a c, alla velocità della luce, l’energia immessa nel sistema non riesce più a far crescere la velocità, perché c è un valore limite, e finisce quindi con l’aumentare la massa dell’oggetto. (108)

Come per la contrazione dello spazio nella direzione del moto e la dilatazione dei tempi, anche l’esplosione della massa delle particelle relativistiche è un fenomeno che vale solo per un osservatore esterno, fermo rispetto al corpo in movimento. (109)

I protoni pesano anche mille volte più degli elettroni, hanno meno dispersione e quindi è più facile spingerli a energie più levate. (110)

Delft – Vermeer vi nacque nel 1632 (114)

Citazione di Borges: “Ogni scrittore crea i suoi precursori. La sua opera cambia la nostra concezione del passato nello stesso modo in cui cambia il futuro.”(116)

Sembrerebbe che per i sistemi quantici un evento futuro cambia materialmente il passato o, quantomeno, di una qualche forma di informazione che può scorrere all’indietro nel tempo modificanto le misure deboli effettuate in precedenza sulla base del risultato ottenuto con la misura forte. 

L’idea che il futuro possa modificare il passato dei sistemi materiali microscopici è solo una suggestione. Potrebbe rivelarsi un terribile inganno o aprire la strada a nuove forme di comprensione della natura. (118)

7 – IL TEMPO DELL’INFINITAMENTE PICCOLO

tutta la materia stabile è fatta di elettroni, protoni, neutroni, fotoni e neutrini. (119)

Vita media elettrone si valuta 10 alla 24 anni, superiore a quella dell’universo 1,4 x 10 alla 10. Neutrino 10 alla 31 anni

Il protone è un sistema così ben congegnato che sono pochi gli ambienti naturali in cui non si trova a proprio agio. 10 alla 33 anni (121)

Monastero di Fonte Avellana (Camaldolesi)
Fra 1035 e 1040 priore Guido Monaco: ideatore della moderna notazione musicale, ossia le note che ancor oggi sono indicate con le sillabe iniziali dei versi dell’inno a San Giovanni Battista. Guido Monaco fu il primo a notare che il tritono (due noe note a distanza di tre toni) creano una disarmonia insopportabile per l’orecchio umano. (125)

La vita media delle particelle sub-nucleari instabili dipende dalle forze che le fanno disintegrare: maggiore è la forza che determina il decadimento e più breve è la vita media. (126)

Muoni pesano duecento volte più degli elettroni. Possono attraversare chilometri di roccia. Il loro limite è che sono instabili e decadono rapidamente in elettroni e neutrini. Quelli prodotti da Lhc possono durare due centesimi di secondo e attraversare la Terra. (129)

Quark beauty e charm (130)

1927 Principio di indeterminazione di Heisenberg: posizione e quantità di moto  (136)

Anche energia e tempo sono grandezze incompatibili ( ΔE x Δt ≥ h/4π, poiché h costante di Planck ha un valore piccolissimo, nel mondo microscopico possiamo ignorare gli effetti)  (137-8)

Meccanica quantistica e principio di indeterminazione ci permettono di capire l’andamento caratteristico delle curve di decadimento delle particelle instabili. (138)
Curva di risonanza: distribuzione di probabilità a forma di campana. Misurando il ΔE che compare nel principio di Heisenberg, possiamo ricavare il Δt, la sua vita media. (141)

Quando si usa il principio di indeterminazione si va incontro a un altro paradosso. Più piccole sono le vite medie, più grande è la larghezza della curva a campana che descrive la massa delle particelle e più facile è misurarla con precisione. (142)

Bosono di Higgs è un discorso a parte: nessun apparato sperimentale riesce a misurarla ma ci sono metodi indiretti che permettono di stimarla. (143)

Villa dei Papiri o Villa dei Pisoni fatta edificare daLucio Calpurio Pisone, suocero di Giulio Cesare: 1800 papiri oltre ad affreschi, marmi e bronzi conservati nel museo Archeologico di Napoli. (144)

Mercurio e le interazioni fondamentali (fotoni e le interazioni deboli W e Z) che mettono in comunicazione quark e leptoni (146)

Il vuoto non è il nulla: è uno stato materiale come tutti gli altri, anche se non contiene alcuna forma di materia, non è attraversato da particelle materiali e non ospita campi di alcun genere… Ha energia media nulla e questo significa che, a livello microscopico, passa attraverso una sequenza interminabile di fluttuazioni, piccole oscillazioni casuali, regolate dal principio di Heisenberg, che lo fanno brulicare incessantemente. (147)

tutto ha avuto origine da una di queste minuscole fluttuazioni. Anche il vuoto deve rispettare il principio di indeterminazione, per cui non può rimanere uguale a se stesso, immobile, congelato. Da esso possono emergere in continuazione coppie di particelle e di antiparticelle, che dopo una brevissima esistenza vengono riassorbite nello stato originario. Grazie al principio di indeterminazione, il vuoto può diventare una specie di giacimento inesauribile di materia e di antimateria e di campi di forze che fluttuano, attraversando tutte le configurazioni.

Ecco che in una di quelle minuscole fluttuazioni, che possiamo immaginare come bollicine di dimensioni trascurabili, molto più piccole dei nostri quark, succede qualcosa di strano. Per quel fenomeno che ancora presenta alcuni aspetti oscuri, e che chiamiamo inflazione cosmica, la bollicina indisciplinata, anziché richiudersi subito e ritornare allo stato originario, all’improvviso comincia a espandersi e assume di colpo dimensioni enormi.

Per creare massa-energia occorre prendere a prestito l’energia necessaria, perché il vuoto ha energia nulla. La cosa si può fare, purché il prestito sia ripagato al più presto. Ma se dal vuoto origina, insieme a massa-energia, una struttura spazio-temporale, ecco che tutto, miracolosamente, si compensa. Qualunque forma di massa o energia in esso collocata subisce attrazione gravitazionale da parte di tutte le altre forme di massa o energia. Quando fra due corpi si stabilisce un legame, si crea uno stato a energia negativa, perché per liberarli bisogna spendere energia. È la gravità, che nasce dalla deformazione dello spazio-tempo, a ripagare il debito contratto con il vuoto per far scaturire da esso la materia. L’energia negativa compensa esattamente quella positiva. Il debito è saldato subito, prima che a qualcuno, nella banca del vuoto, salti in mente di correre ai ripari ed esigerlo con le brutte maniere.

Lo spazio-tempo si è espanso all’improvviso, a una velocità spaventosa,
molto superiore a c, e si è subito riempito di energia. Attenzione: il limite della velocità della luce in questo caso non vale. All’interno dello spazio-tempo nulla si può muovere a velocità superiore a c, ma se è lui stesso a gonfiarsi, può crescere al ritmo più forsennato.

Come tutti gli oggetti microscopici, quella bollicina primordiale, da cui tutto ha avuto origine, era attraversata da infinitesime increspature. Succede a tutti i sistemi in cui vigono le leggi della meccanica quantistica. La straordinaria espansione dovuta all’inflazione ha dilatato a dismisura queste minuscole fluttuazioni di densità e le ha espanse a dimensioni cosmiche. Le grandi strutture che ci circondano, galassie e ammassi di galassie, si sono aggregate attorno a quelle piccolissime disomogeneità che l’inflazione ha espanso su scala astronomica. (148-9)

9 – SI PUO’ INVERTIRE LA FRECCIA DEL TEMPO

Nel 1932, con la scoperta dei positroni da parte di Carl David Anderson divenne chiaro che nell’equazione di Dirac si nascondeva quella parte di mondo materiale che si sarebbe chiamata antimateria. (153)

Con l’avvento dell’antimateria si riapre la questione della reversibilità del tempo nel mondo microscopico delle particelle elementari…Grazie all’antimateria si può usare energia per estrarre dal vuoto coppie di particelle e antiparticelle. In realtà anche gli esperimenti più sofisticati contraddicevano l’ipotesi di totale simmetria fra passato e futuro nella fisica delle particelle  (155)

Caravaggio, autoritratto. Esempio di simmetria speculare (157)

Borges, ossessionato dalla simmetria. Immagina Cainiti o istrioni che sostenevano che il mondo inferiore è un riflesso di quello superiore; ogni uomo è due uomini; dicevano che non essere malvagi è un atto di superbia satanica.(158)

Le simmetrie erano conservate quando si aveva a che fare con la fora forte (tra i quark) e con la forza elettromagnetica. Ma nel caso dell’interazione debole, la simmetria di carica C e di parità P si rompe, così anche per il tempo T. Si sono osservati fenomeni che avvengono con probabilità differente  a seconda del verso con cui scorre il tempo. Prova inequivocabile della irreversibilità delle leggi fisiche anche a livello microscopico. (159)

Le leggi della fisica non distinguono fra passato e futuro soltanto per trasformazioni simultanee CPT: scambio fra particelle e antiparticelle, più inversione delle coordinate spaziali e rovesciamento del tempo, con l’inversione del moto di tutte le particelle. Nessun processo fisico sembra violare quest’insieme combinato di trasformazioni.

La simmetria che CPT protegge è rispettata da tutte le interazioni fondamentali, senza alcuna eccezione. Essa costituisce un ulteriore indizio che qualcosa di molto profondo lega il tempo allo spazio e mette entrambi in relazione con materia e antimateria. Una connessione che agisce a livello fondamentale e che conferisce al tempo un ruolo importantissimo anche nel mondo delle distanze più minute. (160)

Se volessimo riassumere in una sola frase la dinamica dell’intero universo, potremmo dire che si tratta di un sistema chiuso, nel quale i singoli componenti evolvono e interagiscono fra loro in maniera che l’energia totale del sistema rimane costante, mentre l’entropia totale aumenta incessantemente.

L’energia è un concetto abbastanza familiare, perché è usato in molti contesti. Che non si possa creare energia dal nulla è un principio noto a tutti. L’entropia, invece, è qualcosa di ben più misterioso: non si capisce bene, al di fuori dell’ambito scientifico, cosa rappresenti e, soprattutto, non è chiaro perché deve sempre crescere. A proposito di entropia si sente spesso parlare di ordine e disordine, ma questa rappresentazione, per quanto possa avvicinarci al concetto di base, cela parecchi aspetti fuorvianti. (161)

Per certi versi l’entropia è la manifestazione più evidente di quanto il mondo microscopico degli atomi e delle particelle elementari sia fondamentale nel decidere il destino del mondo macroscopico, di tutto, compresi noi esseri umani. (162)

si possono ottenere informazioni importanti sui corpi materiali che ci circondano anche ignorando molti dettagli del loro stato interno. 

TAZZINA

Se si considera la quantità di combinazioni diverse che si possono ottenere giocando con il numero impressionante di atomi che compongono la tazzina, ci si rende conto che stiamo parlando di una quantità enorme di stati differenti. Ed è ora che entra in gioco il caso, con l’ipotesi dell’uguale probabilità a priori: dato un sistema isolato e in equilibrio, ognuno dei suoi innumerevoli stati microscopici ha uguale probabilità di manifestarsi. Ecco il regime “democratico” cui avevamo accennato poco fa. Il sistema passerà lo stesso intervallo di tempo in ciascuno degli stati ammessi. Anche i più improbabili, quelli davvero stravaganti, purché siano consentiti dalle leggi della fisica, prima o poi verranno estratti casualmente e avranno il loro momento di gloria: nessun privilegio, pari opportunità per tutti. Nel mondo microscopico tutti governano, a turno, anche se il dominio di ciascuno dura un solo istante.

Si chiama entropia di uno stato la grandezza che misura il numero di stati microscopici corrispondenti allo stesso stato macroscopico. Gli stati a bassa entropia sono quelli determinati da un piccolo numero di combinazioni di stati microscopici equivalenti. Alta entropia significa che innumerevoli stati microscopici risultano indistinguibili sul piano macroscopico.

LEOPARDI

Per analogia possiamo prendere in considerazione L’infinito, la famosissima poesia di Giacomo Leopardi. Composta da centoquattro parole, non è troppo complicato chiedere a un computer di mescolarle fra loro in tutti i modi possibili e proporci le varie combinazioni. La stragrande maggioranza delle volte ne usciranno brani totalmente privi di senso. In quei rarissimi casi in cui l’insieme potrebbe avere un qualche significato, esso suonerà comunque banale oppure contraddittorio. Lo splendore poetico di Leopardi, la perfezione assoluta e ineguagliabile della sua poesia, capiterà una volta sola su un numero impressionante di possibilità. Rispetto a tutti gli insiemi possibili delle centoquattro parole che compongono L’infinito, quella specialissima combinazione che costruisce la poesia è unica. (164)

ENTROPIA
Gli stati a bassa entropia sono sempre destinati a essere soppiantati da quelli a entropia maggiore, se non ci sono ostacoli che ne impediscano la trasformazione.
Questo meccanismo determina il verso in cui vediamo avvenire i fenomeni. L’entropia che aumenta ci spiega come leggi microscopiche reversibili possano dar luogo a dinamiche macroscopiche irreversibili. La nozione comune di scorrere del tempo e l’idea associata di una direzione privilegiata, una freccia che vola sempre nello stesso verso, derivano da questo insieme di esperienze. L’evoluzione dell’universo è una conseguenza dell’irreversibilità dei processi spontanei. Il nostro è un sistema isolato che si dirige ineluttabilmente verso gli stati di massima entropia. Questa naturale evoluzione dei fenomeni nel tempo non è legata a un’asimmetria delle leggi fisiche di base. La reversibilità a livello fondamentale è sopraffatta dalla complessità dei sistemi macroscopici.
Per nostra fortuna ciò non significa che non possano avvenire, localmente, fenomeni che tendono a ridurre l’entropia di un particolare sistema. La cosa è possibile, ma a due condizioni: che si spenda energia e che la riduzione di entropia locale sia compensata dall’aumento della stessa nel resto del mondo. L’esempio più banale è il frigorifero di casa che raffreddando i nostri alimenti riduce la loro l’entropia, ma consuma energia e riscalda tutta la cucina. (166)

10 – IL SOGNO DI UCCIDERE CHRONOS

La crescita ineluttabile dell’entropia ci costringe a prendere atto che la freccia del tempo non può invertire la sua direzione:

L’eternità è la negazione del tempo e insinua il dubbio che esso sia solo un inganno, un sogno da cui ci si può risvegliare in ogni istante.(170)

Borges, Hladik (171)

John Wheeler e Bryce DeWitt sviluppano l’equazione che descrive la funzione d’onda dell’universo:  il tempo non è più un ingrediente fondamentale della realtà. Negli anni successivi verrano sviluppati diversi approcci alla gravità quantistica. I principali sono due: teoria delle stringhe, ela teoria della gravità quantistica a loop  (Lqg) (175)

Stringhe: Gabriele Veneziano e Edward Witten. La teoria consentirebbe di ricondurre a unità le interazioni fondamentali e di unificare meccanica quantistica e relatività generale, a patto di ipotizzare un numero elevato di extra-dimensioni spaziali.

Gravità quantistica a loop: La struttura regolare ipotizzata da Einstein diventa un sistema finemente granulare. Lo spazio, osservato su infime dimensioni, non sarebbe più il continuum che ci è apparso finora, bensì avrebbe una trama discreta di minuscoli grani, chiamati loop o anelli. Partendo da questa ipotesi la quantizzazione della gravità diventa una conseguenza naturale, ma si scopre che il tempo sparisce dalle equazioni fondamentali. 1988, Lee Smolin e Carlo Rovelli. (176)

gli stessi sostenitori sottolineano con forza che il tempo non scompare tout court: quando lo spazio si frantuma in una specie di schiuma infinitesimale il tempo svanisce dallo strato fondamentale, ossia non è più un componente cruciale del mondo microscopico. Anche loro, tuttavia, si guardano bene dal negare la realtà del tempo che vediamo all’opera nel mondo. Soltanto che esso emergerebbe come proprietà secondaria, derivata, che nasce solo quando i sistemi diventano complessi. Varrebbe solo quando nello spazio si aggregano vasti agglomerati di particelle e atomi. Il tempo termico, quello regolato dalla termodinamica e dall’entropia che cresce indefinitamente, rimane uno degli attori decisivi del mondo macroscopico. 

Saranno i dati sperimentali a decidere chi ha ragione e chi ha torto. Occorre addirittura prendere in considerazione l’ipotesi che siano tutte sbagliate,(178)

I “grani di spazio” della Lqg sono così piccoli, 10-35 m, che non si può pensare di poterli osservare direttamente ma, se fosse vera la teoria, ci sarebbero sottili effetti su scala cosmica. Tuttavia non uno di questi strani fenomeni è mai stato osservato.

Rete di relazioni

Smolin prende le mosse dall’entanglement, cambia idea e arriva ad affermare che il tempo è una variante fondamentale, mentre è lo spazio che diventa un’illusione.  (179)

L’entanglement sembrava suggerire un’azione istantanea a distanza perché non si ha la più pallida idea di come possa fare l’informazione a trasmettersi a velocità infinita. Qualcuno lo considera prova del carattere non locale della teoria, altri pensano a una nuova legge di conservazione che ci è completamente sconosciuta.

Smolin. il tempo è un costituente fondamentale, mentre lo spazio ne è un sottoprodotto, una struttura che da esso emerge e acquista le caratteristiche di un’illusione. In sostanza l’universo è fatto di eventi che entrano in relazione con altri eventi e quest’insieme costituisce una ragnatela di rapporti. Lo spazio nasce come una descrizione grossolana e molto approssimativa di questa rete di relazioni.

il tempo continua a giocare un ruolo essenziale anche nel mondo microscopico delle particelle elementari. È strettamente legato allo spazio nella relatività generale, all’energia nel principio di indeterminazione, alle potenti simmetrie generali di carica e parità che governano i processi elementari. Togliendo il tempo, molte leggi fondamentali della fisica, così essenziali da costituire una specie di struttura portante del nostro universo materiale, rischiano di vacillare, mettendo a repentaglio la stabilità dell’intero edificio.

Nonostante gli innumerevoli tentativi di ucciderlo o marginalizzarlo definitivamente, Chrónos dà ancora inequivocabili segni di grande vitalità. (181)