L’ordine del tempo

Relatività del tempo

La relatività elimina l’idea di una durata universale. Due orologi che seguono traiettorie differenti nello spazio-tempo possono misurare intervalli diversi tra eventi confrontabili.

Non significa che chi porta l’orologio lo veda funzionare male: localmente ogni orologio procede normalmente. La differenza appare quando orologi che hanno seguito condizioni diverse vengono confrontati.

Spazio-tempo quantistico

La relatività generale descrive lo spazio-tempo come una geometria continua. La meccanica quantistica descrive invece fenomeni attraverso stati, interazioni e probabilità. Unificare questi due quadri è uno dei maggiori problemi ancora aperti della fisica.

Nella gravità quantistica a loop, una delle proposte esistenti, grandezze geometriche come area e volume presentano spettri quantizzati. Questa impostazione suggerisce che, alla scala di Planck, la geometria possa essere composta da relazioni e “quanti” anziché da un continuum infinitamente divisibile.

Non sappiamo ancora se questa sia la descrizione corretta della natura. È quindi più prudente parlare di una possibile struttura quantistica e relazionale dello spazio-tempo, non di un fatto sperimentalmente stabilito.

La freccia termica

Molte leggi microscopiche non distinguono nettamente passato e futuro. Eppure, nella nostra esperienza, un bicchiere può rompersi ma non si ricompone spontaneamente; il calore passa dal corpo caldo a quello freddo, non viceversa.

Questa asimmetria macroscopica è collegata alla seconda legge della termodinamica: in un sistema isolato, l’entropia tende a non diminuire. Non è una proibizione assoluta di ogni fluttuazione microscopica, ma una regolarità statistica estremamente robusta per i sistemi macroscopici.

Possediamo registrazioni, ricordi e fossili del passato perché tali tracce sono state prodotte da processi avvenuti a partire da condizioni precedenti. Non abbiamo tracce del futuro perché quegli eventi non hanno ancora interagito con il presente lasciando registrazioni.

Tempo termico: un’ipotesi più radicale

L’ipotesi del tempo termico, proposta da Alain Connes e Carlo Rovelli, considera la possibilità che il flusso fisico del tempo non sia una struttura fondamentale assegnata in anticipo, ma emerga dallo stato statistico con cui descriviamo un sistema.

È un’idea teorica formulata nel contesto della fisica matematica e della gravità quantistica. Non coincide semplicemente con l’affermazione che “l’entropia cresce”: tenta piuttosto di ricavare una nozione di evoluzione temporale dalle proprietà termiche e statistiche dello stato fisico.

Energia ed entropia

L’energia si conserva, ma non tutta l’energia è ugualmente disponibile per produrre lavoro. Ciò che alimenta i processi è la presenza di differenze: temperature diverse, pressioni diverse, concentrazioni diverse o potenziali chimici ed elettrici differenti.

Dire che il mondo “gira grazie alla bassa entropia” è una sintesi efficace, purché si ricordi che a produrre lavoro sono l’energia disponibile e i gradienti, mentre l’aumento dell’entropia accompagna la loro dissipazione.

Le intuizioni dei filosofi antichi

Aristotele collegava il tempo al movimento e al cambiamento: il tempo non è il movimento stesso, ma ciò attraverso cui distinguiamo un “prima” e un “dopo” nel mutare delle cose.

Nel pensiero di Anassimandro, il cosmo è governato dalla nascita, dalla trasformazione e dalla dissoluzione degli enti. Non si tratta di anticipazioni scientifiche della relatività o della meccanica quantistica, ma di domande antiche che restano riconoscibili: che cosa persiste e che cosa cambia?

Che cosa sappiamo e che cosa resta aperto

La dilatazione temporale relativistica e gli effetti termodinamici sono confermati sperimentalmente e indispensabili per descrivere la natura. Una teoria completa dello spazio-tempo quantistico, invece, non è ancora disponibile.

Restano inoltre aperte domande profonde: perché l’universo primordiale presentava condizioni di entropia così bassa? Il tempo è fondamentale o emergente? Come si collegano il tempo fisico, quello biologico e quello vissuto dalla coscienza?