Tu non chiedere l’esito dei miei, dei tuoi giorni, Leuconoe – è un segreto sopra di noi – e non tentare calcoli astrusi.
(I,11 – Odi di Orazio)
9.1. Introduzione – Ricostruire il tempo
Ed eccoci al terzo appuntamento con il nono capitolo di Rovelli (altri tre articoli e questa rubrica alla scoperta del senso tempo terminerà), da lui intitolato “Il tempo è ignoranza”. Ci troviamo all’interno della sezione “SORGENTI DEL TEMPO”, la terza ed ultima parte del suo saggio filosofico-scientifico. E tanto per cominciare alla grande, il fisico esordisce – come negli altri capitoli precedenti – con un bellissimo frammento delle Odi di Orazio. D’altro canto, però, non ci lascia nemmeno un briciolo di speranza ed immediatamente ci prospetta la difficile realtà cui andremo incontro. Riporto qui le sue esatte parole:
La ricostruzione del tempo inizia qui, con due capitoletti, questo e il successivo, brevi e tecnici. Se li trovate un po’ troppo ostici, saltate direttamente al capitolo 11. Da lì, ci riavviciniamo passo passo a cose più umane.
Insomma, davvero molto incoraggiante. E confesso che, dopo aver letto queste righe, ho avuto la forte tentazione di passare davvero al capitolo 11 ignorando totalmente questi due, che non sono sicuramente alla mia (né forse alla vostra) portata. Ad ogni modo, ci proverò lo stesso (se non fosse anche per il fatto di avere l’abitudine di redigere tre articoli consecutivi per uno stesso argomento; dunque se non lo facessi non rispetterei la “proprietà periodica” che finora, salvo piccole eccezioni, ho sempre mantenuto viva).
9.2. Tempo termico
Il primo sottoparagrafo è intitolato: tempo termico. Un qualunque sistema fisico può essere interpretato microscopicamente o macroscopicamente, ed è di quest’ultimo approccio che si avvale Rovelli. Prima di parlarne, però, introduciamo alcune nozioni fondamentali. Su scala macroscopica sappiamo che, per esempio, un semplice bicchiere d’acqua non possiede alcuna energia. Ma se lo guardiamo da un punto di vista microscopico e dunque particellare, scopriremo certamente che quello stesso bicchiere è invece costituito da una propria “energia interna”, un’energia che si manifesta attraverso il continuo fluttuare delle molecole che costituiscono una delle più comuni sostanze liquide.
All’interno di quel bicchiere si nasconde un mare di variabili microscopiche che non possiamo vedere e le cui diverse ed infinite configurazioni corrispondono a quella che Boltzmann definì “entropia”. Tali configurazioni hanno però la stessa energia, poiché quest’ultima variabile si conserva.
Ma come si può collegare tutto questo con il nostro beneamato tempo?
Rovelli dichiara che conoscere l’energia di un dato sistema, significa conoscere il fluire del tempo; ma nel contempo, quella stessa energia, come detto poc’anzi, si conserva nel tempo. Insomma, ce lo dice anche il Primo Principio della Termodinamica: in un sistema, l’energia non può essere né creata né distrutta, bensì è destinata a conservarsi, convertendosi anche in altre forme di energia.
Ma perché Rovelli preferisce avvalersi di un approccio macroscopico per descrivere un sistema? Fondamentalmente, perché tutte le quantità che lo compongono saranno misurabili. Inoltre, nel nostro caso specifico, tramite tale approccio è possibile scegliere una qualche variabile (facilmente misurabile, come detto) dello stesso che abbia una qualche caratteristica del tempo. Nello stato microscopico, invece, si dovrebbero conoscere un elevato numero di variabili che non risulterebbero facilmente quantificabili.
Dalla definizione di stato macroscopico (o macrostato) si deduce quindi la presenza di una variabile dalla quale “si origina” un tempo che prende il nome speciale di “tempo termico”. Questo tempo non è però universale. Che cosa intendo dire con questo? A titolo di esempio, riprendiamo nuovamente in esame un’opera del pittore puntinista francese Georges Seurat:
Se osservassimo questa meravigliosa opera da una certa distanza, noteremmo come questa risulti perfettamente uniforme ai nostri occhi. Ma se ci fermassimo a contemplare l’opera da vicino, analizzandone i singoli dettagli, constateremmo invece che la tecnica di esecuzione della stessa consiste nella scomposizione dei colori mediata attraverso un metodo di pittura afferente al movimento pittorico puntinista.
E allora? E allora – da una prospettiva così ravvicinata – potremmo indubbiamente scorgere innumerevoli “imperfezioni” e dettagli che si contrappongono invece alla “visione sfocata” con la quale in generale si analizza il mondo. Non si ha, in altre parole, quella percezione del continuo che risulterebbe invece da una visione meno focalizzata sui particolari dell’opera pittorica o di un qualsiasi tipo di oggetto (e dunque di sistema).
Perciò, il tempo termico non è altro che il risultato di una “sfocatura” che emerge dallo stato macroscopico; stato del quale non conosciamo tutti i dettagli ma che risulta essere comunque un approccio vincente per conoscere in prima approssimazione le dinamiche e i comportamenti del nostro universo.
9.3. Tempo quantistico
Non so perché, ma a sensazione direi che questo paragrafo ci risulterà ancora più ostico del precedente in fatto di assimilazione – nonché comprensione – di contenuti. In effetti, dal punto di vista classico non ci si occupa di studiare lo stato microscopico di un dato sistema, ma se si vuole comprendere più a fondo il comportamento delle particelle, occorre analizzare i fenomeni su scala quantistica.
Ricordate quanto abbiamo detto nello scorso articolo riguardo a una generica misurazione effettuata in meccanica quantistica? Ogni qualvolta si effettua una misura in un sistema dominato dalle regole quantistiche, le proprietà stesse del sistema si modificano.
Dunque, “si assiste” ad una sorta di perturbazione che ha luogo anche quando si vuole, per esempio, determinare la posizione o la velocità di una data particella. Infatti, se desiderassimo conoscere la posizione della particella incriminata, ne misurassimo il valore e dopodiché spostassimo la nostra attenzione sulla velocità, lo stato stesso della molecola esaminanda subirebbe una modificazione. Anche nel linguaggio quantistico, esiste in effetti una proprietà chiamata “commutativa.”
Nel nostro caso specifico, posizione e velocità non commutano. Questo è uno dei postulati alla base del “Principio di indeterminazione di Heisemberg”, secondo il quale la posizione e la velocità dell’elettrone non possono essere conosciuti contemporaneamente ( No quantum, no party ). Conoscere una delle due variabili, comporta la perdita di informazione dell’altra. Perché? Perché tali variabili non commutano. Se commutassero, si potrebbero dunque conoscere ambedue le variabili.
In pratica, questo concetto di “non-commutatività” prevede un ordine ben preciso. Quale delle due variabili si vuole quantificare per prima e dunque considerare di primaria importanza rispetto all’altra? Sta ai fisici deciderlo. Il concetto di ordine e priorità di una variabile sull’altra è dunque il criterio principale cui sembrano basarsi i concetti quantomeccanici.
9.4. Fisica e letteratura
Un talentuoso matematico, Alain Connes, è riuscito a dimostrare la diretta correlazione tra il tempo termico e la non-commutatività quantistica, “battezzandoli” come aspetti che si completano l’un l’altro. Insomma, il nostro mondo è dominato dall’indeterminatezza: risulta impossibile misurare tutto ciò che ci circonda ma, anche se ciò fosse possibile, l’imprevidibilità del mondo rimarrebbe immutabile. Insomma, anche da tale concetto di indeterminazione quantistica emerge la medesima sfocatura di cui parlavamo poco prima: il tempo termico e il tempo quantistico sono pertanto in correlazione.
Sì, lo so… Nemmeno io credo sia possibile capire fino in fondo quanto detto sinora, solamente degli esperti in materia potrebbero comprendere appieno l’ineffabile mistero del tempo. Ma se è vero che a tutto c’è un limite, non si può dire altrimenti della fantasia. In effetti, Connes si dilettò a scrivere, insieme ad altri due amici, un romanzo fantascientifico dal titolo “La punta dell’ago”.
La protagonista dello stesso è Charlotte, una brillante scienziata che riesce ad ottenere informazioni complete sul mondo, senza sfocature di sorta che ne oscurino la conoscenza di alcune variabili. Come da lei descritto, la sensazione derivante da tale scoperta suscita in lei un’emozione particolare:
Ho avuto la fortuna inaudita di sperimentare una percezione globale del mio essere, non in un momento particolare della sua esistenza, ma come un “tutto”. Ho potuto paragonare la sua finitezza nello spazio, contro la quale nessuno insorge, e la sua finitezza nel tempo, che invece ci scandalizza tanto.
Insomma, non è affatto difficile notare che tali (meravigliose) parole sono state, per forza di cose, scritte da fisici esperti di meccanica quantistica (in fondo, chi di noi riuscirebbe mai a descrivere in questi termini ciò che si trova al di là del nostro tempo ordinario?)! Ad ogni modo, questo estratto del libro è davvero affascinante, una specie di rompicapo di cui forse potremmo riuscire a scoprirne la reale bellezza soltanto se leggessimo il romanzo per intero.
9.5. Conclusioni – Ricostruire il nostro tempo
In conclusione, cos’altro possiamo dire? Come forse avrete notato, Rovelli sta lentamente ricostruendo il tempo in base a dei concetti che rappresentano il suo pane quotidiano. E senza dubbio, abbiamo ormai compreso che noi esseri umani siamo soliti osservare il mondo “sulle ali di una sfocatura” (e perché no, della fantasia!), ignorandone i dettagli microscopici. Il tempo termico, però, non assomiglia ancora al tempo della nostra esperienza, poiché questo non possiede una direzione preferenziale. Ancora meglio: esso non distingue tra passato e futuro.
Il capitolo si conclude, dunque, con un’incalzante “domanda rovelliana”: la distinzione tra passato e futuro, che tanto ci sta a cuore, da dove viene? Beh, non ci resta altro che scoprirlo nei capitoli successivi (forse).
