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“Ho sempre detto che c’era qualcosa di fondamentalmente sbagliato nell’universo…” (Arthur Dent)

La Freccia del Tempo

Posted by scardax su settembre 11, 2008

PhotobucketVolete mettere in crisi qualcuno? Fategli una di quelle fantastiche domande impossibili, del genere “Cos’é il tempo?“. E’ assurdo come quattro parole cosi comuni, se ordinate in questa maniera, possano mandare in tilt un cervello medio: dopo qualche attimo di sbalordimento, ci si rende conto di non avere una definizione. Il tempo é qualcosa che potremmo definire “assiomatico“, che non necessita di una descrizione ma, anzi, lo é già di suo.

Se la domanda la ponete ad un filosofo, eventualmente vi ritroverete tirato in ballo Kant, che parlava del tempo come di una “categoria a priori dell’intelletto“, qualcosa di indipendente dall’esperienza, o meglio, qualcosa di cui necessita l’esperienza stessa per potersi sviluppare. Quest’idea del tempo come di qualcosa di assoluto la si ritrova anche nella maggior parte della Scienza classica (fino all’inizio del Secolo Scorso), in cui non era altro che una variabile usata per distinguere i vari stati di un qualche sistema che si evolveva, oppure per mettere in correlazione diversi eventi distinti spazialmente. Per questa fisica, per la meccanica classica, ad esempio, neanche lo scorrere del tempo ha particolare importanza, o quantomento non é necessario che fluisca in una direzione precisa, perché tutti i fenomeni che studia sono, per loro natura, reversibili.

Se ad esempio prendiamo le equazioni del moto di una palla che sale verso l’alto e poi ricade, possiamo “invertire” il flusso del tempo (sostituendo -t ovunque ci sia t) ed otteniamo delle nuove equazioni che mostrano un moto altrettanto possibile dal punto di vista fisico. Pensiamo al ping pong, o al tennis: spesso le palline seguono lo stesso percorso avanti ed indietro finché un giocatore non imprime un colpo che gli fa cambiare direzione.

A questo punto, due domande sorgono spontanee: é realmente “assoluto” il tempo? E perché scorre verso l’avanti?

La risposta alla prima domanda é un fermo no: Einstein, con la sua teoria della Relatività Ristretta, dimostro’ che il vero assoluto dell’universo é in realtà la velocità della luce, mentre il tempo é una proprietà soggettiva che dipende dalla velocità di ciascun corpo. In particolare, se accelleriamo sperimentiamo un tempo “rallentato“, che eventualmente diventa quasi fermo in prossimità della velocità della luce (e questo dà il via a tutta una serie di paradossi su eventi simultanei in un sistema, che vengono visti come successivi fra loro a due osservatori viaggianti a diverse velocità). Peggio ancora: per la Relatività Generale (che é simile alla Ristretta, ma con l’introduzione della Forza Gravitazionale), il tempo é una dimensione che concorre insieme alle altre tre spaziali, a formare il cosidetto “spaziotempo” in cui viviamo, uno spazio quadridimensionale curvo che, sorpresa, viene incurvato ulteriormente da qualunque oggetto dotato di sufficiente massa! Il tempo sembra essere molto più “fluido” di quanto la nostra concezione giornaliera ci induca a credere.

Ma questo non risponde alla seconda domanda: perché il tempo fluisce costantemente? Restando in campo scientifico, questo equivale a cercare delle leggi che non siano simmetriche rispetto all’asse del tempo, che non permettano un ritorno all’indietro naturale. Evitando di addentrarci nel campo della Fisica Quantistica, l’esempio più semplice che possiamo individuare é la Seconda Legge della Termodinamica: “l’Entropia generale dell’Universo aumenta costantemente“. La definizione ‘terra-terra’ dell’Entropia é “un indice del grado di disordine di un sistema”, ma questo non é molto esplicativo. Al massimo ne concludiamo che la mia stanza tende ad essere molto entropica quando mia madre é lontana, ma per il resto non ci possiamo speculare oltre. Una definizione più elegante potrebbe essere “una misura del numero di stati locali che puo’ assumere un sistema, pur presentandosi nello stesso stato globale”. Domanda classica: “chevvodi?”

Pensiamo ad un solido cristallino, in cui tutte le molecole sono disposte in un perfetto reticolo: ci sono pochissime conformazioni delle varie molecole che lo compongono che danno “vita” allo stesso cristallino macroscopico. Possiamo spostarne qualcuna, ma, se agitiamo troppo, il solido si sfalda: il cristallino ha un’entropia molto bassa. Pensiamo invece ad un gas espanso in una scatola: al suo interno le molecole sono molto “agitate”, e poiché i loro effetti tendono a compensarsi, ci sono tantissime possibili disposizioni di ogni atomo che danno, più o meno, lo stesso gas disperso nel recipiente: il gas é fortemente entropico.

Pur scusandomi per essere saltellato da un argomento all’altro in pochi paragrafi, penso che alcune idee generali siano comunque uscite fuori: il tempo é molto più strano di come tendiamo ad immaginarlo, molto più soggettivo di quanto non crediamo, ed il suo fluire sembra essere legato a doppio filo con l’espansione dell’Universo da un momento di Entropia incredibilmente bassa (subito dopo il Big Bang) ad un Universo ad Entropia estremamente alta, eppure sembra essere una caratteristica importante solo ad un livello macroscopico!.

A chi volesse approfondire, consiglio il libro di Penrose “La Mente Nuova dell’Imperatore”, nei capitoli dedicati, per l’appunto, alla Termodinamica o, per chi mastica un po’ di inglese, il meraviglioso articolo su Ipod.org.uk “The Arrow of Time“.

PS: superati i duecento visitatori, escludendo le mie visite. Niente male per un blog che pensavo di leggere da solo 🙂

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2 Risposte to “La Freccia del Tempo”

  1. BerryHey' said

    Beh, gli argomenti sono spesso interessanti 😉 Io li leggo volentieri.

    Ma tu cosa hai studiato/stai studiando?

    S.Lizard

  2. scardax said

    Quest’anno comincio il terzo anno di Ingegneria Informatica 😀
    Grazie per il commento! 🙂

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