Indice Approfondimenti
► I Viaggi nel tempo, sono possibili o no?► Universi Paralleli► Alterare la Gravità► Progetti, costruzioni, dispositivi da me costruiti
L’origine «fondamentale» del tempo
Mettiamo nel giusto ordine le seguenti frasi: un uomo muore, più tardi si sposa e finalmente nasce. Grazie al nostro senso della percezione del tempo, si tratta di un gioco da ragazzi: “la morte segue sempre la nascita” e non accade mai il contrario. Tuttavia, ad un livello più fondamentale, il problema sull’origine del tempo rimane ancora un mistero.
C’è una sempre più crescente evidenza che al livello più fondamentale della realtà il tempo sia davvero una mera illusione. Alcuni test di laboratorio realizzati con il laser e certi progressi nell’ambito della teoria delle stringhe portano indipendentemente all’idea che in definitiva il tempo non esiste.
La Relatività e lo Spaziotempo
Più di un secolo fa, la nostra idea di tempo e spazio era molto meno complicata. I fisici seguivano il moto degli oggetti rispetto ad un sistema di riferimento fisso e segnavano la loro velocità sulla base di un singolo orologio, una sorta di “cronometro di dio” che essi credevano misurasse il tempo allo stesso modo, non importa il luogo in cui ci si trova nel cosmo.
Ben presto, agli inizi del XX secolo, questa idea venne ribaltata dalla teoria della relatività che mise insieme lo spazio e il tempo in un sistema “elastico” quadridimensionale — il continuo spaziotemporale di Einstein — che poteva “piegarsi” attorno ad oggetti massivi creando una curvatura del tessuto dello spaziotempo.
In questo modo, gli oggetti più piccoli possono rotolare lungo linee curve verso gli oggetti di massa più grande, grazie alla loro maggiore attrazione gravitazionale. La teoria della relatività di Einstein mostrò che gli orologi avrebbero segnato il tempo con un ritmo diverso in funzione del loro moto nello spazio e della posizione rispetto agli oggetti più massivi.
La Meccanica Quantistica e il Problema del Tempo
La seconda rivoluzione fu la meccanica quantistica, la fisica che descrive il mondo degli atomi. Due particelle possono diventare “correlate” via entanglement quantistico in modo tale che esse agiscono in tandem: un esperimento su una particella influenzerà immediatamente l’altra, non importa quanto esse siano distanti.
Il vero “problema del tempo” emerse negli anni ’60 quando John Wheeler della Princeton University e Bryce DeWitt dell’IAS tentarono di conciliare meccanica quantistica e relatività generale. Quando combinarono le equazioni di Einstein con quelle della meccanica quantistica, la variabile del tempo veniva letteralmente cancellata dalle equazioni matematiche.
L’Esperimento di Genovese — Il Tempo come Entanglement
Nel 2013, Genovese e colleghi realizzarono un esperimento per verificare se fosse possibile creare un modello di universo in miniatura con due fotoni generati da un laser. Lo scopo: provare che è possibile creare una situazione in cui un sistema quantistico appare immutabile quando osservato dall’esterno, mentre dall’interno sembra evolvere.
I ricercatori hanno “correlato” i due fotoni in modo tale che le loro polarizzazioni seguano tratti opposti. Per mettere in moto i fotoni “indicatori del tempo”, li hanno fatti passare attraverso piastre di quarzo causando la rotazione della loro polarizzazione. Risultato: quel mini-universo appariva statico e completamente immutabile per un osservatore esterno. Il cosiddetto “problema del tempo” scoperto da Wheeler e DeWitt può essere risolto se si assume che il tempo sia una sorta di “artefatto” creato dall’entanglement quantistico.
La Teoria delle Stringhe e l’Universo-Zuppiera di Maldacena
Uno strano modello che descrive un ipotetico universo fu formulato verso la fine degli anni ’90 da Juan Maldacena dell’IAS. Il cosmo immaginario di Maldacena ha la forma di una “zuppiera” le cui pareti sono infinitamente distanti. All’interno stringhe e buchi neri il cui comportamento è governato dalla gravità, mentre sulla superficie esistono le particelle subatomiche ordinarie che interagiscono attraverso le leggi della meccanica quantistica.
L’intuizione di Maldacena fu quella di considerare i due insiemi di leggi fisiche come equivalenti, dove gli eventi gravitazionali all’interno corrispondessero ai processi quantistici sulla sua superficie — come una sorta di ombra proiettata sulle pareti della zuppiera. Alcuni modelli indicano che le particelle correlate per entanglement quantistico sulla superficie possono “comunicare” attraverso wormholes nelle regioni più interne. Tutto ciò suggerisce che sia proprio l’entanglement quantistico a rappresentare quel processo cosmico fondamentale che genera le proprietà emergenti dello spazio e del tempo.
Conclusione
Fonte: Nautilus — In Search of Time’s Origin
Originally published at astronomicamens.wordpress.com, September 10, 2015.