Quinto "Tempo": Questione di Princìpio
Nelle trattazioni finora presentate, ho sempre assunto la posizione di osservatore, limitandomi appunto ad osservare il “fenomeno tempo”. Ho volontariamente tenuto questo approccio, perché esso è il punto di partenza del metodo scientifico: l’osservazione è uno dei primi passi che si devono compiere se si vuole cercare di spiegare cause, effetti e implicazioni di un dato fenomeno.
In realtà, nel “Quarto Tempo” (si veda l’articolo “Quarto Tempo: La ricerca di un significato”) ho messo da parte per un momento il ruolo di osservatore e ho provato a trarre qualche conclusione; tuttavia, come ho specificato e come qui riporto, le riflessioni che ho maturato sono per lo più congetture sul ruolo che ha avuto il concetto di tempo per la cultura umana, in quanto “Non hanno nulla a che vedere col tentativo di capire cosa sia effettivamente il tempo, perché prescindono da ogni implicazione fisica o metafisica riguardo ad esso”.
In queste poche righe che seguono invece, vorrei approfondire l’argomento “tempo” cercando di spiegare qualcosa in più sul suo significato; vorrei cioè provare a capire se anch’esso obbedisce ad una qualche Legge o ad un qualche Principio Primo e se questo può aiutarci a capirne e ad interiorizzarne la sfuggevole natura.
Una delle più grandi scoperte della fisica è che la “velocità della luce è sempre la stessa”. La principale conseguenza di questo fatto è che il concetto di contemporaneità è un concetto relativo, cioè eventi che per un osservatore sono “contemporanei”, per un altro possono non esserlo. C’è un celebre paradosso che viene spesso citato per spiegare questo risultato tutt’altro che intuitivo. Immaginate due osservatori, l’osservatore A al centro di un treno in moto e l’osservatore B a terra e davanti ad A; ad un certo istante scoccano due fulmini alle due estremità iniziale e finale del treno. L’osservatore B li vede esattamente simultanei perché viene raggiunto dalla luce prodotta dai due fulmini contemporaneamente, lo stesso NON accade invece per A in quanto essendo il treno in moto, A viene raggiunto dalla luce del fulmine scoccato in corrispondenza della testa del treno prima della luce del fulmine scoccato in corrispondenza della coda. Questo paradosso mette in evidenza un fatto sconvolgente: “Non esiste un tempo unico e assoluto, l’ordine degli eventi dipende dal punto di vista”. La non assolutezza del tempo porta allora a chiedersi come mai ci si ricordi del passato ma non del futuro… Dopo tutto, dovrebbe essere solo una questione di punti di vista! La trattazione di questo argomento è assai complessa: essa parte dalla distinzione tra quelli che Stephen Hawking e James Hartle hanno definito come “Tempo immaginario” e “Tempo Reale”.
Per spiegare questo concetto provo a fare un analogia con lo spazio la cui percezione è forse più intuitiva: quando si considera lo spazio si definiscono una direzione, di fatto si fissano due estremi A e B, e un verso che stabilisce se ci si muove da A a B o viceversa da B ad A: i concetti di direzione, il “percorso”, e di verso, il “senso di percorrenza”, rimangono ben distinti. Una cosa simile accade per il tempo. Quando si considera il Tempo Immaginario è come se si considerasse solo la direzione: si dà importanza al “percorso” senza fare nessuna distinzione tra avanti e indietro, prima e dopo, tra A e B (è un po’ come definire le possibili strade lungo le quali può avvenire un fenomeno, ma senza che si dia privilegio al fatto che esso avvenga in un senso piuttosto che in un altro: in fisica questo fatto viene detto principio di reversibilità). Per il Tempo Reale invece, è caratterizzante il “senso di percorrenza”: esiste cioè un verso che giudichiamo “più naturale” di un altro e che ci consente di definire un prima e un poi (è naturale avere fame e quindi mangiare!).
Tutti noi pensando ad un bicchiere di vetro sul tavolo “accettiamo” che possa cadere e frantumarsi in diversi pezzi, mentre non riusciamo assolutamente a pensare che dai cocci in terra il bicchiere possa riformarsi e risalire sul tavolo (vedendo una scena di questo tipo penseremmo sicuramente di stare osservando un filmato ripreso e riprodotto al contrario, “indietro nel tempo”), eppure il tempo è, per quanto abbiamo detto, relativo non assoluto. La risposta a questo “naturale” accettare la prima dinamica piuttosto che la seconda è l’entropia.
In fisica, l’entropia è definita come una funzione di stato (cioè dipende dallo stato attuale del sistema, ma non dal processo che ha portato il sistema in tale stato), additiva e che per sistemi isolati è sempre maggiore o uguale a zero (l’entropia di un sistema isolato non può diminuire, al più rimane costante). Quello di entropia, è un concetto piuttosto ostico da interiorizzare: l’entropia viene generalmente definita come “un indice dello stato di disordine di un sistema”… Mmm… Ma alla fine questo “disordine” che cos’è?
Per capire cos’è l’entropia, occorre aumentare la risoluzione con cui guardiamo le cose e ragionare a livello microscopico. Tutti i sistemi macroscopici che siano in un determinato stato, non sono altro che la manifestazione o il risultato dello stato in cui si trovano le particelle microscopiche di cui sono composti: cioè se un bicchiere pieno di acqua è sul tavolo, è perché gli atomi di cui sono costituiti bicchiere, acqua e tavolo sono aggregati a livello microscopico in una data configurazione di cui ciò che vediamo è la manifestazione macroscopica. Ogni particella microscopica di cui è costituito il sistema macroscopico, ha tipicamente associate 6 coordinate (che definiscono quello che viene chiamato lo spazio delle coordinate e dei momenti): 3 coordinate spaziali, ossia il punto dello spazio in cui essa si trova, e 3 momenti, la massa per le velocità della particella nelle tre direzioni spaziali. L’entropia è proprio legata a quanti possibili valori possono assumere le 6 coordiante di ciascuna particella di cui è costituito il sistema macroscopico: ad esempio, l’entropia del sistema “bicchiere d’acqua sul tavolo” è minore di quella del sistema “cocci del bicchiere rotto per terra”, in quanto nel primo caso c’è, semplificando un po’, solo un modo in cui ogni particella può stare perché macroscopicamente il sistema appaia così come lo vediamo (un “ordinato” bicchiere sul tavolo), mentre per poter essere nella seconda situazione (cocci “disordinati” in terra) ogni particella è libera di assumere molte più posizioni possibili nello spazio dei momenti e delle coordinate spaziali, a parità di stato macroscopico finale. Questo concetto è ben espresso dall’immagine di un puzzle: il puzzle ha entropia minore (è “ordinato”) quando l’immagine è completa in quanto esiste un unico stato accessibile, quindi un unico set di coordinate, per ogni pezzo che lo compone; viceversa ha entropia maggiore (è “disordinato”) quando è completamente disfato in quanto nello stato “puzzle disfato” ogni pezzo può assumere una posizione qualsiasi e ha quindi accesso a molti più set possibili di coordinate a parità di stato macroscopico finale di “puzzle disfato”.
Il concetto di entropia in sé non spiega però perché le cose “evolvano naturalmente” da stati a minore entropia a stati a maggiore entropia, cioè ritornando all’esempio del bicchiere come mai non ci aspettiamo che dai cocci in terra (stato a maggior entropia) si possa riformare il bicchiere sul tavolo (stato a minore entropia), mentre accettiamo tranquillamente che il bicchiere possa cadere dal tavolo e frantumarsi. In linea teorica non è vietato che l’entropia di un sistema isolato possa diminuire, ma questo è talmente poco probabile che di fatto risulta impossibile. Questo fatto è un principio, uno di quei Principi Primi, di quelle Leggi di cui spesso parlo dicendo che sono intrinseci della nostra esistenza: ciò che avviene e che è sempre avvenuto, è che i fenomeni evolvono da stati a minor entropia verso stati a maggior entropia, cioè da stati cosiddetti “ordinati” a stati cosiddetti “disordinati”. Se esistesse un principio che stabilisce che l’evoluzione dei fenomeni avviene da stati “disordinati” a stati “ordinati”, allora saremmo più naturalmente portati ad accettare che il mucchio di cocci rotti in terra risalga sul tavolo e formi un bicchiere piuttosto che il viceversa.
Possiamo ora capire un po’ meglio il concetto di tempo: la moderna percezione tende ad individuare tre diverse frecce del tempo la “freccia termodinamica”, “la freccia psicologica” e la “freccia cosmologica”. La freccia termodinamica del tempo è la direzione del tempo verso l’aumento del disordine od entropia, essa consente di stabilire precisamente (per sistemi isolati sui quali non si possano compiere azioni dall’esterno) un prima ed un dopo: prima ho il bicchiere integro -bassa entropia-, poi i cocci in terra -alta entropia-. La freccia termodinamica del tempo a sua volta, determina la soggettiva percezione che hanno gli individui dello scorrere degli eventi: quella cioè che si definisce “freccia psicologica” del tempo, ossia come ciascuno percepisce e interpreta il fluire degli eventi “ricordando il passato e solo immaginando il futuro”. La “freccia cosmologica” infine, è la direzione del tempo che è data dall’espansione dell’Universo: all’origine l’Universo era un sistema altamente ordinato (bassa entropia) che ha iniziato ad espandersi verso stati a maggior disordine (alta entropia).
Le tre frecce del tempo puntano nella stessa direzione e di fatto stabiliscono che quello che chiamiamo “tempo” altro non è che la percezione che abbiamo del susseguirsi degli eventi, secondo la Legge che tende a far evolvere i sistemi da stati a bassa entropia verso stati ad alta entropia. Per quale motivo ciò avvenga non è dato saperlo: è un Principio, una di quelle Leggi su cui si fonda l’esistenza della Natura di cui noi stessi facciamo parte e la cui inconoscibilità è la molla che ci spinge a cercare ogni giorno, con la fede o con la scienza, la risposta alla domanda “perché siamo qui, adesso?”.
