Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Partiamo dal titolo: Dimenticate il tempo. Èquello del saggio di Carlo Rovelli che ha vinto il primo premio al concorso sul tema promosso dal Foundational Questions Institute, in sigla FQXi, battendo un centinaio di colleghi di tutto il mondo. L´FQXi è un´organizzazione con sede a New York diretta da Max Tegmark, cosmologo del Mit: tra i suoi iscritti alcuni dei più autorevoli scienziati internazionali, con lo scopo di stimolare il dibattito sulle questioni fondamentali della fisica e della cosmologia. E nulla è fondamentale, in fisica, quanto la natura dello spazio e del tempo.
Cinquantaquattro anni, veronese, Rovelli è un fisico teorico di fama mondiale. Dopo una brillante carriera che lo ha portato dall´Italia agli Stati Uniti e poi alla Francia, oggi è responsabile di un attivo gruppo di ricerca all´Università del Mediterraneo di Marsiglia. Con lo statunitense Lee Smolin, ha elaborato la "gravità quantistica a loop", principale antagonista della teoria delle stringhe, che tenta di riconciliare le visioni contrapposte della relatività generale e della meccanica quantistica. E proprio da questo impegno nasce l´originale visione – condivisa da altri eminenti fisici teorici – secondo cui il tempo non esiste. «Già - dice - . Ma è un´affermazione che deve essere precisata. Perché il tempo della nostra esperienza quotidiana esiste. È il tempo come variabile fondamentale che non esiste. Deriva dall´interazione delle altre variabili fisiche. Prendiamo i colori, per esempio. Sono parte integrante della nostra esistenza, abbiamo dato loro nomi, ne abbiamo una percezione condivisa. Ma è solo la nostra percezione dei colori, a esistere. Perché la scienza ci insegna che sono il risultato dell´interazione della luce con i recettori della retina, che inviano informazioni al cervello. Ciò che chiamiamo colori sono radiazioni elettromagnetiche di una certa lunghezza d´onda, ma non ne abbiamo bisogno per descrivere la fisica della luce». E lo stesso vale per il tempo. «Tutti ne abbiamo una percezione, ma se vogliamo elaborare una descrizione della natura indipendente dalla nostra percezione io penso che dobbiamo ammettere che il tempo non esiste».
L´idea è rivoluzionaria, ma non è nuova. E il concetto di tempo è radicato in tutte le culture, eppure rimane inafferrabile, tanto che già sant´Agostino ne sottolineava l´ambiguità: «Se non mi chiedono che cosa sia il tempo lo so, ma se me lo chiedono non lo so». «In fisica – continua Rovelli – il dibattito nasce con Newton, prosegue con Einstein e muta ancora con la meccanica quantistica. Newton assume che c´è un tempo che scorre indipendentemente da tutto, inventandosi una variabile che rappresenta il parametro con cui tutto cambia. Da allora, tutta la fisica è descritta con equazioni che dipendono dal tempo. Ma il tempo si misura con gli orologi, e questi misurano il tempo con il moto di un pendolo».
La scoperta che il pendolo misura bene il tempo è di Galileo. «A questo proposito mi piace ricordare l´aneddoto secondo cui Galileo si accorge che le oscillazioni di un pendolo sono uguali nella Cattedrale di Pisa, osservando il movimento di un candelabro. Galileo misura la durata delle oscillazioni contando i battiti del suo polso, e si accorge che hanno tutte la stessa durata. Da allora, il moto regolare di un pendolo è sfruttato per misurare il tempo. Poi abbiamo cominciato a usare gli orologi per misurare i battiti del polso …».
I ruoli, insomma, si sono ribaltati, confondendo il senso di ciò che intendiamo quando parliamo di "misurare il tempo". «Quando misuriamo il tempo, in realtà, confrontiamo il ritmo del pendolo con quello del polso. Non c´è bisogno del tempo. Newton ne era consapevole, e lo scrive nei Principia. Dice che misuriamo sempre variabili fisiche, e vediamo come evolvono una rispetto all´altra. Però introduce il tempo, e scrive tutte le equazioni in funzione di esso, che gli serve per descrivere le relazioni tra le altre grandezze. Nella realtà, il tempo si elide».
Dopo che la relatività ha abbattuto l´idea newtoniana di tempo assoluto, e con l´avvento della meccanica quantistica, il dibattito si ripropone ai giorni nostri. «Negli anni Sessanta, combinando relatività generale e meccanica quantistica, John Archibald Wheeler e Bryce DeWitt hanno ottenuto un´equazione in cui il tempo scompare. Di fronte a questa equazione si possono avere due atteggiamenti. Uno è spaventarsi. L´altro è tornare a Galileo, al pendolo, ai battiti del cuore. Forse l´equazione ci sta dicendo che, quando unifichiamo relatività e meccanica quantistica, il gioco di postulare un tempo indipendente dalle variabili individuali non vale più. Restano le variabili fisiche, ed equazioni che ci dicono in che relazione stanno tra loro. La gravità quantistica descrive ciò che accade su scala molto piccola. Dire che il tempo non esiste è dire che su questa scala non possiamo più affidarci agli orologi».
Il tempo della nostra esperienza, in questo contesto, è qualcosa che emerge dai fenomeni, come i colori emergono dalla nostra percezione della luce. «Per capire che cos´è questo qualcosa, ho elaborato un´idea insieme ad Alain Connes, uno dei più grandi matematici viventi. La nozione di tempo nasce dal fatto che a scala macroscopica abbiamo una descrizione approssimativa del mondo: il tempo è effetto della nostra ignoranza. Infatti, mentre possiamo scrivere le equazioni della meccanica senza il tempo, non possiamo farlo con quelle della termodinamica. L´idea stessa di reversibilità e irreversibilità richiede una freccia del tempo. Ma ciò accade perché scegliamo poche variabili – pressione, volume, temperatura – per descrivere il sistema. E queste sono grandezze mediate, dalla cui evoluzione emerge in modo naturale il tempo».
Certo, non sarà facile verificarlo a livello sperimentale. «Non si tratta di verificare questa specifica idea sul tempo, ma se il nostro approccio alla gravità quantistica è corretto o no. Fino a pochi anni fa sembrava impossibile fare misure nei regimi estremi della gravità quantistica, ma ora non più. La teoria permette di fare i conti rispetto a quanto è accaduto poco dopo il big bang, ricostruendo gli scenari alle origini del cosmo, il che può condurre a previsioni sulle proprietà della radiazione cosmica di fondo o delle onde gravitazionali. Oggi sono anche possibili misure che ci danno informazioni sulla struttura dello spazio su piccolissima scala. La speranza è che fra non molto si possano confrontare le previsioni teoriche con le misure sperimentali. E se le previsioni si dimostreranno corrette forse potremo archiviare la nostra vecchia concezione del tempo. Ancora una volta, la fisica ci avrà insegnato che la realtà è diversa dalle idee ingenue che ne abbiamo, e ci avrà offerto una nuova immagine del mondo».

MARCO CATTANEO