Natale: illusioni e storie di visionari

Il Natale, le ricorrenze periodiche che scandiscono l’anno, la sveglia impietosa che ci ricorda che dobbiamo alzarci… il silenzio, i giorni, le ore.

È il tempo che ci avvolge.

Abitiamo nel tempo proprio come i pesci nell’acqua. Cosa c’è di più evidente dello scorrere del tempo che non fa sconti a nessuno e ci pone tutti, allo stesso modo e indifferentemente, sullo stesso piano?

Luoghi comuni, proverbi, aneddoti, concordano tutti che non si può tornare indietro, ma anche che non si hanno certezze del futuro.

E se non fosse così semplice? E se la nostra percezione del tempo derivasse soltanto dal fatto di non saper vedere oltre la nostra attuale percezione di tempo?

Soltanto qualche secolo fa, la Terra … la si pensava piatta. Invece è sferica. La Terra sembrava essere il centro del sistema solare … e invece è lei a girare attorno al Sole.

La Via Lattea sembrava essere l’unica galassia e il sistema solare sembrava essere l’unico possibile. Invece abbiamo scoperto altre galassie e altri possibili sistemi solari.

L’evoluzione del sapere ci insegna che dobbiamo guardare oltre, superare i confini dell’attuale conoscenza, insomma dobbiamo salire in terrazza per scoprire come si muove la folla nel mercato rionale di sotto casa.

Il “Natural desiderio di sapere”[1] è la molla, l’incipit quasi istintivo, che ci porta a non limitare la conoscenza alle apparenze dei nostri sensi: è necessario essere dei visionari!

Lo sapeva bene Einstein che per primo pone dei dubbi sulla naturale evidenza della realtà percepita: cosa significa che il tempo scorre?

Siamo noi ad esistere nel tempo o è il tempo ad esistere nella nostra intuizione e limitata conoscenza? Fuori di noi, fuori dalla nostra testa, il tempo esisterebbe?

Carlo Rovelli utilizza una metafora a me molto cara: studiare il tempo è come tenere tra le mani un fiocco di neve: man mano che lo studiamo ci si scioglie tra le dita fino a sparire[2].

Insomma, più si studia il tempo, più si è oggettivamente costretti a riconoscerne la sua natura di complessa collezione di strutture, di strati che via via vanno a sfaldarsi, a scontrarsi con osservazioni scientifiche che dimostrano la necessità di percepire il tempo secondo nuovi paradigmi tutti concordi su una stessa conclusione: il tempo, così come intuitivamente viene percepito, non esiste, ne esistono infiniti, ognuno con le sue peculiarità.

Di più, il tempo da solo non esiste, esiste quando relazionato con altre grandezze fisiche: è allora che il tempo scorre, ma … quando scorre, non scorre ovunque allo stesso modo.

Un’evidenza, dimostrata dalla teoria della Relatività Generale di Einstein[3], è che il tempo non è unico: va più in fretta in montagna che in pianura. Con gli orologi atomici di laboratori specializzati si osserva il rallentamento del tempo anche in pochi centimetri di dislivello: tra tavolo e pavimento.

Ma mentre nel contesto limitato della nostra stanza possiamo vedere ciò che è in alto e ciò che è in basso, già per un astronauta questo non sarebbe possibile: anche il concetto di alto e basso si perde se lo scenario di osservazione è l’universo.

Banalizzando un già banale luogo comune: tutto è relativo! , tutto dipende dal contesto di osservazione e dalle modalità di misurazione.

Einstein aveva visto tutto questo prima ancora della realizzazione degli orologi atomici! La sua interpretazione di tempo è rivoluzionaria. Il tempo viene associato allo spazio e, in particolare alla forza di gravità.

Ormai è dimostrato che la Terra e il Sole non si attirano direttamente, ma ogni corpo celeste agisce gradualmente su ciò che c’è in mezzo: lo spazio-tempo, la quarta dimensione.

Quindi la Terra modifica lo spazio-tempo attorno a sé proprio come fa una palla immersa nell’acqua. Se le cose cadono sulla Terra è anche a causa del rallentamento del tempo, meno forte in montagna e più forte man mano che ci avviciniamo al centro della Terra.

Se i piedi rimangono aderenti al pavimento è perché le cose vanno naturalmente dove il tempo scorre più piano: dall’alto verso il basso. Esiste la gravità perché il tempo rallenta passando dall’alto verso il basso. Quanta differenza con il concetto di gravità che ci hanno insegnato a scuola!

Folle? No, è come riflettere su un bel tramonto: sappiamo che non è il Sole a muoversi e scomparire oltre l’orizzonte, ma la Terra che girandogli attorno, si sta allontanando nel suo ciclo quotidiano di rotazione.

Tutta la fisica classica studiata al liceo si basa su equazioni che ci dicono come cambiano le cose al trascorrere del tempo, una per tutti: la velocità.

Ma se il tempo non è sempre lo stesso, come cambia la descrizione fisica della natura? Ha senso chiedersi se l’orologio di montagna è più veloce dell’orologio di pianura?

In verità no, entrambi gli orologi segnano un tempo vero, quello proprio, ma differente. In altre parole, ci sono due tempi nessuno più vero dell’altro: siamo alla demolizione del concetto di simultaneità, o se vogliamo, di unicità del tempo.

Se queste considerazioni sembrano essere speculazioni di un maniaco scienziato bizzarro, la ricerca va oltre.

Chi può negare che la linea del tempo va da un passato verso il futuro? … E perché il passato è così diverso dal futuro?

La fisica moderna, e in particolare, la gravità quantistica[4], risponde in maniera sconcertante: non c’è differenza tra passato e futuro, tra la nostra memoria e le nostre speranze, tra causa ed effetto.

La nuova teoria fisica non descrive più, quindi, l’evoluzione di tutte le variabili fisiche nel tempo, ma soltanto quella relativa delle variabili fisiche, l’una rispetto all’altra e il tempo è una di queste. Si è passati da un concetto unico di causa-effetto ad un concetto di relazioni che non distingue cosa c’è prima e cosa dopo ma descrive come si relazionano le cose (e i loro tempi) le une rispetto alle altre.

Questa affermazione ha origini agli inizi del XIX secolo, con gli studi sulla termodinamica, ed in particolare sull’entropia, del prof. Rudolf Clausius. Questi enuncia la legge che se null’altro attorno cambia, il calore non può passare da un corpo freddo a uno caldo. Questa legge è l’unica legge generale della fisica, tra l’altro indipendente dal tempo, che distingue il verso di un flusso: dal caldo al freddo, dal passato al futuro, da quando le molecole d’acqua erano ghiaccio a quando diventano acqua e quindi vapore, da ieri a oggi e … a domani.

È ormai convinzione scientifica che la freccia del tempo (dal passato verso il futuro) esiste solo quando c’è calore (la sua presenza è legata al concetto di entropia[5]).

I nostri pensieri si sviluppano dal passato verso futuro e non viceversa: infatti pensare produce calore nella testa … e fa aumentare l’entropia dell’Universo.

Ma cos’è che lega il calore al tempo?

Dobbiamo tornare alla metà dell’800, quando Ludwig Boltzmann, introverso e incompreso scienziato austriaco, esempio di quanto fisica, matematica, filosofia siano relazionate, introduce al mondo i concetti di atomi e molecole.

Il calore esiste non perché esiste un flusso da va dal caldo al freddo, ma perché esiste un’agitazione degli atomi. Un caffè è caldo se si agitano le sue molecole, un caffè è freddo se le molecole si agitano poco: non esiste alcun flusso. Esiste l’agitazione delle molecole che, indipendentemente dal tempo, è causa di cambiamenti di stato irreversibili.  

Non si può tornare indietro: è nata una nuova interpretazione di passato.

Non si può prevedere la configurazione finale di come saranno gli atomi del nostro caffè: è nata una nuova interpretazione di futuro.

Ormai diamo per acquisiti, quasi scontati questi concetti, ma solo un secolo fa non lo erano affatto, anzi furono lungamente rifiutati.

Insomma, per interpretare la natura bisogna esplorarne il microcosmo, sempre nascosto alla nostra visione e collegarlo alla conoscenza del macrocosmo.

Trovare le caratteristiche comuni e quelle distintive di ciascuna interpretazione. Il calore si spiega vedendo al microscopio la lotta furibonda tra gli atomi del caffè, ma noi lo beviamo senza rendercene conto mentre quel calore macroscopico dà a noi un benessere interiore. In una visione macrocosmica una pandemia è un castigo degli dèi da combattere con la superstizione, in quella microcosmica è un virus da combattere con il vaccino.

E il tempo? …

Proviamo a pensare alla nostra libreria. Una delle possibili catalogazioni è quella di porre i libri in ordine alfabetico, ma un’altra potrebbe essere quella di porli in ordine di autore, o di argomento, o di colore, o di grandezza, o di periodo storico, oppure …

È chiaro a questo punto che quello che vediamo in un dato momento, in un dato contesto, è soltanto una configurazione delle infinite possibili (in fisica si chiama configurazione peculiare).

Ogni configurazione peculiare è unica e la convinzione che certe configurazioni siano più peculiari di altre ha senso solo se ci si limita ad osservare pochi aspetti caratterizzanti e, quindi, in maniera approssimativa.

Allora, la distinzione tra passato e futuro dipende proprio dall’osservazione approssimativa e sfocata che abbiamo della nostra quotidianità. Se andassimo nel microscopico, dentro la tazzina del caffè, ad esplorare tutti i dettagli del nostro momento, la distinzione tra passato e presente non ci sarebbe più.

Questa è la conclusione sconcertante, ma avvalorata dalle più recenti scoperte scientifiche della fisica, del lavoro di Boltzmann: la differenza tra passato e futuro dipende dalla nostra visione sfocata, macroscopica, della realtà.

Questa rivelazione sconcertante mina tutte le nostre certezze e genera incredulità, come per il movimento della Terra o del nostro sistema solare.

Ma l’evidenza è schiacciante: il fluire del tempo si riduce a una configurazione particolare del mondo dovuta ad una nostra osservazione macroscopica e sfocata della realtà … al nostro ricondurre ciò che osserviamo, hic et nunc … alla scala dell’umano.

Ma non finisce qui… la fisica quantistica continuerà stupirci e ad abbattere convinzioni e barriere che ormai possiamo relegare ai confini della superstizione, ma … non riuscirà mai a privarci di Babbo Natale.

[1] Del natural desiderio di sapere et institutione de’ Lincei per adempimento di esso, Federico Cesi, 1603

[2] L’ordine del tempo, Carlo Rovelli, Adelphi, 2017

[3] Famoso è il paradosso di Einstein dei gemelli mandati nello spazio (https://it.wikipedia.org/wiki/Paradosso_dei_gemelli)

[4] La gravità quantistica è il campo della fisica teorica che tenta di fornire una descrizione della gravità, che modella l’universo su scala macroscopica, coerente con i principi della meccanica quantistica, che descrive i fenomeni tipici della scala atomica e subatomica. Il tentativo è quello di unificare le quattro interazioni fondamentali della natura in una teoria in grado di comprendere le tre descritte dal Modello standard (elettromagnetica, debole e forte) e quella gravitazionale descritta dalla relatività generale, arrivando, in alcuni modelli, alla cosiddetta teoria del tutto.

Per approfondimenti: https://www.treccani.it/enciclopedia/gravita-quantistica_%28XXI-Secolo%29/.

[5] L’entropia è anche alla base della scienza del caos e di tutte le teorie basate sull’interpretazione complessa e non deterministica della natura.