La cooperazione tra un fisico italiano e un ingegnere sloveno introduce un perfezionamento nella relatività speciale di Einstein, scioglie un equivoco e dischiude nuove prospettive (con qualche sogno infranto)...
Il fisico italiano Davide Fiscaletti e l'ingegnere sloveno Amrit Sorli hanno pubblicato in questi anni quattro articoli sulla relatività speciale nella rivista americana “Physics Essays”, edita dall’American Institute of Physics. Il risultato della loro ricerca sorprende per la semplicità intuitiva della soluzione: il tempo che noi misuriamo con gli orologi non è altro che una sequenza numerica di cambiamenti, un ordine numerico, una quantità matematica. In altre parole, non esiste come dimensione fisica.
Nella sua introduzione all'incontro con Julian Barbour del 22 gennaio scorso, Giulio Giorello ha suggerito una suggestiva analogia, che aiuta a comprendere il senso dell'illusione della realtà: ha parlato delle luci che decorano strade e piazze durante le fiere di paese, o nel periodo natalizio. Quelle in movimento, in cui si vede un lampo di luce che corre lungo una parete. Ogni lampadina del percorso si accende al momento opportuno, poi si spegne. Ciascuna emette la sua luce, ma l'osservatore ha l'impressione di vedere una sola luce, con entità propria, che si muove.
È questa semplice analogia che può ricondurci a comprendere il senso degli “Adesso” di Barbour e dei “Quanti di spazio” di Fiscaletti e Sorli, se davvero sono concetti tra loro assimilabili. Ma andiamo per ordine.
Di inesistenza del tempo si parla da oltre centocinquantanni, a cominciare da quell’Ernst Mach che studiò la velocità del suono, se vogliamo limitarci al pensiero scientifico moderno, ma ciascuno di noi, in fondo, è riottoso all’idea di eliminare la cosa che più è presente nel vissuto quotidiano: il tempo che passa, il tempo che non basta mai, oppure che non passa mai, che ci fa invecchiare, quello che fu, quello che sarà, anche dopo di noi. Possibile che non esista?
“Quello è il tempo psicologico”, sostengono Fiscaletti e Sorli, cioè “la realtà psicologica attraverso la quale noi sperimentiamo il cambiamento,” e ricordano che dell’argomento avevano già parlato Albert Einstein e il matematico e logico austriaco Kurt Gödel nella seconda metà del secolo scorso.
Dunque, nulla di nuovo sotto il sole? Non proprio. La novità consiste nella spiegazione di una formula controversa. Che, a sentire i sue scienziati, dovrebbe tagliare la testa al toro.
Nella fisica Newtoniana, nonché nella meccanica quantistica standard, il tempo è postulato come una grandezza fisica speciale e assume il ruolo di variabile indipendente dell'evoluzione fisica. E nella sua teoria della relatività speciale, Einstein descrisse i fenomeni elettromagnetici mediante il formalismo dello spazio-tempo quadridimensionale creato dal matematico tedesco Hermann Minkowski. La quarta dimensione temporale viene rappresentata dalla relazione ict, cioè i moltiplicato per c e poi per t. La prima lettera rappresenta l’unità immaginaria, vale a dire qualunque cosa, la più semplice possibile, un fotone, per esempio; t è il tempo e c la velocità della luce.
Secondo Fiscaletti e Sorli questo formalismo mostra che il background dei fenomeni fisici è in realtà uno spazio atemporale. Questo perché il simbolo t rappresenta la sequenza numerica del moto di un fotone nello spazio, e la relazione ict non descrive una quarta dimensione fisica, ma solo il processo di cambiamento che avviene nello spazio a tre dimensioni.
Per meglio comprendere il senso profondo di questa spiegazione occorre sapere che Fiscaletti e Sorli intendono l’universo non solo come atemporale, ma anche infinito e soprattutto formato da entità di base (i mattoni dell’universo) che si chiamano ‘quanti di spazio’, corpuscoli infinitesimali che riempiono e permeano l’intero universo. Essi sono indivisibili (veri atomi, come li intuirono alcuni antichi filosofi, e il termine sarebbe appropriato, se non fosse stato arbitrariamente utilizzato per definire oggetti che, certo, atomi non sono) e hanno la dimesione più piccola che si possa concepire in fisica, che è dell’ordine di 10 elevato alla -35 metri, una misura calcolata da Max Planck, il fisico tedesco che per primo formulò la teoria della meccanica quantistica alla fine dell’800.
Quindi, il fotone che percorre una certa distanza lo fa attraversando un certo numero di quanti di spazio, ovvero di “distanze di Plank”, e siccome lo fa alla velocità massima possibile (c = velocità della luce), lo percorre nel cosiddetto “tempo di Plank” (cioè 10 elevato alla -44 secondi). Ne consegue che ciascuna distanza di Planck corrisponde esattamente a un tempo di Planck, i quali alla fine non sono altro che sequenze numeriche (e quindi matematiche) del moto del fotone.
Ecco che la visione del tempo proposta da Fiscaletti e Sorli risolve quell’equivoca interpretazione della relatività speciale: onde elettromagnetiche, particelle e oggetti massivi si muovono esclusivamente nello spazio, e al tempo non rimane altro che essere un ordine numerico del loro movimento.
Secondo i due studiosi, troppi scienziati, ancora oggi, sono vittime dello stesso inganno della percezione psicologica del tempo e continuano a idealizzarlo, a ritenerlo assoluto. Ma il fatto è che noi non misuriamo mai veramente questo tempo assoluto, perché il tempo assoluto non appare nei laboratori di misura: noi, piuttosto, misuriamo la frequenza, la velocità e la sequenza numerica del cambiamento della materia. Ciò che si rivela negli esperimenti come effettivamente ‘esistente’ è il moto di un sistema e… il parallelo ritmo di marcia di un orologio.
Già, gli orologi. Diciamo che misurano il tempo. In realtà noi usiamo gli orologi per misurare questo ordine numerico. Il fatto è che anche gli orologi si muovono nello spazio; essi sono sincronizzati con i movimenti universali: una volta lo erano con i moti della luna e del sole, oggi usiamo quelli di tutti gli astri che riusciamo a vedere, le effemeridi, e quelli più precisi sono sincronizzati con i movimenti atomici, ma sono solo sistemi di riferimento per misurare tutti gli altri cambiamenti.
“Dobbiamo prendere atto” concludono Fiscaletti e Sorli “che lo spazio-tempo non è l’arena fondamentale dell’universo; questa invece è un background tridimensionale quantistico costituito da entità fondamentali del volume di Planck”.
Ma poi aggiungono, con una sentenza che un po’ ci lascia l’amaro in bocca, che non esiste nessun passato o futuro fisico e che, oltre a tutto, i viaggi nel tempo non sono possibili, anche se scienziati del calibro di Stephen Hawking e Sean Carroll sostengono il contrario, o almeno ne ammettono la possibilità. Per Fiscaletti e Sorli l’uomo può viaggiare soltanto nello spazio, nel tempo può farlo soltanto con l’immaginazione.
È chiaro che il concetto di tempo come sequenza numerica di cambiamenti introduce nuove prospettive sulla vera natura dell’universo nel suo insieme e stimola idee affascinanti per gli sviluppi nelle applicazioni pratiche che sempre le speculazioni scientifiche hanno prodotto.
Affascinanti, anche se distruggono i sogni dei viaggi nel tempo. Ma i sogni, si sa, trascendono le leggi della fisica e nessuna equazione ce li potrà mai sottrarre.
Per chi vuole approfondire:
• http://www.physorg.com/news/2011-04-scientists-spacetime-dimension.html
• Fiscaletti Davide and Sorli Amrit, “Non-locality and the symmetryzed quantum potential”, Physics Essays, Vol. 21, Num. 4, 2008
• Sorli Amrit and Fiscaletti Davide, “Time is a measuring system derived from light speed”, Physics Essays, Vol. 23, Num. 2, 2010
• Sorli Amrit, Fiscaletti Davide and Klinar Dusan, “Replacing time with numerical order of material change resolves Zeno problems on motion”, Physics Essays, Vol. 24, Num. 1, 2011
• Sorli Amrit, Klinar Dusan and Fiscaletti Davide, “New insights into the special theory of relativity”, Physics Essays, Vol. 24, Num. 2, 2011
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