Il tempo esiste davvero?

Il tempo è certamente un argomento molto complesso in fisica e ci sono persone che credono che il tempo non esista realmente. Un argomento comune che usano è che Einstein ha dimostrato che tutto è relativo, quindi il tempo è irrilevante. Nel libro più venduto Il segreto, gli autori dicono "Il tempo è solo un'illusione". È davvero vero? Il tempo è solo un frutto della nostra immaginazione?

Tra i fisici, non c'è dubbio che il tempo esista davvero, davvero. È un fenomeno misurabile, osservabile. I fisici sono solo un po 'divisi su ciò che provoca questa esistenza e cosa significa dire che esiste. In effetti, questa domanda confina con il regno della metafisica e dell'ontologia (la filosofia dell'esistenza) tanto quanto fa con le domande strettamente empiriche sul tempo che la fisica è ben attrezzata per affrontare.

La freccia del tempo e dell'entropia

La frase "la freccia del tempo" fu coniata nel 1927 da Sir Arthur Eddington e resa popolare nel suo libro del 1928 La natura del mondo fisico. Fondamentalmente, la freccia del tempo è l'idea che il tempo scorre in una sola direzione, al contrario di dimensioni dello spazio che non hanno orientamento preferito. Eddington fa tre punti specifici riguardo alla freccia del tempo:

1. È vividamente riconosciuto dalla coscienza.
2. È ugualmente insistito dalla nostra facoltà di ragionamento, che ci dice che un'inversione della freccia renderebbe insensato il mondo esterno.
3. Non compare nella scienza fisica se non nello studio dell'organizzazione di un certo numero di individui. Qui la freccia indica la direzione di aumento progressivo dell'elemento casuale.

I primi due punti sono certamente interessanti, ma è il terzo punto che cattura la fisica della freccia del tempo. Il fattore distintivo della freccia del tempo è che punta nella direzione della crescente entropia, secondo la Seconda Legge della Termodinamica. Le cose nel nostro universo decadono come un corso di processi naturali basati sul tempo ... ma non riguadagnano spontaneamente l'ordine senza molto lavoro.

C'è un livello più profondo di ciò che dice Eddington al punto tre, e cioè che "Non compare nella scienza fisica se non ..." Cosa significa? Il tempo è ovunque in fisica!

Anche se questo è certamente vero, la cosa curiosa è che le leggi della fisica sono "reversibili nel tempo", vale a dire che le leggi stesse sembrano funzionare perfettamente se l'universo fosse giocato al contrario. Dal punto di vista della fisica, non vi è alcuna vera ragione per cui la freccia del tempo debba necessariamente andare avanti.

La spiegazione più comune è che in un passato molto lontano, l'universo aveva un alto grado di ordine (o bassa entropia). A causa di questa "condizione limite", le leggi naturali sono tali che l'entropia è in costante aumento. (Questo è l'argomento di base esposto nel libro di Sean Carroll del 2010 Dall'eternità al qui: la ricerca della teoria del tempo definitiva, anche se va oltre a suggerire possibili spiegazioni del perché l'universo potrebbe essere iniziato con così tanto ordine.)

Il segreto E tempo

Un malinteso comune diffuso da una discussione poco chiara sulla natura della relatività e di altra fisica correlata al tempo è che il tempo, in realtà, non esiste affatto. Questo si presenta in una serie di aree che sono comunemente classificate come pseudoscienza o persino misticismo, ma vorrei affrontare un aspetto particolare in questo articolo.

Nel libro di auto-aiuto (e video) più venduto Il segreto, gli autori hanno avanzato l'idea che i fisici hanno dimostrato che il tempo non esiste. Considera alcune delle seguenti righe della sezione "Quanto tempo richiede?" nel capitolo "Come usare il segreto" dal libro:

"Il tempo è solo un'illusione. Einstein ce lo ha detto."

"Ciò che i fisici quantistici e Einstein ci dicono è che tutto sta accadendo contemporaneamente."

"Non c'è tempo per l'Universo e non c'è dimensione per l'Universo."

Tutte e tre le affermazioni di cui sopra sono categoricamente false, secondo maggior parte fisici (specialmente Einstein!). Il tempo è in realtà una parte integrante dell'universo. Come accennato in precedenza, il concetto molto lineare di tempo è legato al concetto della Seconda Legge della Termodinamica, che è vista da molti fisici come una delle leggi più importanti in tutta la fisica! Senza il tempo come proprietà reale dell'universo, la Seconda Legge diventa insignificante.

Ciò che è vero è che Einstein dimostrò, attraverso la sua teoria della relatività, che il tempo da solo non era una quantità assoluta. Piuttosto, il tempo e lo spazio sono uniti in un modo molto preciso per formare lo spazio-tempo, e questo spazio-tempo è una misura assoluta che può essere utilizzata - di nuovo, in un modo molto preciso e matematico - per determinare come diversi processi fisici in diversi le posizioni interagiscono tra loro.

Questo fa non significa che tutto sta accadendo contemporaneamente, tuttavia. In effetti, Einstein credeva fermamente sulla base delle prove delle sue equazioni (come E = mc²) -che nessuna informazione può viaggiare più veloce della velocità della luce. Ogni punto nello spazio-tempo è limitato nel modo in cui può comunicare con altre regioni dello spazio-tempo. L'idea che tutto accada contemporaneamente è esattamente in contrasto con i risultati sviluppati da Einstein.

Questo e altri errori fisici in Il segreto sono perfettamente comprensibili perché il fatto è che questi sono argomenti molto complessi e non sono necessariamente completamente compresi dai fisici. Tuttavia, solo perché i fisici non hanno necessariamente una completa comprensione di un concetto come il tempo non significa che sia valido dire che non hanno comprensione del tempo o che hanno cancellato l'intero concetto come irreale. Certamente no.

Trasformare il tempo

Un'altra complicazione nella comprensione del tempo è dimostrata dal libro di Lee Smolin del 2013 Time Reborn: dalla crisi della fisica al futuro dell'universo, in cui sostiene che la scienza (come sostengono i mistici) tratta il tempo come un'illusione. Invece, pensa che dovremmo considerare il tempo come una quantità fondamentalmente reale e, se lo prendiamo sul serio come tale, scopriremo le leggi della fisica che si evolvono nel tempo. Resta da vedere se questo appello si tradurrà effettivamente in nuove intuizioni sulle basi della fisica.

A cura di Anne Marie Helmenstine, Ph.D.