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01 12Georges Seurat Un dimanche après midi à lîle de la Grande Jatte

Lo strabiliante libro “L’ordine del tempo” del fisico Carlo Rovelli

NOCI (Bari) - “…Ma il tempo, il tempo chi me lo rende? / Chi mi dà indietro quelle stagioni / di vetro e sabbia, chi mi riprende la rabbia e il gesto, donne e canzoni, / gli amici persi, i libri mangiati, la gioia piana degli appetiti, / l'arsura sana degli assetati, / la fede cieca in poveri miti? …”

È merito di grandi artisti farci riflettere su cose che da soli non avremmo neanche pensato. Quando ho ascoltato per la prima volta la canzone “Lettera” di Francesco Guccini (D’amore di morte e di altre sciocchezze – 1996) ho subito pensato al tempo che passa, puntuale, inesorabile oltre noi e ho iniziato a chiedermi cosa è il tempo?

L’esperienza di ciascuno di noi con il tempo non ammette dubbi: il tempo passa dal passato al futuro, che io ci sia o meno e un’ora è sempre di 60 minuti che io sia fermo a Shangai o in movimento a Noci. Eppure la scienza moderna disegna un panorama completamente diverso per la variabile “t”, un orizzonte strabiliante che il fisico Carlo Rovelli (Sette brevi lezioni di Fisica – 2014) descrive in maniera chiara e appassionante nel suo libro “L’ordine del tempo” (Adelphi – 2017).

Il testo di 178 pagine sorprende ed arricchisce il lettore sebbene demolisca ad una ad una le convinzioni salde nella nostra mente in merito al tempo.

La nostra idea di tempo come una freccia precisa e indifferente è figlia di un gigante: Isaac Newton.

Nei “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” del 1687 Newton ha dimostrato che il tempo e lo spazio esistono oltre noi, indipendentemente dai fenomeni e ha indicato le precise equazioni per calcolare il moto dei pianeti e degli oggetti in questo spazio e tempo assoluti: le leggi della gravitazione e della dinamica.

Lo spazio e il tempo per Newton sono la tela liscia e diritta su cui è disegnato l’Universo.

La Teoria della Relatività Generale di Einstein ci dice che questa tela non solo non è dritta, ma è elastica: le masse la deformano, la scuotono e la assottigliano. Queste deformazioni attirano altri oggetti nelle vicinanze: sono la gravità! Una importante conseguenza è che il tempo è più lento vicino alle masse: la tela elastica deformata da una massa è più sottile e il tempo è minore cioè scorre più lento!

Sembra strano, ma il tempo è più veloce in montagna e con il tempo tutti i processi fisici e biologici sono più veloci. Quando andiamo al mare abbiamo più tempo rispetto a quando siamo ai 470 metri del nostro paese in collina! La Teoria della Relatività Generale ci permette di calcolare questa differenza di tempo oltre a darci una lampante indicazione: il tempo non è unico, ma diverso in punti diversi dello spazio più o meno distanti dalle masse che deformano lo spaziotempo.

La consolazione che ci resta di avere e misurare lo stesso tempo quantomeno in uno stesso punto dello spazio è spazzata via alla velocità della luce dalla Teoria della Relatività Speciale: il tempo dipende dalla velocità con cui ci si muove!

Per capire perché la velocità modifica il tempo abbiamo bisogno di un fotone, di due specchi, del teorema di Pitagora, della relazione v = s / t e di una costante: la velocità della luce c = 299 792 458 m/s, la velocità massima raggiungibile in natura.

Bene, con queste componenti costruiamo insieme un orologio!

L’orologio è composto da due specchi orizzontali uno sopra l’altro a distanza h. Il fotone parte dallo specchio in basso e si riflette sullo specchio in alto per poi tornare sullo specchio in basso e riflettersi ancora e ancora. La velocità della luce è costante e possiamo calcolare il tempo conoscendo l’altezza: t = h / c

01 12orologio fermo


L’orologio funziona bene, è preciso e affidabile. Prestiamolo allo sprinter giamaicano Usain Bolt e verifichiamo se quello che Einstein ha detto sia vero: il tempo dipende dalla velocità con cui ci muoviamo?

Noi restiamo sugli spalti e osserviamo l’orologio che viaggia con Bolt davanti a noi da sinistra a destra a velocità v. È facile intuire che il fotone, partendo dal basso, raggiungerà lo specchio superiore che però si sarà spostato verso destra con il velocissimo campione giamaicano percorrendo di fatto una traiettoria obliqua che chiamiamo h’. Possiamo dire che il tempo misurato con Bolt è tBolt = h’ / c
01 12orologio motoIl Teorema di Pitagora ci aiuta a calcolare h’ conoscendo la distanza fissa tra gli specchi (h) e la velocità v di Usain Bolt e deduciamo che h’ sarà più lungo di h.

Ricordando che la velocità della luce c è costante e uguale in qualsiasi punto e modo la si misuri, dobbiamo dire che il tempo misurato dall’orologio che viaggia con Bolt è diverso dal tempo misurato a orologio fermo perché lo spazio percorso dal fotone è diverso nei due casi. Entrando nei dettagli e facendo qualche calcolo, possiamo dire che il tempo rallenta per gli oggetti in moto!

Usain Bolt ha più tempo di noi (quando corre)! Perciò il vostro medico ha ragione: fate moto e vivrete più a lungo! Peccato che i risultati di questo rallentamento del tempo siano apprezzabili solo a velocità prossime a quelle della luce e il mezzo più veloce che l’uomo abbia costruito (una sonda interplanetaria) è 15 000 volte più lenta della velocità della luce!

Siamo partiti dall’idea di un tempo universale e siamo già arrivati a numerosi tempi diversi in base ai luoghi e alla velocità che minano la nostra idea concreta di presente, di “adesso”.

“L’ordine del tempo” di Carlo Rovelli rompe, scava e si sofferma su come il concetto di “adesso” perda significato alla luce delle scoperte scientifiche: “…il nostro presente non si estende a tutto l’universo. È come una bolla vicino a noi…noi umani distinguiamo a malapena i decimi di secondo e possiamo tranquillamente considerare l’intero pianeta Terra come un’unica bolla dove parliamo del presente come di un istante comune a tutti noi…”.

Perché il presente è proprio questo: una conseguenza della precisione con cui misuriamo il tempo: se è di nanosecondi il presente è definito per qualche metro, si estende a chilometri se misuriamo i millisecondi.

Carlo Rovelli nel suo libro rade al suolo anche gli ultimi idola prima di passare alla pars construens del libro: il mondo senza tempo della teoria della gravità quantistica a loop.

Il fisico è spiazzante e appassionato quando ci parla dell’entropia come quantità che misura la nostra miopia sulla totalità dei fenomeni e di Boltzmann, lo scienziato che ha visto in un bicchiere di acqua immobile il brulicare impetuoso di miliardi di molecole come la Terra appare dall’alto, quieta, agli occhi di un astronauta. La differenza tra passato e futuro è legata alla nostra visione peculiare, parziale e sfocata dei fenomeni dell’universo e se osservassimo ogni singolo stato microscopico dell’universo, il tempo non avrebbe la direzione fissa dal passato al futuro.

Ancora più criptico e affascinante si fa il mondo proprio nel microscopico, a quelle scale in cui tutto diventa discreto, discontinuo a 10-33metri e 10-44secondi. La scala di Plank. Da questa prospettiva il tempo perde di significato, non è continuo, salta da un valore all’altro e gli effetti quantistici lo rendono indeterminato, gli permettono di essere contemporaneamente diversi valori fino a quando non viene misurato.

Il tempo che passa e lo spazio sembravano una tela su cui è disegnato l’universo. Dopo il libro di Rovelli abbiamo la consapevolezza che questa tela è elastica, deformata dalla materia e, come la materia, fatta di puntini e non di linee continue.

L’universo è un quadro di Seurat, bellissimo, che da lontano appare di una bellezza diversa e non meno spettacolare.
In questo dipinto il tempo resta un ricordo la cui sorgente va probabilmente cercata dentro ciascuno di noi, tra le giornate divertenti che volano e quelle noiose che sembrano non finire mai. Un tempo che Guccini canta così: “…Come vedi tutto è usuale, solo che il tempo stringe la borsa / e c'è il sospetto che sia triviale l'affanno e l'ansimo dopo una corsa, / l'ansia volgare del giorno dopo,/ la fine triste della partita, / il lento scorrere senza uno scopo di questa cosa / che chiami vita.”.

BIBLIOGRAFIA
Carlo Rovelli – L’ordine del tempo – Adelphi - 2017
Se la luce viaggiasse a cento all’ora – CICAP - https://www.cicap.org/n/articolo.php?id=273781
Gli orologi di einstein - https://physicslight.wordpress.com/2013/03/02/gli-orologi-di-einstein/
La relatività di Einstein in 3 minuti – (lingua inglese) - https://www.youtube.com/watch?v=mnJuKXhFaQ8
D’amore di morte e di altre sciocchezze – Francesco Guccini – EMI 1996
Una domenica pomeriggio sull'isola della Grande-Jatte (1883-1885) Georges Seurat, olio su tela, 207,6×308 cm, The Art Institute, Chicago

© RIPRODUZIONE RISERVATA

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