Riflessioni sulla natura del Tempo

Gennaio 13th, 2022 | by Marcello Colozzo |

tempo, relatività ristretta,simultaneità


Un dialogo informale tra un fisico e un profano:

Profano. Il Tempo esiste oggettivamente. D'altra parte, Albert Einstein diceva che il tempo è quella "cosa" che si misura con l'orologio. Quindi, non vedo il problema...

Fisico. Ehm... Einstein dava quella risposta perché non ne poteva più dell'infinità di domande che la gente poneva sulla natura dello spazio e del tempo...

Profano. Mah... potrebbe darsi... In ogni caso, il tempo esiste e scorre inesorabilmente...

Fisico. Azz... i miei complimenti! Ecco Isaac Newton sotto mentite spoglie 😀 : «il tempo è una variabile che "scorre" matematicamente e in maniera indipendente dall'osservatore».

Profano. E va bene! Però anche nella relatività non è possibile sbarazzarsi del tempo...

Fisico. Certamente. Però la relatività ristretta ha mandato gambe all'aria la nozione di simultaneità degli eventi.

Profano. Ma ciò non distrugge il Tempo, magari lo rende meno "oggettivo".

Fisico. Ci sono considerazioni più profonde...

Profano. Ad esempio?

Fisico. Ciò che chiamiamo «tempo» è in realtà, una misura del cambiamento.

Profano. Argomentazione banale...

Fisico. Se y è una qualunque grandezza che "cambia", noi scriviamo y=f(t), dove f denota il concetto di funzione (pensa all'analisi matematica) e t è una variabile indipendente che chiamiamo "tempo".

Profano. Uhm... penso di aver capito... Ma dove vorresti andare a parare?

Fisico. È molto semplice: in questo modo "passiamo la palla" a questa nuova variabile che chiamiamo "tempo".

Profano. Un momento: questa variabile è misurabile tramite un orologio!

Fisico. Esatto. Per essere più precisi, siamo in grado di misurare il tempo grazie all'esistenza di una classe di processi fisici periodici.

Profano. Forse non ti rendi conto della circolarità delle tue argomentazioni: parti dal cambiamento per poi finire nella nozione di periodicità. Ma periodicità rispetto a cosa? Risposta: rispetto al tempo! E quindi, spunta nuovamente fuori questo banale concetto che è sotto gli occhi di tutti. Quindi, perché negarlo?

Fisico. Mettiamola in questo modo: i processi fisici periodici sono tutti e soli quelli in cui un sistema fisico riesce a replicare sé stesso o meglio, la sua configurazione nello spazio delle fasi. Fondamentalmente, un orologio meccanico è un pendolo che in condizioni ideali, compie oscillazioni periodiche. E qui ovviamente si ritorna alla nozione di tempo. Ma se guardiamo il processo nello spazio delle fasi, definito da una coppia di assi cartesiani ove in ascisse riporto la coordinata della massa oscillante e in ordinate la sua velocità, il tempo "sparisce" in quanto inglobato nelle predette grandezze. La traiettoria di fase percorsa da questo punto fittizio (che rappresenta il nostro pendolo) ripercorre un'unica e assegnata traiettoria chiusa, per cui le grandezze posizioni e velocità vengono replicate all'infinito.

Dopo una lunga pausa di riflessione...

Profano. Uhm... penso di aver compreso... Ma comunque è grazie a questi fenomeni per così dire, oscillanti, che possiamo dedurre l'esistenza del tempo...

Fisico.Non direi. Nello spazio delle fasi non c'è alcun bisogno di introdurre questo artificio matematico, denominato "tempo".

Profano. Questioni di punti di vista?

Fisico. Assolutamente... C'è di più: se per assurdo tali processi periodici non esistessero, non potremmo percepire il tempo come lo percepiamo in questo tipo di "realtà".

Profano. Appunto! Per assurdo...

Fisico. È grazie all'esistenza di un campo gravitazionale uniforme e statico (quale è quello creato dal nostro pianeta) che esistono tali processi periodici. Anche se in realtà, potremmo considerare le oscillazioni di una corrente elettrica in un circuito risonante (orologio al quarzo. Ma questa è un'altra questione). In condizioni diverse, tali processi nonesisterebbero e sarebbe molto più problematico definire la variabile tempo.
In sostanza, noi viviamo in un "angolino" di universo dominato dai fenomeni periodici. Ciò potrebbe avere qualche legame con il principio antropico. Ma questa è un'altra storia...

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