A proposito del tempo

L'universo nel suo insieme non evolve nel tempo, ma è l'entanglement a creare il tempo al suo interno

Questo concetto rivoluzionario è formalizzato in fisica dal meccanismo di Page e Wootters. Secondo questa teoria, se guardi l'universo da fuori (da una prospettiva globale e atemporale), lo stato quantico complessivo è statico e immobile. Non c'è un asse del tempo su cui l'universo si muove. L'illusione del tempo emerge solo quando l'universo viene diviso in due parti correlate (entangled): un orologio e il resto del sistema.

Per capire come l'entanglement crei il tempo senza averne bisogno all'inizio, i fisici usano la metafora di un libro

L'osservatore esterno (Dio o il tutto) vede l'intero universo come un libro chiuso appoggiato sul tavolo. La prima pagina, la metà e la fine esistono tutte contemporaneamente nello stesso istante eterno. Il libro non cambia, è statico.

L'osservatore interno (Noi), siamo dentro il libro. Poiché siamo legati quantisticamente (entangled) alle altre particelle e ai nostri orologi, possiamo leggere le pagine solo una alla volta, in sequenza. Per noi, la transizione da una pagina all'altra è ciò che chiamiamo scorrere del tempo.

Il tempo come condivisione di stati

Nel mondo quantistico, dire che il tempo passa significa semplicemente che lo stato del sistema A (il mondo) cambia in funzione dello stato del sistema B (l'orologio).

Se l'orologio segna il valore 1, il mondo si trova nella configurazione X; se l'orologio segna 2, il mondo si trova nella configurazione Y.

L'evoluzione non avviene nel tempo; il tempo è la coordinata che descrive questa ragnatela di relazioni quantistiche. Se distruggessi l'entanglement globale, isolando ogni singola particella, il tempo per quell'universo cesserebbe istantaneamente di esistere.

Questo modello non è solo filosofia astratta. Scienziati e istituti di ricerca (inclusi studi condotti dal CNR italiano) hanno eseguito esperimenti reali con fotoni entangled, dimostrando empiricamente che un osservatore esterno vede uno stato immobile, mentre un osservatore interno sperimenta un'evoluzione temporale.

Alla base di tutto non ci sono gli oggetti (le particelle) o il contenitore (lo spaziotempo), ma le relazioni.

Questo cambio di paradigma è radicale. Le cose non esistono in isolamento per poi entrare in relazione tra loro; al contrario, sono le relazioni a creare le cose e le loro proprietà, inclusi lo spazio e il tempo.

I fisici descrivono questa visione attraverso tre concetti chiave

Nessun oggetto è autonomo

In meccanica quantistica (in particolare nell'interpretazione relazionale di Carlo Rovelli), le proprietà di un oggetto come la posizione o la velocità, esistono solo rispetto a un altro oggetto con cui sta interagendo. Una particella isolata dal resto dell'universo non ha proprietà definite.

Le relazioni creano lo spazio

Lo spazio non è uno sfondo vuoto dentro cui si muovono le cose. Lo spazio emerge dalla ragnatela di connessioni (l'entanglement) tra i costituenti fondamentali. Se due elementi sono fortemente interconnessi, per noi osservatori macroscopici appariranno vicini nello spazio.

Le relazioni creano il tempo

Come abbiamo visto con il meccanismo di Page e Wootters, il tempo è la correlazione tra un sistema che fa da orologio e il resto del mondo. Il tempo è il modo in cui una relazione muta rispetto a un'altra.

L'analogia dell'alfabeto e delle paroleImmagina le lettere dell'alfabeto.

Una singola lettera A o T isolata non ha alcun significato intrinseco, è solo un segno grafico. Il significato (l'informazione, la storia, il concetto) nasce esclusivamente dal modo in cui le lettere si mettono in relazione tra loro per formare le parole e le frasi.

Allo stesso modo, la fisica fondamentale ci sta dicendo che l'universo non è fatto di mattoncini elementari staccati, ma è un immenso tessuto di relazioni dinamiche. Se togli le relazioni, la realtà svanisce. 

Carlo Rovelli