L'illusione del tempo: non c’è solo un istante nel “presente”

Il tempo è una dimensione, la quinta dimensione, di cui si occupano tutti i fisici teorici che cercano di unificare la relatività generale di Albert Einstein e la meccanica quantistica in un’unica teoria unitaria: la  gravità quantistica. Com'era il tempo prima del tempo? Come si è attivato l’orologio dell’Universo? La fisica ci ha chiarito molte cose che non sapevamo, anche sul tempo. Ma ha anche sollevato nuove domande, di cui non conosciamo ancora la risposta. Il concetto di tempo, che dipende dalle cose che accadono e si mescola con lo spazio, diventa qualcosa che non c’entra più con la nostra intuizione semplice di tempo, e tutto sommato diventa un concetto inutile. Ma questo non significa che non ci sia il tempo nella nostra vita quotidiana. Significa solo che il tempo può non essere un concetto utile quando si studiano le strutture più generali del mondo. 

Einstein si è accorto che in mezzo fra quello che chiamiamo “passato” e quello che chiamiamo “futuro” c’è qualcos’altro che prima nessuno aveva notato. Non c’è soltanto un istantaneo “presente”, c’è molto di più. Il motivo per cui questo “qualcos’altro” di solito non lo notiamo è che dura molto poco. Quanto dura questo “né passato né futuro” dipende dalla distanza.  Per esempio se noi stiamo parlando nella stessa stanza, l’intervallo che non è né passato né passato né futuro è di qualche nanosecondo, cioè pochissimo, e non lo notiamo. Se stiamo telefonando da New York dura un millisecondo, ancora troppo poco per notarlo, ma se io sono sulla Terra ed un altra persona è su Marte, allora il “né passato né futuro” dura un quarto d’ora, e questo sì che si nota. Per questo non si può avere una conversazione semplice fra Marte e la Terra: perché anche se io provo a rispondere non appena sento la tua domanda, tu comunque avrai la mia risposta dopo 15 minuti. Quei quindici minuti non sono né nel mio passato né nel mio futuro. Sono nella “zona intermedia”. Oggi qualunque studente di fisica dell’università impara tutto questo senza difficoltà. Ma le conseguenze sono importanti. Significa che non si può dire “in questo momento nell’Universo le cose sono così”. Non esiste, in realtà un “questo momento” nell’Universo. Ogni sequenza di eventi ha il suo tempo e il modo in cui queste si mettono insieme è complicato.
Einstein scrive questa lettera strana e commovente alla famiglia del suo più caro amico che è morto da poco "È la nostra natura: siamo esseri che vivono nel tempo. Non viviamo al livello elementare del mondo: viviamo nella sua complessità."

Universo o Multiverso? La teoria delle stringhe

L’Universo è in continua espansione, ma la teoria per ora più accreditata è che sia comunque unico. Ci sono però ipotesi diverse che ritengono plausibile l’esistenza di un multiverso di cui noi occupiamo uno dei suoi “lati”, con leggi che potrebbero essere anche molto diverse da quelle degli altri. Potrebbero essere paralleli come nella teoria di Everett, ma anche molto vicini e magari in grado di influenzarsi tra di loro. E potrebbero essere collegati proprio dai buchi neri, queste misteriose e affascinanti zone del cosmo dove sembra che tutto finisca, anche la luce. Ma non è detto che sia proprio così. Infatti alcune soluzioni delle equazioni di Einstein dimostrerebbero proprio tale ipotesi.

La scoperta delle onde gravitazionali, o meglio, la loro dimostrazione definitiva, ha riacceso il dibattito su come sia realmente fatto il cosmo e se è possibile che ospiti altre forme di vita come la nostra o magari diversa. La possibilità che esistano altri universi infatti, da un lato è supportata dalla possibilità di attraversare lo spazio-tempo, che le onde gravitazionali dimostrano essere curvo e forse percorribile con scorciatoie. 

La teoria delle stringhe, ancora in fase di sviluppo, tenta di conciliare la meccanica quantistica con la relatività generale e che si spera pertanto possa costituire una teoria del tutto. Si fonda sul principio secondo cui la materia, la radiazione e, sotto certe ipotesi, lo spazio e il tempo siano in realtà la manifestazione di entità fisiche fondamentali che vengono chiamate stringhe. La teoria delle stringhe è un modello fisico i cui costituenti fondamentali sono oggetti ad una dimensione (le stringhe), invece che di dimensione nulla (i punti) come nelle teorie precedenti. Per questa ragione è in grado di evitare i problemi connessi alla presenza di particelle puntiformi. Uno studio più approfondito della teoria delle stringhe ha rivelato che descrive oggetti che possono avere dimensioni nulle (e quindi essere punti), una dimensione (stringhe), due dimensioni (membrane) o possedere un numero D di dimensioni maggiore di due (D-brane). L'interesse verso la teoria risiede nel fatto che si spera possa essere una teoria del tutto, ossia che descriva tutte le forze fondamentali. Potrebbe cioè fornire un modello per la gravità quantistica, insieme alle altre interazioni fondamentali già contemplate dal Modello standard.  A un livello più concreto la teoria delle stringhe ha originato progressi nella matematica dei nodi, negli spazi di Calabi-Yau e in molti altri campi. La teoria delle stringhe ha anche gettato maggior luce sulle teorie di gauge supersimmetriche, un argomento che include possibili estensioni del Modello standard.