Un solo passato, due futuri

L’immagine illustra la configurazione delle masse che evolvono sotto l’influenza della gravità newtoniana. Questi sistemi partono da un momento in cui la configurazione ha il minimo grado di complessità, che gli autori identificano come un “passato” unico da cui emergono due “futuri” distinti. Credit: Barbour et al.

Tutti sappiamo che il tempo scorre in avanti, come una freccia, e mai all’indietro. Lo percepiamo dalle nostre esperienze quotidiane perché di fatto ci ricordiamo il passato e non il futuro. Ma per tre fisici ci sono alcune risposte al problema della “freccia del tempo” che potrebbero essere intrinsecamente legate alla natura complessa del nostro Universo.

Spesso, il concetto di freccia del tempo viene spiegato con la cosiddetta “ipotesi del passato” secondo cui l’Universo si originò da uno stato di minima entropia, cioè da una situazione ben ordinata, prima di passare ad una situazione più caotica. Tuttavia, l’Universo non sembra diventare sempre più disordinato man mano che evolve, al contrario le osservazioni suggeriscono che il suo stato iniziale era molto più caotico nel passato, come una sorta di “zuppa primordiale” vicina all’equilibrio termico che poi si trasformò nelle strutture cosmiche che possiamo ammirare oggi sotto forma di stelle, galassie e ammassi di galassie.

Questa ipotesi del passato apre, però, tutta una serie di interrogativi. «Per spiegare come mai l’Universo è arrivato ad essere così come lo vediamo oggi, è necessario introdurre una serie di assunzioni sul suo stato fisico iniziale che sembrano illogiche», afferma Flavio Mercati del Perimeter Institute e co-autore dell’articolo pubblicato su Physical Review Letters.

Invece, una proposta più logica, suggeriscono gli autori, è quella di guardare al tempo da una prospettiva più complessa, analizzando cioè la situazione dal punto di vista newtoniano degli N-corpi, un problema che viene spesso affrontato dai fisici quando si ha a che fare con la meccanica celeste, la teoria del caos e i sistemi dinamici non lineari.

Dunque, secondo gli autori, la complessità evolve da un singolo punto e ogni soluzione ha un solo passato ma con due futuri ben distinti, dove l’osservatore può esistere solo in uno di essi. «Oggi, osserviamo un Universo fatto di galassie separate da enormi spazi vuoti»,continua Mercati. «Nel passato, le galassie erano più vicine. Quindi, la nostra idea è che la percezione del tempo sia il risultato di una legge fisica che determina una crescita irreversibile della complessità».

Dal punto di vista matematico, gli autori rimuovono il tempo dalle equazioni che descrivono l’energia dell’Universo, ossia separano in due parti le equazioni che sono state formulate per descrivere l’evoluzione cosmica, ognuna delle quali parte da uno stato di complessità minima ed evolve verso uno stato di complessità massima (un po’ come nei modelli che descrivono il tempo utilizzando il concetto di entropia).

Insomma, la proposta dei tre fisici, nonostante venga presentata più come un suggerimento, rappresenta non solo una eventuale soluzione al problema della freccia del tempo ma anche un nuovo approccio che nonostante sia consistente dal punto di vista delle equazioni, non risolve comunque la questione fondamentale che riguarda la natura stessa del tempo.

Leggi l’articolo su Physical Review Letters

Fonte: Media INAF | Scritto da Corrado Ruscica