Che cos’è il tempo e da dove proviene?
Da Aristotele a Stephen Hawking, gli esseri umani si sono sempre interrogati sulla definizione del tempo. Da qui sono nate alcune delle domande più profonde della scienza. E se il tempo derivasse dal cambiamento invece di essere una legge fondamentale della fisica? Il tempo potrebbe essere un’illusione? Un fisico dell’Università di Birmingham, nel Regno Unito, ha introdotto un nuovo e sorprendente metodo per esplorare queste domande. Il professor Giovanni Barontini ha creato un «mini-universo» nel suo laboratorio per dimostrare come il tempo possa emergere senza un orologio. In questo modo, solleva profonde domande sulla natura stessa della realtà. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Physical Review Research»(si apre in una nuova finestra). Barontini ha dimostrato che è possibile tracciare lo scorrere del tempo senza dipendere da un orologio. Raffreddando una nube di 24 000 atomi fino a pochi miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto (circa –273 °C), ha costruito un sistema quantistico isolato che si espande e si contrae continuamente. A questa temperatura estrema, gli atomi perdono quasi tutta la loro energia termica e rallentano fino a muoversi in modo molto lento, fungendo da modello di laboratorio incontaminato di un minuscolo universo.
Guardate, niente orologio!
Questi atomi sono stati separati in due regioni con un laser. La barriera ha permesso al ricercatore di osservare una sezione mentre l’altra rimaneva fuori dal campo visivo. Ha monitorato i cambiamenti negli atomi per vedere se il sistema generasse un proprio senso del tempo, verificando una teoria di lunga data sulla gravità quantistica. Poiché l’intero sistema era completamente isolato, ha eliminato la necessità di un orologio esterno e ha lasciato che fosse l’attività degli atomi stessi a misurare il tempo. Man mano che gli atomi attraversavano rapidamente la barriera laser, il tempo all’interno del modello sembrava scorrere più velocemente, e man mano che rallentavano, il tempo rallentava insieme a loro. Quando gli atomi hanno smesso di muoversi e si sono stabilizzati, l’orologio interno si è fermato, dimostrando che il tempo può essere monitorato esclusivamente attraverso i cambiamenti all’interno del sistema. In altre parole, l’esperimento ha rivelato che il tempo non ha bisogno di un orologio esterno per esistere, ma nasce naturalmente dai cambiamenti all’interno del sistema stesso.
Uno strumento per comprendere il funzionamento del tempo nel mondo quantistico
Questo studio non chiarisce come funzioni il tempo nell’intero universo. Ma sfruttando questi atomi ultra-freddi, la comunità scientifica dispone ora di uno strumento molto più realistico per studiare le teorie fondamentali del tempo, dell’universo primordiale e del tempo stesso direttamente dai propri laboratori. «In alcune teorie sull’universo, in particolare nella gravità quantistica, il tempo non appare come una caratteristica intrinseca», ha spiegato Barontini in un articolo(si apre in una nuova finestra). «Eppure, nella vita quotidiana, il tempo scorre dal passato verso il futuro: perché è così, se la maggior parte delle leggi fondamentali della fisica funziona allo stesso modo sia in avanti che all’indietro?» Conclude: «Questo studio fornisce una chiara prova sperimentale del fatto che il “tempo” può essere definito dai cambiamenti all’interno di un sistema piuttosto che come il “ticchettio dell’orologio” esterno che noi identifichiamo con il tempo. Offre una nuova visione della natura del tempo nella gravità quantistica che potrebbe essere utilizzata per descrivere le dinamiche in modo altrettanto efficace quanto il tempo convenzionale.»
