Rompicapo quantistico

Il flusso del tempo è solo una comoda illusione che si può sostituire con i calcoli. A metà degli anni Sessanta il fisico teorico statunitense John Wheeler e il suo collega Bryce DeWitt decisero di vedere che risultati si potevano ottenere applicando la teoria più riuscita di tutte le scienze, la meccanica quantistica, al Cosmo.

Anche se normalmente la si utilizza soprattutto per il mondo subatomico, può essere applicata, in linea di principio, a qualunque cosa, perfino al funzionamento su larga scala dell'Universo. Wheeler e DeWitt riuscirono a ottenere un'equazione di una complessità spaventosa che, secondo la teoria quantistica, cattura la vera natura dell'Universo.

Ma l'equazione portò a una scoperta inattesa; di tutte le grandezze che conteneva, quella che si sarebbero aspettati tutti era semplicemente scomparsa: la "t" che rappresenta il tempo. "Secondo l'equazione di Wheeler-DeWitt, lo stato quantistico dell'Universo è congelato", spiega Smolin. "L'Universo quantistico è senza cambiamento: c'è e basta". Il contrasto con la realtà apparente non potrebbe essere più clamoroso. Gli astronomi sostengono che l'Universo sia cominciato con il Big Bang e si stia tuttora espandendo. Le stelle nascono e muoiono di continuo, e così noi. Chiaramente c'è qualcosa che non torna. Molti teorici hanno cercato un modo di far emergere quello che percepiamo come tempo dall'Universo "atemporale" descritto dall'equazione di Wheeler-DeWitt.

"Ho riflettuto su questi approcci", dice Smolin, "e rimango dell'opinione che nessuno di essi funzioni. Solo un radicale ripensamento del tempo può risolvere la crisi". Ma non tutti sono d'accordo. Alcuni pensano che l'equazione di Wheeler-DeWitt riveli la verità sul tempo, per quanto ci possa risultare indigesta. Tra loro primeggia il fisico teorico britannico Julian Barbour, professore dell'Università di Oxford. Ha lavorato sodo per decenni sul significato dell'equazione di Wheeler-DeWitt, ed è noto per il suo capolavoro del 1999 The End of Time (in Italia, pubblicato da Einaudi con il titolo La fine del tempo).

A differenza di Smolin, Barbour sostiene che le conseguenze dell'equazione di Wheeler-DeWitt sul tempo non si possano ignorare. Asserisce che l'Universo sia in realtà un'immane schiera statica di innumerevoli "adesso", sterminati fotogrammi di un film cosmico. In ogni dato istante, ogni "adesso", non serve tenere conto del tempo nelle spiegazioni sul funzionamento dell'Universo. Il senso del passare del tempo viene da come la nostra mente elabora ognuno di questi fotogrammi, o "capsule di tempo", come le chiama Barbour.

Il tempo, in sé, però, non esiste. Smolin è un grande ammiratore del lavoro di Barbour: "E il miglior tentativo di dare senso alla cosmologia quantistica", afferma. Ha addirittura incorporato alcune delle più recenti idee di Barbour tra le proprie. Ma secondo lui ha gli stessi limiti della altre teorie "atemporali" sull'Universo: ha difficoltà a formulare previsioni verificabili e non riesce a spiegare l'origine stessa delle leggi atemporali della fisica.(science)

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Il tempo | Scritto tra le stelle

Una supernova esplodendo
può dare luogo alla creazione
di buchi neri

L'Universo è efficiente nella produzione di buchi neri, che potrebbero generare nuovi universi.
Quando le stelle giganti esauriscono il loro combustibile nucleare, collassano sotto la loro stessa gravità, scatenando l'esplosione di una supernova. 

Se la massa rimanente è relativamente scarsa, si trasforma in una cosiddetta stella di neutroni. Ma se è sufficientemente pesante, nulla può impedire alla gravità di trasformare ciò che rimane in un buco nero, un oggetto infinitamente denso. Il fisico teorico statunitense Lee Smolin ritiene che i buchi neri generino nuovi universi e che molti di questi "figli" - tra cui il nostro Universo - siano particolarmente adatti alla creazione di ulteriori buchi neri.

Secondo le attuali teorie sulla formazione dei buchi neri, ciò significherebbe che al nostro Universo dovrebbero bastare resti di supernova di appena il doppio della massa del nostro Sole per formare buchi neri. Possiamo quindi formulare una previsione: se si trovano resti con una massa maggiore di questa che ciò nonostante formano una stella di neutroni e non un buco nero, sarà dimostrazione del fatto che il nostro Universo non è ottimizzato pa¬la creazione di buchi neri, confutando così la teoria di Smolin. Gli astronomi non hanno mai scoperto una stella di neutroni che violi il limite di Smolin... finora, almeno.

L'equazione di Wheeler-DeWitt
che uccide il tempo. 

L'equazione di Wheeler-DeWitt che uccide il tempo. 

1 Secondo la teoria quantistica, il comportamento di qualsiasi cosa, da una particella subatomica all'intero Universo, si può estrarre dalla conoscenza della funzione d'onda Psi. E per conoscerla occorre risolvere l'equazione dì Wheeler-DeWitt.

2 Il fattore di scala cosmico cioè, grosso modo, il raggio dell'Universo. Curiosamente, malgrado si sappia che l'Universo si espande, e quindi il fattore di scala deve crescere nel corso del tempo, l'equazione non menziona da nessuna parte il tempo stesso.

3 Un fattore che ha a che fare con la cosiddetta scala di Planck, circa 100 miliardi di miliardi di volte più piccola di un protone. A questa scala persino le "maglie" che formano il tessuto dello Spazio sarebbero identificabili.

4 II campo scalare, un misterioso "campo di forze" che si ritiene esistesse all'inizio dell'Universo. Le sue origini sono ignote, ma si pensa che abbia svolto un ruolo fondamentale durante il Big Bang.

5 Il potenziale scalare, che dà una misura dell'entità del campo scalare, e quindi della sua capacità di far espandere l'Universo. Mentre un tempo si pensava che dop il Big Bang fosse calato fino a zero, forse ha tuttoi un effetto sul Cosmo.(science)

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