Il Tempo Scorre in Due Direzioni, Anche Verso il Passato: Cosa Hanno Scoperto i Fisici Quantistici
di Tommaso Nicolò
Un team di ricerca dell’Università di Surrey, con l’aiuto della fisica quantistica, ha scoperto che il tempo potrebbe scorrere ugualmente in entrambe le direzioni, senza alcuna differenza tra passato e futuro.
Il rapporto dell’essere umano con il tempo è stato complesso da sempre; fosse anche solo perché in esso si personifica la caducità dell’individuo. Prima divinità, poi dimensione, per alcuni filosofi un semplice flusso interiore, eppure il tempo noi lo percepiamo, ne avvertiamo lo scorrere come di un fiume in piena che inevitabilmente ci travolge. Un fiume che muove seguendo un flusso ben preciso, costante: dai ricordi del passato verso le incertezze e le aspettative del futuro.
A darcene conferma sono le esperienze di vita quotidiana, un bicchiere che cade e si rompe, ad esempio, non può ricomporsi da solo. In altre parole, da sempre siamo portati a pensare che esista una “freccia del tempo” con un verso ben preciso e che essa sia una caratteristica fondamentale della natura. Eppure, la scienza sembrerebbe non essere d’accordo e si è chiesta se effettivamente non stessimo perdendo di vista un tassello fondamentale dell’intricato mosaico del tempo. Ma da dove nascono i dubbi?
Cosa Dice la Fisica?
Il problema principale è in realtà sotto gli occhi di tutti, ovvero le leggi della fisica non prevedono in alcun modo che esista un’unica direzione del tempo. Le leggi di Newton, che governano il moto dei pianeti, funzionano in egual modo indipendentemente da come facciamo girare le lancette dell’orologio. A cosa è dovuta, dunque, questa nostra diversa percezione, perché il tempo sembra scorrere solo in avanti?
Questa è una delle domande a cui il team di ricercatori dell’Università di Surrey, in Gran Bretagna, di cui fa parte l’italiano Andrea Rocco, ha cercato di dare una risposta. Per farlo, come descritto nel loro lavoro pubblicato di recente su Scientific Reports di Nature, gli scienziati si sono concentrati sul problema della freccia del tempo all’interno dei sistemi quantistici, ovvero quel complesso mondo subatomico che risponde alle leggi della meccanica quantistica e che in gran parte è ancora avvolto da un alone di mistero.
Lo Studio e le Novità Introdotte
In genere, si ritiene che l’interazione di un sistema quantistico con l’ambiente comporti inevitabilmente una perdita di informazioni in relazione al tempo, generando così una direzione temporale preferita. Ma applicando specifici modelli matematici i ricercatori hanno notato che la perdita di informazioni avviene in ambedue le direzioni, sia all’indietro nel tempo che in avanti. Facendo supporre che, almeno sul piano quantistico, il tempo potrebbe non avere una sola direzione ma due opposte fra loro.
In altri termini, la freccia del tempo emerge solo quando prendiamo in considerazione specifici sistemi, caratterizzati da altrettanto specifiche condizioni di partenza e in una certa interazione con l’ambiente. Ergo non può essere considerata una proprietà fondamentale della natura, perché altrimenti dovrebbe essere vera indipendentemente dalla scala e dalla condizione fisica in cui si analizza.
Ne è un chiaro esempio la velocità della luce nel vuoto, che resta sempre la stessa anche quando il punto di vista dell’osservatore varia. Altro esempio è la carica elettrica che possiede un elettrone, anche questa non varia al variare dell’esperimento.
Nel lavoro, il team ha anche dimostrato come le equazioni che stanno alla base della quantistica (equazione di Pauli, Lindbland e Langevin) e che perciò descrivono il mondo subatomico, sono simmetriche rispetto al tempo permettendo, perciò, al sistema di evolvere sia in avanti che all’indietro del tempo senza perdere di validità fisica.
Un Futuro Tutto da Scrivere
I risultati del lavoro sono certamente affascinanti, tuttavia resta da capire quanto ampio possa essere il loro angolo d’applicazione. Su larga scala, infatti, il tempo continua a scorrere in avanti. Va capito, perciò, se tali scoperte possano avere un’applicazione anche sul mondo macroscopico, dove a farla da padrone è la seconda legge della termodinamica, secondo la quale il livello di entropia è destinato a crescere nel tempo.
Il passo successivo è dunque provare a sviluppare ulteriormente il lavoro in modo da poterlo applicare sul mondo macroscopico e capire se anche l’Universo si muove su due direzioni temporali opposte, se così fosse il nostro sarebbe un viaggio nel cosmo compiuto a metà.
Articolo di Tommaso Nicolò
Fonte: https://www.corriere.it/tecnologia/25_marzo_07/il-tempo-scorre-in-due-direzioni-anche-verso-il-passato-cos-hanno-scoperto-i-fisici-quantistici-33668e5e-6fc1-4832-a047-9baa6b50fxlk.shtml
Si può vedere il volume al link
THE UNIVERSE OUT OF THE BOX WORLDS AND ANTI-WORLDS – G. P. Gregori and B. G. Gregori – Europe Books
la cui breve descrizione è come segue:
Presentazione del volume
The Universe out of the Box -Worlds and Anti-worlds
New foundations of physics
Rhythms, Golden Ratio, Origin of Life, Antifragility
L’Universo svelato – Mondi ed antimondi
Nuovi fondamenti della fisica
Ritmi, rapporto aureo, origine della vita, antifragilità
di Giovanni P. Gregori e Bruno G. Gregori
Europe Books, 2025
Introduzione di Bruno G. Gregori
In un mondo interconnesso come il nostro, pieno di informazioni e di intelligenza artificiale la Scienza con la S maiuscola soffre una crisi d’identità.
Oggi ci possiamo fare un’idea abbastanza precisa di praticamente tutto. Possiamo discutere oltre che di politica e di sport come a molti piace fare, anche di clima, terremoti, tecnologie avanzate, vaccini, malattie e via discorrendo.
Il vero problema in questo tipo di “conoscenza scientifica diffusa” è che parte da idee ed interpretazioni date per “buone” perché la maggior parte degli esperti tirano determinate conclusioni nell’interpretazione dei fenomeni naturali. Tutto quello che è sufficientemente esaustivo e supportato dalla maggioranza e tutto quello che si può riassumere in pochi punti principali diventa la nostra “versione dei fatti”. Addirittura, tutto quello che è semplicemente “spiegato bene” dall’esperto di turno telegenico e buon comunicatore diventa la nostra realtà.
Il grande baco di questa conoscenza condivisa è l’assenza di qualsiasi conoscenza del “dietro le quinte”. Ci mancano spesso approfondimenti sul contraddittorio che esiste tra esperti in tutte le branche scientifiche e manca soprattutto la conoscenza degli aspetti metodologici della ricerca scientifica che è fatta tipicamente di approssimazioni e errori successivi per arrivare a interpretazioni e teorie che sono “vere” fino a che non se ne elaborino di migliori.
Paradossalmente la “conoscenza scientifica diffusa” del nostro mondo così dinamico, interconnesso e ricco di informazioni soffre di una “staticità”, di una inerzia intellettuale che rifiuta qualsiasi ragionamento sul dietro le quinte della ricerca scientifica che è molto più dinamica, travagliata e contraddittoria di quanto noi “uomini della strada” siamo disposti ad accettare.
La nostra mente non vuole incertezze, ma vuole vivere nel mondo sicuro e plausibile del proprio orticello che alcuni chiamano “zona di confort”. Quando si parla di scienza, farsi una domanda in più, non accontentarsi del “main stream” può essere scomodo, ma ci darà la possibilità di avere una nuova consapevolezza del mondo in cui viviamo ed in ultima analisi anche di noi stessi.
Questo libro offre l’opportunità di andare “oltre”, di vedere il “dietro le quinte” della ricerca scientifica e nel contempo ci offre una visione della realtà del tutto originale e affascinante.
E’ un libro impegnativo perché stimola il lettore oltre che a livello intellettuale, anche a livello psicologico offrendogli una visione universale e pulsante della realtà dove l’identità di ogni persona rispetto alla sue credenze e convinzioni potrà cambiare e crescere ad un livello più alto.
Questo libro è il frutto dello sforzo di rendere comprensibili alla maggior parte delle persone concetti a volte molto complessi e apparentemente astrusi. Per spiegarli meglio e renderli “vivi” si fanno riferimenti anche alle religioni, alle dispute teologiche e ad alcune conclusioni della filosofia greca.
Insomma, questo libro è un viaggio in cui il lettore potrà danzare con la mente tra concetti di fisica quantistica, la cosmologia, la teologia, la filosofia greca ed il mistero della vita e la morte.
Ed ora passo alla parola a mio padre, il vero maestro del “dietro le quinte” della scienza che ci illustrerà i punti salienti trattati nel nostro libro e ci farà mettere il naso dove pochi osano…
Presentazione
La scienza si basa sulla logica, e dunque non può accettare paradossi, che negano ogni logica. Né vale dire “nessuno lo sa”, “lo dicono tutti”, etc. Il vero scienziato non può mai arrendersi: la sua “mission” è mettere in discussione le teorie individuando eventuali paradossi logici e, se possibile, risolverli eliminando errori o presupposti sbagliati ab origine. Questo è il leit motiv di questo libro.
In effetti, la fisica è da oltre un secolo, in un vicolo cieco pieno di paradossi. Si fanno sempre nuovi esperimenti, osservando dettagli sempre più spinti, che tuttavia non fanno che aumentare il senso di frustrazione.
Quello che ci manca è una “teoria del tutto”, una impalcatura logica e di pensiero che sia in grado di mettere ordine all’enorme quantità di dati sperimentali che oggi abbiamo acquisito.
È dunque necessario rivedere l’impostazione concettuale sin dalle sue fondamenta, senza preconcetti.
L’assetto attuale della fisica si basa sui principi di Newton che basati sul concetto di infinitesimo e di infinito, ovvero di continuità, richiedendo dunque il meraviglioso costrutto dell’analisi matematica sviluppata nel ‘800.
Sulla medesima base concettuale anche i fenomeni elettromagnetici hanno trovato un assetto logico ad opera di Maxwell. I fenomeni elettromagnetici tuttavia hanno rivelato un “baco” logico, associato alla velocità finita della luce. Questo “baco” è stato premonitore, e la sua discussione ha portato alla nascita della teoria della relatività.
Iniziamo dunque considerando le basi dei principi di Newton.
Newton, accettò il principio di inerzia ed introdusse ex novo il concetto di “forza”, che ha ipotizzato di misurare empiricamente con l’allungamento di un filo o di una molla. Misurando una forza con una molla e osservando il movimento di un corpo, definì il concetto di “massa” come un indicatore della “pigrizia” di un corpo nel rispondere all’applicazione della forza. Dallo sviluppo matematico susseguente, derivò poi il concetto di “energia”. Infine concepì la realtà caratterizzata da due grandi serbatoi non comunicanti fra di loro, quello della massa e quello dell’energia. In ultimo risolse l’annoso problema del moto dei pianeti e satelliti – ampiamente osservati da Keplero – definendo la gravitazione universale, basata sul medesimo concetto di “massa”. Ipotizzò anche che il segnale gravitazionale si propaghi istantaneamente a velocità infinita.
In breve, possiamo considerare tre “peccati originali” della formulazione di Newton: (1) l’ipotesi di continuità; (2) la definizione empirica di “forza” e di “massa”; e (3) la propagazione “istantanea” del segnale gravitazionale.
Il presupposto della continuità è stato rigettato da Max Planck che nel 1900 riuscì a “risolvere” il paradosso dello spettro del corpo nero rifiutando il concetto di infinitesimo. Con lui nacque la fisica quantistica. Da allora sappiamo che nulla è continuo nell’Universo, ma sempre strutturato in quanti, cioè in quantità mai infinitesime.
Successivamente, con un’analisi critica delle implicazioni della velocità finita della luce, Einstein formulò la teoria della relatività che ha in sé un grave errore di logica. Ciononostante, ebbe il grande merito della introduzione di due nuovi principi: (1) l’equivalenza di massa ed energia che sono un’unica entità espressa in unità di misura diverse (un po’ come misurare una distanza in chilometri o in miglia), concetto espresso dalla famosa formula E=mc^2; (2) la velocità della luce, indicata con c, è la massima velocità ipotizzabile e nessun corpo dotato di massa potrà mai raggiungerla. Questi due principi sono nuovi cardini della conoscenza.
Le conseguenze della velocità non infinita della luce hanno portato a dimostrare che si deve associare ad ogni sistema fisico un volume nello spazio al di là del quale non sono percepibili i fenomeni che avvengono all’interno di detto volume. Ovvero si arriva al concetto di “monade”. Ogni sistema naturale è associato ad una sua “monade” quasi tendesse ad autoisolarsi entro una sorta di bolla naturale.
Se l’osservatore si trova all’interno della “monade” (per es. se l’uomo è all’interno della monade del Sistema Solare”) allora è possibile studiarne le leggi che la governano.
Se l’osservatore si trova all’esterno della “monade” (per es. se l’uomo è all’esterno della “monade” atomo) allora è possibile sapere quanto avviene all’interno della “monade” solo grazie a quanto la “monade” espelle nello spazio circostante, con un processo che possiamo chiamare espressivamente “effetto fionda”.
Quanti, monadi, ed effetto fionda sono tre ulteriori cardini della conoscenza.
Ma un’altra scoperta paradossale si affacciava nel panorama scientifico, quella dell’antimateria.
Nel 1932 il fisico americano Anderson scoprì che un quanto di luce (o fotone) di opportuna frequenza poteva “materializzarsi” in due particelle di massa identica, una essendo un elettrone della corretta massa e carica elettrica negativa, ed un’altra della medesima massa ma con carica elettrica positiva. Chiamò la nuova particella “positrone”, più tardi ribattezzato “antielettrone”. Quasi immediatamente dopo, elettrone e positrone si “annichilano” nuovamente formando un fotone.
Successivamente una miriade di esperimenti, hanno generato coppie di particella ed antiparticella di ogni tipo, con la medesima massa e con carica elettrica opposta (ad es. protone ed antiprotone, neutrone ed antineutrone, etc.). Il fenomeno apparve ben presto senza limitazioni di sorta.
Era “nato” un nuovo mondo inaspettato quanto paradossale, quello dell’antimateria.
Autorevolissimi fisici teorici cominciarono ad ipotizzare che forse l’antimateria appartiene ad un mondo dove la massa e l’energia sono negative, e dove anche il tempo scorre in direzione opposta al nostro, ovvero dal futuro verso il passato.
La vera chiave per risolvere questo il paradosso dell’antimateria sembra essere nella definizione di “tempo”.
Il concetto di “tempo” ha affascinato l’uomo sin dagli albori della civiltà. Con riferimento alla fisica teorica più avanzata, un famoso paradosso è il fatto che, mentre noi istintivamente percepiamo lo scorrere del tempo sempre nella medesima direzione, tutte le leggi della fisica conosciute sono tali che – se le direzione del tempo si invertisse – rimarrebbero misteriosamente esattamente le stesse.
Il “baco” sta nel considerare il tempo come “assoluto”, dogma indiscutibile secondo gli antichi pensatori Greci.
Proviamo invece ad immaginare che l’“assoluto” sia un mondo senza tempo, dal quale occasionalmente si generano, quasi per una sorta di evaporazione, due mondi provvisori e speculari: quello della materia e del tempo, e quello dell’antimateria e dell’antitempo.
Possiamo cioè parlare di mondo α (con il tempo), di mondo β (senza tempo), e di mondo γ (con l’antitempo).
Noi siamo parte del mondo α, dove esiste la vita, ma simmetricamente al nostro, esiste un mondo speculare γ dove esiste l’antitempo, e l’antivita, e noi possiamo sperimentare l’esistenza del mondo γ occasionalmente e per brevissimi istanti.
Esisterebbero galassie di materia (mondo α) con la vita, ed antigalassie di antimateria (mondo γ) con l’antivita, che ciclicamente si annichilano in un colossale flash di luce per poi rigenerarsi come nuove galassie ed antigalassie. Secondo questa visione, il “Big Bang” non sarebbe l’inizio, ma una semplice “pulsazione” dell’Universo…. una delle tante.
Non stiamo parlando di concetti troppo naive. Il concetto di mondo “assoluto” fuori dal tempo risale agli estensori della Genesi e dei testi sacri Indù, entrambi stimati attorno al 1500 a.C. Nel mondo atemporale β non è possibile numerare e contare una sequenza di oggetti. Dunque, Dio in quanto “Assoluto” non è numerabile: per spiegare il concetto al volgo i saggi cristiani del tempo dissero che Dio è Uno e Trino. In tempi più o meno coevi venne definita la Trimurti Indù.
Nei primi tempi del Cristianesimo, il primo grande pensatore Origene nel III secolo d.C. era ossessionato dalla spiegazione della Trinità Divina. Dai suoi scritti si evince chiaramente che era vicinissimo alla spiegazione corretta. Alcuni secoli dopo la sua morte, la Chiesa ufficiale etichettò come eresia alcune sue affermazioni e prevalse il concetto dei filosofi Greci di tempo “assoluto” che si è tramandato fino ad oggi.
È paradossale che la fisica moderna più avanzata dia ragione ad Origine ed ai suoi predecessori, e contraddica i filosofi Greci.
Torniamo alla percezione del tempo che scorre.
Se noi, secondo Galileo, distinguiamo diversi sottosistemi, ne studiamo la risposta a diverse sollecitazioni – e formuliamo leggi che regolano le transizioni fra stati di equilibrio.
In realtà l’intero Universo va considerato come un unicum che evolve secondo stati di quasi-equilibrio scanditi dalla sequenza dei numeri di Fibonacci – o di altre sequenze che evolvono verso il numero aureo, espresso dal Rapporto Aureo φ. Dato che φ è irrazionale (ovvero ha un numero infinito di decimali), l’Universo non può mai raggiungere l’equilibrio finale e questa ricerca continua dell’equilibrio che non viene mai raggiunto dà sostanza e percezione allo scorrere del tempo.
In effetti, se l’universo raggiungesse l’equilibrio perfetto, tutto sarebbe una palude morta, senza vita e senza tempo. Il tempo è essenziale per lo scorrere della vita. Al tempo stesso non esiste nulla nell’Universo che non invecchi fino alla morte. Ma per questo c’è un antidoto, l’autopoiesis (vedi più sotto).
La dinamica delle interazione fra “tutto ciò che esiste” nell’universo, può essere spiegata ipotizzando un meccanismo denominato SEA (Steady Exhalation and Annihilation = Esalazione ed Annichilazione Permanente) tale che un “messaggero” viene permanentemente inviato nello spazio da “tutto ciò che esiste” in ogni direzione (nel mondo α, e analogamente nel mondo γ). Il “messaggero” acquista un significato solo e soltanto quando viene catturato da un ricevitore.
È una semplice ipotesi che può però spiegare moltissime “misteriose” evidenze scientifiche osservate e non ancora spiegate
Ma c’è dell’altro. Risolvendo l’equazione della vibrazione di una corda di violino (equazione di d’Alembert) si trovano le due onde che si muovono in entrambe le direzioni lungo la corda. La medesima equazione si trova nello studio delle onde elettromagnetiche eseguito con le equazioni di Maxwell.
Nel caso delle onde elettromagnetiche le due soluzioni, sono rappresentative di due fenomeni speculari, uno nel mondo α, ed uno nel mondo γ. Si arriva così al concetto di fotone rappresentato da due spirali una avvolta nel tempo, l’altra nell’antitempo. Il fotone è fatto dunque di due spirali concatenate e percorse in senso opposto (come i visitatori nella scala di accesso/uscita dai Musei Vaticani).
Ovvero un fotone di per sé è fuori dal tempo e fuori dall’antitempo. Non ha senso parlare di velocità del fotone nel mondo β dato che nel mondo senza tempo non è possibile definire una velocità. Un fotone visto nel mondo α si muove alla massima velocità possibile, cioè a quella della luce. Similmente avviene nel mondo γ dove però la velocità del fotone è riferita all’antitempo.
Si può dimostrare che la struttura a spirale è in effetti una caratteristica condivisa su ogni scala, dal DNA fino alla galassie ed antigalassie. Questa proprietà universale si chiama “chiralità”.
E ora parliamo dello sviluppo della vita nell’Universo, forse il fenomeno più misterioso e affascinante.
Ritorniamo sul concetto di “monade”.
In ogni “monade” avvengono molti fenomeni che noi possiamo “vedere” solo grazie a quanto viene espulso per “effetto fionda”. Noi vediamo solo il risultato di un effetto “statistico”, dove tuttavia le leggi “statistiche” sono ben altre di quelle applicate a una lotteria o un “exit poll”, etc., e sono diverse per ogni tipo di “monade”.
Ogni tipo di “monade” ha la sua legge statistica.
Si possono solo intuire le leggi “statistiche” che vanno applicate allo sviluppo di “monadi”-molecole-organiche, fino alla sviluppo della vita – che sembra essere un fenomeno endemico in tutto ciò che esiste nell’Universo. La vita nell’Universo si può palesare solo in determinate condizioni che ne permettano lo sviluppo (temperatura, fonti di sostentamento etc.), ma il “meccanismo” di base è endemico e in continua evoluzione.
Una proprietà “statistica”, ripresa dalla “statistica” dei mercati finanziari, è quella dell’antifragilità.
Applicata al caso della vita ed antivita, l’antifragilità è la proprietà di un organismo di riparare i danni subiti migliorando se stesso (una ferita si rimargina e migliora la resistenza della cute, un prato tagliato ricresce più rigoglioso, etc.), fino ad arrivare al concetto di “autopoiesi”, ovvero alla capacità degli organismi viventi di generare nuove generazioni di individui che soppiantino quelli che invecchiano e muoiono evitando l’estinzione della specie anche in condizioni ambientali meno favorevoli.
Riassumendo il mondo assoluto è il mondo β, mentre il mondo α ed il mondo γ sono speculari (complessi coniugati) l’uno dell’altro. Esistono galassie con materia e vita ed antigalassie con antimateria ed antivita. L’uomo ha un ciclo di vita dell’ordine di circa 100 anni. I continenti hanno una vita dell’ordine di 100-200 Ma (milioni di anni), forse 180 Ma. Il Sistema Solare esiste da circa 4,6 Ga (miliardi di anni). La vita di una stella è dell’ordine di poco più di 90 Ga. La vita di una galassia od antigalassia è molto superiore.
Noi non possiamo vedere i confini dell’Universo, dato che nel mondo β non possono esistere confini. Ovvero, più potenziamo i nostri telescopi e più galassie ed antigalassie vediamo.
La vita e l’antivita sono endemiche in tutto l’Universo, ma possiamo vederla solo dove riesce ad uscire dalla nicchia dove può sopravvivere. Un’ipotesi suggestiva è che i defunti entrino nel mondo β … ma questo è diverso dalla discussione fisica.
Nel nostro libro trovano una soluzione possibile molti, forse la maggior parte, dei paradossi della fisica. La sfida di Madre Natura è sempre affascinante …..
Giovanni P. Gregori e Bruno G. Gregori
NB – Questo libro è una presentazione divulgativa/epistemologica delle idee originariamente espresse nel lavoro
Gregori, G.P., M.T. Hovland, B.A. Leybourne, S. Pellis, V. Straser, B.G. Gregori, G.M. Gregori, and A.R. Simonelli, 2025. Air-earth currents and a universal “law”: filamentary and spiral structures – Repetitiveness, fractality, golden ratio, fine-structure constant, antifragility and “statistics” – The origin of life, New Concepts in Global Tectonics, Journal, 3, (1): 106-225