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Il concetto di tempo in Fisica PDF Stampa E-mail
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Scritto da Maria Rispoli   
Lunedì 21 Marzo 2011 08:41

Tutte le nostre esperienze si collocano nello spazio e nel tempo. Infatti Kant arriva a postulare che lo spazio ed il tempo siano categorie della mente definite a priori e non derivate dall'esperienza.

La nostra percezione dei fenomeni naturali sarebbe soggetta allo spazio ed al tempo in quanto modalità di funzionamento del cervello e non in relazione ad una evoluzione concettuale delle esperienze.

Il carattere assoluto di queste categorie ne deriva di conseguenza. Una prima difficoltà consiste nel concetto di tempo che scorre per sempre all'infinito, già S. Agostino notava il paradosso che esiste tra l'istante presente infinitesimo e un tempo che non ha fine. S. Agostino, seguendo il filo di una tale argomentazione, arrivava a sostenere che la realtà è fuori dal tempo, il tempo non esiste è solo una nostra percezione.

Il tempo sarebbe una proprietà dell'universo e prima dell'inizio dell'universo il tempo non esisteva.

Il nostro modo di costruire concetti si basa su azioni che possiamo effettuare e sulle possibilità percettive tipiche della nostra struttura. L'evoluzione dei nostri concetti e l'astrazione dai dati sensibili avviene ancor prima della formulazione linguistica degli stessi.

La nostra struttura biologica è determinante per la formazione di concetti complessi e relative costanti conservative.

La speculazione razionale procede faticosamente da questi vincoli strutturali per costruire teorie astratte.

La misura del tempo

L'unità di misura standard del Sistema Internazionale è il secondo. In base ad esso sono definite misure più ampie come il minuto, l'ora, il giorno, il mese, l'anno, il decennio, il secolo ed il millennio. Il tempo può essere misurato, esattamente come le altre dimensioni fisiche. Gli strumenti per la misurazione del tempo sono chiamati orologi. Orologi molto accurati, vengono detti cronometri. I migliori orologi disponibili sono gli orologi atomici.

  

Esistono svariate scale temporali continue di utilizzo corrente: il tempo universale, il tempo atomico internazionale (TAI), che è la base per le altre scale, il tempo universale coordinato (UTC), che è lo standard per l'orario civile, il tempo terrestre (TT), ecc. L'umanità ha inventato i calendari per tenere traccia del passaggio di giorni, settimane, mesi e anni.

Sistema internazionale

Il Sistema Internazionale di unità di misura (abbreviato in SI) è il più diffuso tra i sistemi di unità di misura. Assieme al "sistema cgs", viene spesso indicato come sistema metrico, soprattutto nei paesi anglosassoni. Evoluzione di un preesistente "sistema Giorgi" o "sistema MKS?". Le unità del sistema SI vengono stabilite da una conferenza internazionale organizzata dall'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure. Il sistema SI è stato adottato nel 1960, e l'ultima modifica è del 1971.

Il sistema SI è basato su sette unità fondamentali, con le quali vengono definite le unità derivate. Il sistema SI inoltre definisce un numero di prefissi da combinare alle unità di misura, per definire multipli e sottomultipli.

  • I simboli sono scritti in minuscolo, ad eccezione di quelli in cui l'unità di misura è eponima o deriva dal nome di una persona. Ad esempio il simbolo SI della pressione, dedicato a Blaise Pascal, è Pa, mentre l'unità di misura viene scritta pascal. L'unica eccezione è permessa per il litro dove è accettabile sia la l che la L.
  • È preferibile non usare il corsivo o il grassetto per i simboli, in modo da differenziarli dalle variabili matematiche e fisiche (ad esempio, m per la massa, l per la lunghezza).
  • Inserire uno spazio tra i numeri e i simboli: 2,21 kg, 7,3·102 m2
  • il sistema SI usa gli spazi per separare le cifre intere in gruppi di tre. Ad esempio 1 000 000 o 342 142 (contrariamente alle virgole e ai punti usati in altri sistemi: 1,000,000 o 1.000.000).
  • il sistema SI usa la virgola come separatore tra i numeri interi e quelli decimali come in "24,51". Nel 1997 ha concesso la possibilità di usare il punto, ma solo per i testi il cui linguaggio principale è l'inglese.

Il sistema SI viene usato in ogni nazione, e in alcune di esse il suo uso è obbligatorio.

 

Unità di misura fondamentali

Quantità fisica

Simbolo della quantità fisica

Nome dell'unità SI

Simbolo dell'unità SI

lunghezza

l

metro

m

massa

m

chilogrammo

kg

tempo

t

secondo

s

corrente elettrica

I

Ampere

A

temperatura termodinamica

T

Kelvin

K

quantità di sostanza

n

mole

mol

intensità luminosa

I

candela

cd

 Unità di misura derivate

Quantità fisica

Nome dell'unità SI

Simbolo dell'unità SI

Equivalenza in termini di unità fondamentali SI

Nomi e simboli speciali

frequenza

hertz

Hz

s-1

 

forza

newton

N

kg * m * s-2

 

pressione,

stress

pascal

Pa

N* m-2

= kg * m-1 * s-2

energia,

lavoro

joule

J

N * m

= kg * m2 * s-2

potenza, flusso radiante

watt

W

J * s-1

= kg * m2 * s-3

carica elettrica

coulomb

C

A * s

 

potenziale elettrico,

forza elettromotrice

volt

V

J * C-1

= kg * m2 * s-3 * A-1

resistenza elettrica

ohm

?

V * A-1

= kg * m2 * s-3 * A-2

conduttanza elettrica

siemens

S

A * V-1

= kg-1 * m-2 * s3 * A2

capacità elettrica

farad

F

CV-1

= kg-1 * m-2 * s4 * A2

induzione magnetica

tesla

T

V * s * m-2

= kg * s-2 * A-1

flusso magnetico

weber

Wb

V * s

= kg * m2 * s-2 * A-1

induttanza

henry

H

Vs * A-1

= kg * m2 * s-2 * A-2

temperatura

grado Celsius

°C

K

 

angolo piano

radiante

rad

1

= m * m-1

angolo solido

steradiante

sr

1

= m2 * m-2

flusso luminoso

lumen

lm

cd * SI*

 

illuminamento

lux

lx

cd * sr * m-2

 

attività (di un radionuclide)

becquerel

Bq

s-1

 

dose assorbita

gray

Gy

J * kg-1

= m2 * s-2

dose equivalente

sievert

Sv

J * kg-1

= m2 * s-2

attività catalitica

katal

kat

mol * s-1

 

Altre Quantità

area

 

 

m2

 

volume

 

 

m3

 

velocità

 

 

m * s-1

 

velocità angolare

 

 

s-1, rad * s-1

 

accelerazione

 

 

m * s-2

 

momento torcente

 

 

N * m

= m2 * kg * s-2

numero d'onda

 

 

m-1

 

densità

 

 

kg * m-3

 

volume specifico

 

 

m3 * kg-1

 

Quantità di sostanza (concentrazione)

 

 

mol * m-3

 

volume molare

 

 

m3 * mol-1

 

capacità termica, entropia

 

 

J * K-1

= m2 * kg * s-2  * K-1

calore specifico molare,

entropia molare

 

 

J * K-1 * mol-1

= m2 * kg * s-2  * K-1 * mol-1

calore specifico, entropia specifica

 

 

J * K-1 * kg-1

= m2 * s-2  * K-1

energia molare

 

 

J * mol-1

= m2 * kg * s-2  * mol-1

energia specifica

 

 

J * kg-1

= m2 * s-2

densità di energia

 

 

J * m-3

= m-1 * kg * s-2

tensione superficiale

 

 

N * m-1 =

J * m-2

= kg * s-2

densità di flusso calorico, irradianza

 

 

W * m-2

= kg * s-3

conduttività termica

 

 

W * m-1 *  K-1

= m * kg * s-3  * K-1

viscosità cinematica, coefficente di diffusione

 

 

m2 * s-1

 

viscosità dinamica

 

 

N * s * m-2 =

Pa * s

= m-1 * kg * s-1

densità di carica elettrica

 

 

C * m-3

= m-3 *s  * A

densità di corrente elettrica

 

 

A * m-2

 

conduttività elettrica

 

 

S * m-1

= m-3 * kg-1 * s3  * A2

conduttività molare

 

 

S * m2 * mol-1

= mol-1 * kg-1 * s3  * A2

permittività

 

 

F * m-1

= m-3 * kg-1 * s4  * A2

permeabilità

 

 

H * m-1

= m * kg * s-2  * A-2

forza del campo elettrico

 

 

V * m-1

= m * kg * s-3  * A-1

forza del campo magnetico

 

 

A * m-1

 

luminanza

 

 

cd * m-2

 

esposizione (raggi X e gamma)

 

 

C * kg-1

= kg-1 * s  * A

tasso di dose assorbita

 

 

Gy * s-1

= m2 * s-3

Prefissi

Prefisso

Simbolo

Fattore

yotta-

Y-

1024

zetta-

Z-

1021

exa-

E-

1018

peta-

P-

1015

tera-

T-

1012

giga-

G-

109

mega-

M-

106

chilo-

k-

103

etto-

h-

102

deca-

da-

101

deci-

d-

10-1

centi-

c-

10-2

milli-

m-

10-3

micro-

µ

10-6

nano-

n-

10-9

pico-

p-

10-12

femto-

f-

10-15

atto-

a-

10-18

zepto-

z-

10-21

yopto-

y-

10-24

 

Equazioni della Meccanica Newtoniana

I fisici molto più pragmaticamente hanno introdotto il tempo nelle loro equazioni sulla base di alcune considerazioni pratiche. Una prima osservazione consiste nel fatto che possiamo costruire orologi, ovvero misurare il tempo.

Così come possiamo misurare lo spazio tramite il confronto con un metro campione, altrettanto possiamo misurare il tempo utilizzando un orologio.

Gli orologi sono costruiti sulla base di movimenti campione, per esempio la rotazione della Terra su se stessa, oppure l'oscillazione periodica di un pendolo, oppure fenomeni di microscillazioni di cristalli.

Un tipo particolare di orologio è basato sull'emissione radioattiva di particelle instabili, nonostante che il processo di emissione sia casuale, il tempo di vita media presenta una notevole uniformità. In particolare, nella maggioranza dei casi misuriamo il tempo sulla base di un evento che si ripete con regolarità.

Quando su un corpo non agisce alcuna forza esso persiste nel suo movimento rettilineo uniforme.

Una legge fisica è per esempio:

x = v * t

 lo spazio percorso è proporzionale al tempo trascorso moltiplicato per la velocità.

  

Questa equazione lega, nel moto rettilineo uniforme, lo spazio il tempo e la velocità.

Il fatto notevole è che esiste una costante universale che è la velocità della luce nel vuoto.

Tra spazio, tempo e velocità sembrerebbe che la velocità e non il tempo ne lo spazio, sia assoluta, cioè possegga un carattere più universale.

 

Rappresentazione del tempo con un numero

Rappresentare il tempo con un numero, nelle equazioni della fisica, permette una prima generalizzazione: tale numero può essere un numero reale. Questo implica la continuità del tempo così rappresentato.

Un numero reale può rappresentare un tempo infinitesimo. In realtà il tempo potrebbe essere quantizzato, cioè presentarsi in quantità piccole ma indivisibili.

Una seconda generalizzazione consiste nel fatto che un numero reale può essere negativo, da cui la possibilità di invertire il senso del tempo.

Infatti le equazioni fisiche possono essere invertite nel senso del tempo e rimanere invarianti.

In questa rappresentazione nulla vieta di andare a ritroso nel tempo.

  

Possiamo infatti far scorrere un filmato all'indietro, se il filmato mostra il moto di un corpo in un campo gravitazionale, come per esempio la traiettoria di una palla di cannone, osserveremo un moto conforme alle previsioni delle leggi del moto.

Chiunque riconoscerebbe che il moto è invertito nel caso in cui il soggetto del filmato fosse un gas in espansione, in questo caso il senso del tempo appare più determinato.
  

Non si può tornare indietro nel tempo

Esiste una ragione per cui non è possibile invertire il senso del tempo in fisica: la legge di crescita indefinita dell'entropia.

  

Questa legge proviene dalla termodinamica e afferma che un sistema fisico evolverà nel senso di maggior disordine.

In particolare un sistema fisico tenderà ad occupare indistintamente tutti gli stati possibili compatibilmente con la disponibilità di energia. Questa legge fa supporre che il tempo abbia avuto un inizio, infatti se l'età dell'universo fosse infinita noi dovremmo trovarci in una situazione completamente uniforme ed indifferenziata.

In presenza di un fortissimo campo gravitazionale questa legge dell'entropia crescente sembra cessare di essere valida.

All'interno di un buco nero si ha un decremento dell'entropia.

L'aumento col tempo del disordine o dell'entropia è un esempio della freccia del tempo, qualcosa che distingue il passato dal futuro, dando al tempo una direzione ben precisa.

Esistono almeno tre frecce del tempo diverse:

  • la freccia del tempo termodinamica; la direzione del tempo in cui aumenta il disordine o l'entropia;
  • la freccia del tempo psicologica; la direzione in cui ricordiamo il passato e non il futuro;
  • la freccia del tempo cosmologica; la direzione del tempo in cui l'universo si sta espandendo anziché contraendo.
     

Il tempo nell’ingegneria e nella fisica applicata

In fisica, il tempo è definito come distanza tra gli eventi lungo il quarto asse dello spazio-tempo.

La relatività speciale mostrò che il tempo non può essere compreso se non come una parte dello spazio-tempo, una combinazione di spazio e tempo. La distanza tra gli eventi dipende dalla velocità relativa dell'osservatore rispetto ad essi.

 

La Relatività Generale modificò ulteriormente la nozione di tempo introducendo l'idea di uno spazio-tempo curvo. Un'importante unità di misura del tempo in fisica teorica è il tempo di Planck.
 

 

Il tempo nella filosofia e nella fisica teorica

Importanti questioni filosofiche sul tempo comprendono:

 

·         Il tempo è assoluto o meramente relazionale?

·         Il tempo senza cambiamento è concettualmente impossibile?

·         Il tempo scorre, oppure l'idea di passato, presente e futuro è completamente soggettiva, descrittiva solo di un inganno dei nostri sensi?

 

Il paradosso di Zenone sfidò in modo sostanziale il concetto di tempo dell'antichità, e fu di aiuto nel motivare lo sviluppo del calcolo.

Un motivo di contesa tra Newton e Leibniz riguardava la questione del tempo assoluto: il primo credeva che il tempo fosse, come lo spazio, un contenitore di eventi, mentre il secondo riteneva che il tempo, come lo spazio, fossero un apparato concettuale che descriveva le interrelazioni tra gli eventi. Ellis McTaggart credeva, in modo abbastanza eccentrico e sulle basi di un'argomentazione debole, che il tempo e il cambiamento fossero illusioni. Parmenide (di cui Zenone era un seguace) aveva una convinzione simile, basata su argomenti altrettanto deboli ma più interessanti.

La teoria della relatività di Einstein collegava il tempo e lo spazio nello spazio-tempo in una maniera che aveva anche conseguenze filosofiche, rendendo più credibile l'idea di tempo bloccato, e di conseguenza influenzando i concetti di libero arbitrio e causalità.

  

L'ingegnere J.W.Dunne sviluppò una teoria del tempo dove considerava la nostra percezione del tempo similarmente alle note suonate su un piano. Avendo avuto un numero di sogni premonitori, decise di tenere traccia dei suoi sogni e trovò che contenevano eventi passati e futuri in quantità equivalenti. Da questo concluse che nei sogni riusciamo a sfuggire al tempo lineare. Pubblicò le sue idee in An Experiment with Time del 1927, cui fecero seguito altri libri.

La percezione del tempo

A volte si percepisce il passare del tempo come più rapido ("il tempo vola"), significando che la durata appare inferiore a quanto è in realtà; al contrario accade anche di percepire il passare del tempo come più lento ("non finisce mai").

  

Il primo caso viene associato a situazioni piacevoli, o di grande occupazione, mentre il secondo si applica a situazioni meno interessanti o di attesa (noia). Inoltre sembra che il tempo passi più in fretta quando si dorme.

 

Tempo psicologico e tempo della fisica

Il primo e più grosso problema è quello del rapporto tra il tempo della fisica (detto anche obiettivo, o reale) e quello della psicologia (detto anche soggettivo, o fenomenico). Quasi tutta la psicologia del tempo che conosco, a parte alcune notevolissime eccezioni (Husserl 1992, Minkowski 1971, Michotte 1962, Jaques 1988), parte dal presupposto che soltanto il tempo della fisica è reale, che il tempo soggettivo è una "brutta copia" di quello oggettivo, e che il compito della psicologia è quello di individuare le regole di trasformazione dal tempo oggettivo a quello oggettivo.

Innanzitutto, nessuno è in grado di dire che cos'è il tempo: nell'intera storia del pensiero umano si sono messe in luce due concezioni contrapposte e inconciliabili. Da un lato ci sono quelli che ritengono il tempo un fatto di natura (Pitagora, Aristotele, Newton; nel numero rientra anche Kant), ragion per cui il soggetto sarebbe lo spettatore immobile di un divenire esterno che è il solo reale (Eraclito).

Dall'altro lato ci sono quelli che ritengono il tempo un fatto dello spirito (Plotino, Agostino, Husserl), ragion per cui il soggetto sarebbe, per così dire, l'esploratore di un mondo sostanzialmente immobile (Parmenide). Dice Ricoeur (1988) che ciascuna di queste due concezioni non riesce ad "occultare" l'altra, nel senso che il paradigma scelto per spiegare i fatti riesce soltanto a chiarire una parte di essi, e che i fatti residui sono invece spiegati dall'altra.

La situazione viene esemplificata bene da Aristotele, il quale, dopo aver definito il tempo come «il numero del movimento, secondo il prima e il poi» (Physica, 219b), constata che «se non si ammette l'esistenza del numerante, il numerabile non può esistere, e di conseguenza neppure il numero ci sarà» (223a). Il che è come dire che il tempo non esiste, se non c'è un soggetto a percepirlo.

In secondo luogo, il tempo della fisica non è una realtà, ma un'astrazione. Dice testualmente Newton:

«Noi non possiamo misurare il tempo se non per mezzo di un moto locale uniforme, ed inoltre soltanto quantità della stessa specie possono essere messe a confronto, come anche le loro velocità di incremento o di diminuzione. Per queste ragioni, da qui in avanti, io non avrò alcun riguardo per il tempo, in senso formale [esperito], ma tra le quantità prese in esame che sono della stessa specie, supporrò che una di esse aumenti con flusso uniforme: le altre possono fare riferimento a questa come se fosse essa il tempo, e per analogia non sarebbe improprio conferire ad essa il nome "tempo". E pertanto, ogni volta che da qui in avanti voi incontrerete la parola "tempo" (dato che per amor di chiarezza e distinzione l'ho introdotta di tanto in tanto nel mio testo), con tale termine non si dovrà intendere il tempo in senso formale (esperito], ma una qualche altra quantità per mezzo del cui aumento, o flusso uniforme, il tempo viene rappresentato e misurato.» (Whiteside 1969, p. 73; Bellone 1994, p. 53).

Il tempo della fisica è dunque un'astrazione compiuta sul tempo dell'esperienza diretta, e non ha senso confrontare l'esperienza diretta (l'unica che possediamo senza mediazioni) con una variabile fisica scelta senz'altra giustificazione che quella di una analogia. Bisogna rendersi conto che tutti i concetti della fisica nascono dall'esperienza diretta (come quelli di massa, velocità, accelerazione, eccetera), ma sono "formattati" per spiegare i fenomeni fisici, che sono soltanto una parte di quelli dell'esperienza diretta. Il tempo dell'esperienza diretta (quello di cui si occupano gli psicologi) viene trasformato o stiracchiato in tutte le direzioni, a seconda dell'uso: basti pensare a quello che ne hanno fatto Einstein, Planck e Feynman.

In terzo luogo, e qui scendiamo sul terreno della psicologia sperimentale, al tempo non si possono applicare le consuete procedure psicofisiche. In psicofisica si studiano le relazioni tra gli stimoli e le sensazioni, onde i colori vengono rapportati alle radiazioni elettromagnetiche, i suoni alle onde di pressione esercitata sul timpano, gli odori alle strutture delle molecole delle sostanze volatili, eccetera. Ma la sensazione di simultaneità o di durata non può essere riferita ad una "cosa" come gli stimoli anzidetti, semplicemente perché il tempo non è uno stimolo, ma un modo di specificare le relazioni che esistono tra gli elementi fisici che formano lo stimolo.

In quarto ed ultimo luogo ci sono i fatti. Se noi insistiamo a voler analizzare le esperienze temporali con la nozione di tempo propria della fisica, incorriamo in paradossi insopportabili. Esporrò perciò alcuni di tali fatti, scegliendoli tra quelli che ho personalmente indagato, al duplice scopo di illustrare la complessità dei problemi che gli psicologi devono affrontare, e di mostrare almeno qualche differenza tra il tempo fenomenico (psicologico, dell'esperienza diretta) ed il tempo dei processi fisici.

Il determinismo delle legge fisiche

Le leggi fisiche determinano il movimento dei corpi con grande precisione. Noi interpretiamo gli eventi in termini di causa ed effetto. Causa ed effetto hanno luogo nel tempo: la causa precede l'effetto. Passato e futuro sembrano completamente determinati da leggi fisiche.

È possibile prevedere con grande precisione il moto futuro di una palla di cannone.

Prima della meccanica quantistica le equazioni della fisica delineavano un universo completamente prevedibile nella sua evoluzione temporale. Era un problema di calcolo e non di principio poter prevedere il futuro.

Prima del XX secolo era opinione diffusa che l'universo fosse statico. Oggi sappiamo che è impossibile avere un modello statico infinito dell'universo in presenza di gravitazione.

Vi sono tre teorie che hanno modificato questa visione del mondo:

  • la teoria della relatività ristretta
  • la teoria della relatività generale
  • la teoria quantistica.

La teoria della relatività ristretta

La scoperta della invarianza della velocità della luce per trasformazioni da sistemi di riferimento diversi, ha portato alla costruzione di una teoria in cui il tempo non è più assoluto.

Ogni osservatore avrebbe un proprio tempo relativo indipendente. Secondo tale teoria due gemelli uno sulla terra ed uno su un'astronave invecchierebbero in maniera diversa, in particolare quello in viaggio vedrebbe scorrere il proprio tempo più lentamente.

Gli orologi di un sistema di riferimento in moto rallentano, in particolare il tempo per un viaggiatore alla velocità della luce sarebbe fermo. Il concetto di simultaneità di eventi assume un nuovo significato. In particolare il tempo presente non è più infinitesimo ma finito e dipendente dalla velocità della luce.

Se osserviamo il sole vediamo la luce emessa 8 minuti fa e non possiamo interagire col sole se non dopo otto minuti.

La teoria della relatività generale

In questa teoria la gravità viene interpretata come curvatura dello spazio e del tempo.

Il tempo e lo spazio sarebbero soggetti alla presenza di masse gravitazionali, i corpi tenderebbero a muoversi in linea retta ma essendo la struttura dello spazio-tempo incurvata le traiettorie stesse risulterebbero curve.

La teoria prevede un universo in espansione, ed inoltre delle singolarità nello spazio-tempo, i buchi neri. Un buco nero è una concentrazione enorme di massa in un punto da cui nemmeno la luce può sfuggire. L'universo sarebbe finito ma senza confini incurvato su sé stesso dal campo gravitazionale. Il tempo e lo spazio si fondono in un unico spazio-tempo che può essere incurvato dalla presenza di forze gravitazionali.
 

La teoria quantistica

La teoria quantistica introduce una intrinseca imprevedibilità nelle leggi fisiche. Il moto di un elettrone non è più descrivibile con il concetto di traiettoria. Le equazioni sono ancora determinate nel tempo ma un oggetto fisico non può più essere descritto con un'unica storia: occorrono infinite  storie tutte compatibili per descrivere il moto di un oggetto.

Un tipico paradosso che ne scaturisce e ben descritto dal famoso esperimento del gatto di Schrodinger.

Si mette un gatto in una scatola in cui del cianuro può essere liberato da un evento subatomico come l'emissione radioattiva di una particella: soggetta ad una certa probabilità. Fintanto che non si apre la scatola il gatto si trova in due storie descritte deterministicamente dalle equazioni della meccanica quantistica in una storia il gatto è morto, in un'altra coesistente il gatto è vivo. Per cui si può pensare che il gatto sia contemporaneamente vivo e morto.

L'osservatore con il suo intervento di misura, aprendo la scatola, fa collassare lo stato misto vivo-morto in uno stato definito: il gatto è vivo oppure è morto.

Tutto ciò fa pensare che potrebbe esserci un'azione da parte della consapevolezza umana su stati fisici della materia.

L'operazione di misura determina un processo irreversibile sullo stato fisico che fornisce una direzione al tempo. Per evitare il coinvolgimento dell'osservatore nei processi di misura alcuni hanno postulato la coesistenza di infiniti universi.

Il principio di indeterminazione della meccanica quantistica afferma che non è possibile conoscere contemporaneamente la velocità e la posizione di una particella, o anche dell'energia e del tempo.

Una particella assolutamente ferma potrebbe essere ovunque nell'universo. Per un istante infinitesimo una particella può prendere a prestito una quantità infinita di energia.
 

 I buchi neri

All'interno dei buchi neri avvengono fenomeni piuttosto strani. In particolare la legge della crescita dell'entropia inverte il proprio senso, avviene una crescita della negentropia.

In un buco nero è presente una singolarità dello spazio-tempo. Per ragioni quantistiche un buco nero potrebbe evaporare e trasformarsi in un buco bianco.

La materia in un buco nero finisce in un universo neonato, un piccolo universo staccato dal nostro ma a cui potrebbe congiungersi.

  

Alcuni hanno postulato che l'elettrone possa essere un minuscolo buco nero. All'interno dell'elettrone vi sarebbe luce soggetta ad negentropia crescente, ovvero luce che si autorganizza.

Un astronauta che cadesse in un buco nero vedrebbe il proprio tempo rallentare fino a fermarsi.

L'origine dell'universo

La teoria della relatività generale prevede che l'universo abbia avuto origine: il big - ben primordiale. Osservazioni sul moto delle galassie confermano una tale previsione. Al momento del big - ben tempo e spazio hanno avuto origine e con essi tutte le particelle che costituiscono il nostro universo.

Il tempo avrebbe avuto perciò un inizio. Questa singolarità determina un limite per le leggi fisiche che non sarebbero più valide a tale istante.
 

 Il tempo immaginario

Una ulteriore generalizzazione consiste nel rappresentare il tempo con un numero complesso: parte reale e parte immaginaria.

Utilizzando il tempo immaginario è possibile eliminare le singolarità previste dalla relatività generale. Il tempo immaginario ci consente di costruire una teoria consistente ed elegante sulla natura dell'universo.

Utilizzando un tempo immaginario la distinzione fra tempo e spazio scompare completamente.

Utilizzando il tempo immaginario il big - bang non sarebbe altro che un punto di un universo curvo, analogamente al polo nord della terra solo con due dimensioni aggiuntive.

In questo caso le leggi della fisica continuerebbero ad essere valide anche nell'istante iniziale dell'universo.

Quando si combina la relatività generale con il principio di indeterminazione della meccanica quantistica, tanto lo spazio quanto il tempo possono essere finiti ma illimitati.

Usando il tempo immaginario, ovvero uno spazio-tempo euclideo in cui la direzione del tempo è sullo stesso piano delle direzioni nello spazio, c'è la possibilità che lo spazio-tempo sia finito e che nondimeno non abbia alcuna singolarità che ne formi un confine o un bordo; analogamente alla superficie della Terra.

Il tempo immaginario è forse più reale di quanto possiamo immaginare.

Ultimo aggiornamento Lunedì 21 Marzo 2011 23:13
 

Commenti  

 
#1 Michele 2015-08-27 10:08
Trovo l'articolo interessante, una sintesi che permette al lettore di farsi una degli studi sul tempo compiuti ad oggi. Io non mi trovo in linea con il concetto di tempo (spazio-tempo).

Mi sono permesso di linkare questo articolo, per dare una visione completa del “tempo”
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