Nicolas Poussin (Les Andelys, Normandia, 1594 - Roma, 1665) - Dance to the Music of the Time

Invecchiamo? No: È tutto solo nelle nostre teste!

di Achille De Tommaso

Le leggi della fisica funzionano in maniera simmetrica: altrettanto bene per eventi che vadano sia avanti, che indietro nel tempo. Ma allora perché sperimentiamo solo di invecchiare?

***

Sicuramente vi sarete chiesti perché invecchiamo e non restiamo giovani. Anzi, forse vi siete chiesti se sia possibile “tornare indietro”. Magari come nel film "Il curioso caso di Benjamin Button", dove Brad Pitt nasce come un uomo anziano e invecchia vivendo al contrario.

Dovrebbe essere possibile, perché, per gli scienziati, le leggi fondamentali della fisica non hanno alcuna preferenza per una direzione nel tempo, e funzionano altrettanto bene per gli eventi che vanno avanti o indietro. Eppure, nel mondo reale, il caffè si raffredda e le auto si rompono. Non importa quante volte ti guardi allo specchio, non ti vedrai mai diventare più giovane.

Ma, se le leggi della fisica sono simmetriche rispetto al tempo, allora perché sperimentiamo una realtà con la freccia del tempo permanentemente diretta dal passato al futuro?

Ebbene, iniziamo col dire che le teorie della relatività speciale e generale di Albert Einstein spiegano come la freccia del tempo - anzi il tempo stesso - sia direttamente in relazione alla natura dell'osservatore (cioè noi).

In pratica, il tempo che esiste "là fuori", quello che passa dal passato al futuro non esiste in se stesso. Ma è piuttosto una proprietà che dipende dall’osservatore.

Uno allora potrebbe dire: ”ma quindi la “realtà reale” non esiste ? E’ tutto immaginazione ?”

Non è proprio così; ma la risposta è ancora più imbarazzante. La chiave per decifrare la natura del tempo è, secondo i fisici odierni, la cosiddetta “gravità quantistica”. Durante il secolo scorso, è diventato chiaro ai fisici che il mondo della relatività (che si occupa di oggetti a grandi distanze) e il mondo della meccanica quantistica (che descrive la realtà a piccole distanze) erano incompatibili tra loro, per lo meno secondo le loro matematiche.

Diciamo che Il problema di renderli compatibili, noto nella fisica teorica come il problema della "gravità quantistica", rimane forse il più grande mistero tuttora irrisolto della scienza, nonostante gli sforzi intensi di alcune delle più grandi menti. Il tentativo è quello di unificare le quattro forze fondamentali della natura in una teoria in grado di comprendere le tre interazioni (elettromagnetica, debole e forte) descritte dal Modello Standard e quella gravitazionale descritta dalla relatività generale, arrivando, in alcuni modelli, alla cosiddetta teoria del tutto. Non si è ancora veramente arrivati alla soluzione, ma comunque ci si prova.

Vediamo la risposta “imbarazzante”: rompere il puzzle della gravità quantistica ci impone di tornare alle basi della meccanica quantistica, che rimane sconcertante per gli studenti e gli scienziati esperti, come lo era per Einstein oltre mezzo secolo fa. Forse la caratteristica più sconcertante è chiamata "collasso della funzione d'onda" (1).

Per capire il problema, consideriamo per un attimo la luce in una stanza. Il buon senso ci dice che la luce è accesa o spenta, ma non in entrambe le situazioni contemporaneamente. Tuttavia, la meccanica quantistica consente degli stati bizzarri (chiamati "intrecciati"), in cui la luce non è né accesa né spenta. Ma piuttosto in una "sovrapposizione" dei due stati, cioè sia "acceso" che "spento".

Tutte balle filosofiche ?

No, il problema “imbarazzante” è gli esperimenti confermano che esistono stati intrecciati a livello microscopico, in scala della dimensione di atomi o particelle elementari. Quindi, a quei livelli, la realtà si presenta con stati “indeterminati”.

Uno dovrebbe allora dire:”Ma se le leggi della meccanica quantistica sono universali, perché non osserviamo questi bizzarri stati intrecciati anche degli oggetti macroscopici che ci circondano? Il famoso esperimento sui gatti di Schrödinger (2) suggerirebbe che anche i gatti e le persone possono esistere in uno stato intrecciato, sovrapposto, cioè possono essere sia "vivi" che "morti" allo stesso tempo. Se è così, allora perché i gatti della vita reale sembrano sempre vivi oppure sempre morti?

La risposta, come suggerito dai padri fondatori della meccanica quantistica, si chiama appunto "collasso della funzione d'onda" o "decoerenza". La luce diventa permanentemente accesa o spenta - o il gatto di Schrödinger vivo o morto - quando noi, l'osservatore, misuriamo il suo stato.

Il fisico Pascual Jordan, che ha lavorato con il guru dei quanti Niels Bohr a Copenaghen negli anni '20, arrivò a dire: "le osservazioni non solo disturbano ciò che deve essere misurato, ma lo producono ... La nostra osservazione costringe ( una particella quantistica) ad assumere una posizione definita". In altre parole, Jordan affermava: "noi stessi produciamo i risultati delle misurazioni".

Se così fosse, la realtà oggettiva sembrerebbe non esistere. E arriveremmo al punto di dover ammettere che la coscienza può modificare la realtà. Nel 2016, Adrian Kent dell'Università di Cambridge nel Regno Unito, uno dei "filosofi quantistici" più rispettati, ha ipotizzato che la coscienza potrebbe alterare il comportamento dei sistemi quantistici in modi sottili ma rilevabili. Ma lo stesso Kent andava cauto su queste ipotesi.

Financo il collaboratore di Einstein (Einstein era scettico e diceva: ”volete dirmi che la Luna non esiste se io non la guardo ?”), John Wheeler sostenne che il tempo stesso emerge a causa di una decoerenza della funzione d'onda che descrive l'universo soggetto alle leggi della gravità quantistica. E quindi dava spiegazioni dei fatti matematicamente rigorose e scientificamente inconfutabili.

Però l’uomo della strada è scettico, continuando a vedere gatti, o completamente vivi, o completamente morti; e il tempo che, inesorabilmente, scorre sempre in una direzione. C’è qualcosa che non convince: le proprietà intrinseche della gravità quantistica e della materia da sole non possono spiegare l'enorme efficacia sperimentale dell'emergere del tempo come lo vediamo noi, nel nostro ordinario mondo macroscopico quotidiano. E’ necessario forse includere qualcosa che ci siamo finora dimenticati quando parliamo dell’ osservatore, che modifica il tempo.

Forse c’è qualche “proprietà dell’osservatore che abbiamo trascurato”.

Veniamo all’invecchiamento:

Per anni i fisici hanno saputo che le leggi di Newton, le equazioni di Einstein e persino quelle della teoria quantistica sono tutte simmetriche nel tempo. Per altro, molti scienziati si sono chiesti se il tempo esista. In effetti, le teorie della relatività di Einstein suggeriscono non solo che non esiste un singolo momento speciale, ma che tutti i momenti sono ugualmente reali.

Viene suggerito, quindi, (e qui sta la grande novità) che l'emergere della freccia del tempo sia legato alla capacità degli osservatori di conservare le informazioni sugli eventi vissuti (4). È legato alle proprietà dell'osservatore, e in particolare al modo in cui egli elabora e ricorda le informazioni.

In fin dei conti: è legato alla loro memoria.

La risposta potrebbe essere quindi che noi osservatori abbiamo memoria, e possiamo solo ricordare eventi che abbiamo osservato in passato. Se il tempo andasse all’indietro, ossia, se io dovessi passare da un momento futuro ad uno passato, la mia memoria dovrebbe cancellarsi, altrimenti sarei in grado di modificare l’universo. Le traiettorie meccaniche quantistiche "future to past", se esistono, sono quindi associate alla cancellazione della memoria, In altre parole, se sperimentassimo il futuro, non saremmo comunque in grado di memorizzare i ricordi di tale processo. Non puoi tornare indietro nel tempo senza che queste informazioni vengano cancellate dal tuo cervello. Al contrario, se vivi il futuro usando la solita via "passato> presente> futuro", accumuli ricordi.

Pertanto, un osservatore "senza cervello", cioè un osservatore senza la capacità di memorizzare gli eventi osservati, non sperimenta l’invecchiare. Fermatevi un momento a ragionare: perché pensate di stare invecchiando? Ma perché vi ricordate come eravate ieri, il mese scorso, quando eravate giovani, quando non avevate i dolori reumatici. Se d’improvviso perdeste la memoria di com’eravate, non potreste, in un determinato istante pensare che state invecchiando. (intendiamoci: invecchiereste, ma senza saperlo…).

Invecchiare, veramente, è tutto nella nostra testa.

1. https://physics.stackexchange.com/questions/35328/why-does-observation-collapse-the-wave-function
2. https://it.wikipedia.org/wiki/Paradosso_del_gatto_di_Schr%C3%B6dinger
3. Per approfondire un po’ la questione del “tempo legato alla percezione”, vi passo questo interessante articolo di G J Whitrow (che ha scritto anche “The Natural Phylosophy of Time”, libro molto bello !).https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.2350903?class=pdf&journalCode=pte
4. https://bigthink.com/paul-ratner/time-is-created-by-the-observer-argues-new-research