Sezione 6 :  Il “tempo” e la “fisica”

La nozione di “tempo” newtoniana (implicitamente) ancora usata dai fisici, e cioè quella basata sulla misura di eventi paragonandoli ad altri apparentemente ricorrenti, e ancora implicitamente ma realmente inculcata nel subconscio dei nostri contemporanei, non ha più la sua ragione di essere fin dall’invenzione della teoria della relatività ristretta un secolo fa e non può essere, per via della sua natura di costrutto,  il fondamento di ricerca sulle cause in quanto tali.

Molto pochi sono ormai coloro che, coscienti dell’inconsistenza della nozione di tempo in quanto realtà oggettiva, siano ancora convinti che sia possibile fare un discorso causale fondato sulla successione temporale: le correlazioni possono essere osservate tra avvenimenti, ma le catene causali in quanto tali sfuggono  ad una propria razionale fondazione della loro esistenza sulla sola base di considerazioni temporali.

Ma, ormai, non solo la causalità in quanto deducibile dal discorso scientifico è definitivamente rimessa in causa sul piano epistemologico affossando definitivamente le ultime pretese dell’illuminismo, ma anche la nozione stessa di tempo appare ai fisici alla punta di questa riflessione in materia come essendo una sovrastruttura concettuale di cui il fisico stesso non ha per forza bisogno ( cf. “Le Scienze”, n. 504, agosto 2010, pp. 57-63)  per descrivere il reale.

E per chi pensasse ancora che c’è assolutamente bisogno della variabile “tempo” per esprimere le equazioni di moto della fisica, gli consigliamo di ricredersi, in quanto è possibile esprimere lo stato iniziale e lo stato finale e la traiettoria nello spazio di fase che li relaziona tra di loro basandosi sul principio di minima azione e senza aver bisogno di ricorrere alle equazioni differenziali basate su intervalli di tempo: questo non è una scoperta di questo secolo, di Rovelli, De Wick o Barbour ma era il modo che già aveva, ad esempio, Torricelli per calcolare la velocità finale di una massa in moto uniformemente accelerato, senza fare riferimento all’intervallo di tempo intercorso tra gli stati iniziale e finale del moto presi in considerazione.

Infatti, per misurare un cambiamento, ad esempio un movimento, invece di usare di una nozione astratta come il tempo in quanto definito come il rapporto che esisterebbe tra il numero di volte che un cambiamento sufficientemente regolare nella sua ricorrenza si ripete mentre un altro cambiamento ha luogo (e.g. il numero di battiti del pendolo che hanno luogo durante il cambiamento di un recipiente d’acqua da una temperatura a 0°C ad una di 100°C ) , si può descrivere senza perdita alcuna di informazione la stessa dinamica senza badare ad alcun orologio ma utilizzare per misurare il moto, non tanto la posizione di un mobile in tempi differenti quanto le velocità stesse dello stesso mobile, velocità che possono essere misurate senza l’uso di nessun movimento ricorrente ad esempio definendole come il rapporto che esiste tra la distanza percorsa durante tale cambiamento paragonata alla distanza percorsa da un altro cambiamento che si sa muoversi in modo sufficientemente costante (e.g. la velocità del riscaldamento dello stesso recipiente d’acqua di cui sopra è sei volte inferiore a quella che ho abitualmente quando torno a casa a piedi dal lavoro).

Per i fisici è cosa usuale passare da una dinamica descritta con il parametro tempo ad un’altra senza tale parametro e viceversa e senza perdita di informazione usando di quel che si chiama la trasformata di Legendre : tutta la dinamica del sistema fisico è descritta dalla somma lungo tutta la traiettoria del sistema ( a scanso di ogni nozione temporale) della differenza tra l’energia cinetica e l’energia potenziale, somma che si chiama “Azione”  e che dipende dalla posizione dei mobili del sistema considerato e dalle loro velocità in ogni punto della loro traiettoria spaziale: quantità di “azione” alla quale si impone di essere quanto piccola quanto possibile (principio di minima azione).

Un mobile qualunque non cambia velocità con il passar del tempo (una roccia in un campo non si muoverà mai a causa del passar del tempo) ma con il cambiamento della relazione tra la sua energia cinetica e quella potenziale : se ad esempio consideriamo una carrozzella all’inizio del suo percorso alle montagne russe della fiera del villaggio quando si trova al suo punto il più alto essa ha una velocità zero, energia cinetica zero ma molta energia potenziale visto che si trova al punto il più alto; quando, poi, è rilasciata incomincia a scendere giù e la sua velocità e energia cinetica aumentano in funzione dell’energia potenziale perduta per poi, una volta raggiunto il punto il più basso, riacquistare quota e energia potenziale ma, adesso, perdendo velocità e energia cinetica fino al prossimo punto più alto. Tutta la dinamica del cambiamento è perfettamente descritta da questi due dati e dall’imposizione del principio di minima azione, in questo caso anche costretto dalle rotaie delle montagne russe considerate.

Questa dualità delle rappresentazioni matematiche in fisica è ancora più evidente nelle rappresentazioni della meccanica quantistica dove si considerano funzioni d’onda spazio-temporali oppure funzioni d’onda velocità [N.B.:quantità di moto, più precisamente, che può essere differente dalla velocità in quanto tale, quando in presenza di potenziali vettoriali come quelli elettromagnetici o altri] – energia e dove si passa da una rappresentazione all’altra con una trasformata di Fourier: ovviamente il fatto che si utilizzi una trasformata di Fourier tra le due rappresentazioni fa sì che non si può avere un’onda descritta come un punto solo al contempo nella rappresentazione spazio-tempo e in quella della rappresentazione velocità (quantità di moto) – energia : se l’una fosse puntuale l’altra diventerebbe  infinita, per evitarlo si arriva, quindi, al principio di indeterminazione che ci dice quale è il massimo di “densità di presenza” necessaria in ogni rappresentazione: questo è il prezzo da pagare necessario per garantire l’equivalenza fisica (e matematica) tra le due rappresentazioni temporali e atemporali e da lì la validità del principio di azione minima. Una sua conseguenza è anche quella di verificare, indirettamente, che anche per il fisico non può esistere, neanche in linea teorica, nessun cambiamento in natura che sia perfettamente  regolare o constante.

Per capire cosa sia una trasformata di Fourier ci possiamo riferire ad un prisma rispetto alla luce bianca: un prisma è una trasformata di Fourier “fisica”. La luce bianca può essere guardata in quanto tale, ma attraverso il prisma è decomposta in una miriadi di colori differenti, cioè di frequenze e cioè di energia differente. A contrario si può ricreare la luce bianca rimescolando tutti gli stessi colori. Quando riceviamo un suono qualunque lo possiamo sia interpretare come un’onda descritta con differente ampiezze lungo il tempo, sia, invece e in modo assolutamente completo, come la somma di tante frequenze fisse che non cambiano con il tempo, ma cambiano ovviamente con l’energia relativa ad ogni frequenza: questa operazione che passa da una descrizione del sistema fisico come un’ampiezza che dipende dal tempo ad una somma di frequenze invariabili (nel tempo) e ognuna perfettamente descritta dall’energia data è chiamata trasformata di Fourier: i tecnici del suono preferiscono di gran lunga  lavorare con queste frequenze “atemporali” mixandole tra di loro fino all’ottenimento del risultato sperato che accollarsi direttamente al suono finale in funzione del tempo.

A questo punto però possiamo avanzare la riflessione sempre dal punto di vista fisico: se per descrivere un sistema mi basta la traiettoria spaziale lungo il tempo, tempo misurato sulla base di una frequenza di avvenimenti ricorrenti, ma che questo tempo è in fin dei conti solo un’immagine olografica del cambiamento osservato dal mio essere un osservatore umano, e visto che posso perfettamente descrivere lo stesso sistema conoscendone la velocità ad ogni punto in funzione del cambiamento di energia, non potremmo analogicamente sospettare che anche  la nozione stessa di energia abbia delle proprietà simili alla nozione di tempo: e che tutte e due sono un costrutto che è legato allo sguardo di un osservatore che attua nella temporalità e nell’eviternità? La nozione di energia come quella di tempo sono tutte e due nozioni altrettanto evasive all’investigazione: nei due casi tutti sappiamo  di cosa si trattino ma nessuno sa dire cosa esse siano. L’osservazione del cambiamento consta anche quel che è possibile e non possibile: se un cambiamento è possibile allora ne ha l’energia, sennò no. La nozione di energia è quindi legata alla relazione ontologica tra atto e potenza: da dove, tra l’altro la nozione importantissima di energia potenziale. L’osservatore eviterno recepisce questa relazione in quanto tale, mentre l’osservatore temporale la subisce e l’osservatore umano interpreta l’ologramma che osserva come ua situazione con più o meno energia.

Esiste l’energia in sé? Non più che il tempo: nei due casi sono effetti olografici prodotti dalla doppia natura temporale e eviterna dell’osservatore umano per ordinare lo sperimentale temporale nel quadro dell’osservazione eviterna. Infatti, come nel caso del tempo dove  c’è bisogno di un osservatore eviterno la cui intangibile identità va da essere postulata e intorno al quale il cambiamento avviene, questo è anche il caso dell’energia, dove l’osservatore eviterno non può essere sottomesso a cambiamenti “energetici” in quanto tali senza garantire la propria intangibilità.

Potremmo anche tentare di spingere la riflessione ancora più in là e chiedersi se la nozione stessa di spazio esista in sé o se non è anch’essa un costrutto umano necessario per ordinare il cambiamento: vi è infatti la necessità dello spazio non tanto per descriverne il suo avvenimento che è il ruolo del tempo o dell’energia, quanto piuttosto per constatarlo. In quanto osservatore temporale debbo constatare tale cambiamento, e più specificamente, l’effetto di tale cambiamento su di me in quanto osservatore: se niente è cambiato non posso farlo. Devo però incasellare questo cambiamento che anche l’osservatore eviterno in me consta e questo può avvenire solo se le due caselle sono differenti, da dove la nozione di spazio.

Non solo quindi il tempo e l’energia, ma anche lo spazio (e le velocità) possono essere interpretate come un costrutto della dualità eviternità/temporalità nell’osservatore umano, solo ente in tutto il creato a poter osservare in un solo atto secondo le due modalità il cambiamento.

In questo senso due affermazioni della fisica moderna possono essere lette in modo analogico a quest’ipotesi: la prima il fatto che l’esperienza dello spazio E del tempo dipenda dall’osservatore in questione come lo esprime così bene sia la relatività ristretta che quella generale, per le quali un osservatore al riposo osserverà il cambiamento delle dimensioni spaziali e delle frequenze temporali in funzione della velocità e/o dell’accelerazione del sistema osservato. La seconda è l’osservazione grazie alla dimostrazione sperimentale della violazione delle ineguaglianze di Bell in sistemi quantistici che potrebbero indicare una non-località della fisica quantistica oppure una logica che sia  più generale di quella di Boole per strutturare i costrutti spazio-tempo e velocità-energia.

Rendersi conto che spazio-tempo e velocità-energia sono costrutti della natura umana, ci dovrebbe anche aiutare a posizionare più correttamente il fatto che la matematica stessa, a cominciare dall’aritmetica, sono invenzioni basate in ultima analisi proprio su questa specificità di osservazione olografica dell’osservatore umano e chiarire il perché le rappresentazioni e astrazioni matematiche siano così vicine al reale eppure così distanti; ci dovrebbe anche aiutare a capire perché siamo “fatti “per pensare il futuro , ma anche così incapaci di prevederlo correttamente.

Giunti a questo punto ci rendiamo conto quanto sia stato risibile il tentativo di costruire tutta una filosofia dell’essere basandosi su una geometrizzazione dell’osservazione sperimentale credendo che , a partire da un effetto olografico ben reale, ma non corrispondente alla realtà del cambiamento in quanto tale, si potesse costruire una conoscenza oggettiva della realtà: le fantasmagorie di un Cartesio e del secolo delle “Luci” (sarà un nome ironico?) hanno in realtà annebbiato la possibilità di davvero conoscersi e di conoscere e hanno sacralizzato un discorso scientifico in realtà incapace proprio di per sua propria natura di rendere conto delle catene di causalità profonde del cambiamento e dell’essere.

(CONTINUA)

In Pace

Categories: Filosofia, teologia e apologetica

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