La nostra esperienza quotidiana ci porta a pensare che il tempo sia un fenomeno unidirezionale, che scorra inesorabilmente dal passato al futuro. Tuttavia, recenti studi condotti dai ricercatori dell’Università del Surrey suggeriscono che, a livello quantistico, questa percezione potrebbe essere solo un’illusione.
In particolare, gli scienziati hanno scoperto che nei sistemi quantistici aperti, dove un sistema interagisce con il suo ambiente, il tempo potrebbe non essere strettamente vincolato a una sola direzione. Anche considerando la dissipazione di energia e informazioni, le equazioni che descrivono questi fenomeni mantengono una simmetria temporale, suggerendo che il esso potrebbe teoricamente fluire sia in avanti che all’indietro.
Uno degli elementi chiave di questa scoperta è il “kernel della memoria”, un fattore matematico che preserva questa simmetria temporale e che potrebbe aprire nuove prospettive sulla natura del tempo e sulle leggi fondamentali della fisica.
La freccia del tempo: un concetto da riconsiderare
Il concetto di freccia del tempo è stato a lungo un tema centrale della fisica. Secondo la termodinamica classica, l’universo tende naturalmente verso un aumento del disordine, o entropia, rendendolo apparentemente irreversibile. Ad esempio, se versiamo del latte su un tavolo, il liquido si sparge in modo caotico, e non lo vedremo mai spontaneamente rientrare nel bicchiere.
Tuttavia, come ha spiegato il professor Andrea Rocco, fisico e autore principale dello studio:
“Esistono processi, come il moto di un pendolo, che se osservati al contrario non sembrano affatto innaturali. Le leggi fondamentali della fisica si comportano proprio come un pendolo: non mostrano preferenza per una direzione temporale rispetto all’altra. La nostra percezione del tempo come unidirezionale potrebbe essere solo una limitazione della nostra esperienza macroscopica”.
Questa osservazione suggerisce che la freccia del tempo sia una proprietà emergente dei sistemi complessi, piuttosto che un vincolo fondamentale della realtà fisica.
L’esperimento e il ruolo dei sistemi quantistici aperti
Per indagare questa ipotesi, i ricercatori hanno studiato i sistemi quantistici aperti, ossia quei sistemi in cui le particelle interagiscono con un ambiente esterno più vasto. Lo studio ha adottato due ipotesi chiave:
Il sistema quantistico è stato trattato separatamente dal suo ambiente per semplificare i calcoli.
L’ambiente è stato considerato infinitamente grande, in modo che energia e informazioni, una volta disperse, non potessero più tornare al sistema.
Nonostante queste ipotesi, il team ha scoperto che l’evoluzione temporale del sistema risultava simmetrica, sia che esso scorresse in avanti che all’indietro.
Il “Kernel della Memoria”: un fattore matematico sorprendente
Un risultato inaspettato della ricerca è stata la scoperta di un elemento matematico fondamentale: il cosiddetto “kernel della memoria”, che gioca un ruolo cruciale nel mantenere la simmetria temporale. Come ha spiegato il dottor Thomas Guff, ricercatore post-dottorato che ha guidato i calcoli:
“Abbiamo scoperto che anche applicando le ipotesi semplificatrici standard per i sistemi quantistici aperti, le equazioni risultanti erano ancora simmetriche nel tempo. Il nostro lavoro ha rivelato che questo comportamento è garantito matematicamente dal kernel della memoria, un elemento che mantiene intatta la simmetria temporale.”
Inoltre, i ricercatori hanno notato un dettaglio matematico insolito: un fattore discontinuo nel tempo, che contrasta con la continuità tipica delle equazioni fisiche e che si manifesta in modo naturale all’interno del modello. Questo risultato potrebbe indicare che la simmetria temporale è più radicata nella struttura dell’universo di quanto si pensasse.
Implicazioni per la fisica e la cosmologia
Questa ricerca, pubblicata su Scientific Reports, ha il potenziale di ridefinire la nostra comprensione dello stesso e delle sue proprietà. Se esso non è intrinsecamente unidirezionale, ciò potrebbe avere implicazioni profonde per diversi settori della fisica, tra cui:
- Meccanica quantistica – Una migliore comprensione del tempo potrebbe portare a nuove scoperte sui fenomeni di entanglement e sovrapposizione quantistica.
- Cosmologia – La teoria potrebbe influenzare la nostra comprensione dell’universo primordiale e della sua evoluzione.
- Tecnologie future – Se la reversibilità dello stesso fosse sfruttabile a livello pratico, potrebbe avere applicazioni in campi come il quantum computing e le simulazioni avanzate.
Conclusione: il tempo è un’illusione?
Lo studio suggerisce che la nostra percezione del tempo come una sequenza lineare e irreversibile potrebbe essere solo una costruzione emergente della realtà macroscopica. A livello quantistico, esso potrebbe essere bidirezionale, sfidando così uno dei concetti più radicati della nostra comprensione dell’universo.
Mentre ulteriori ricerche saranno necessarie per verificare e ampliare queste scoperte, una cosa è certa: la nostra concezione del tempo è destinata a cambiare.
Queste sono solo alcune delle domande che questa ricerca solleva. Il futuro della fisica e della filosofia potrebbe essere profondamente influenzato da una nuova comprensione dello stesso.
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