L’anello mancante: tempo, entropia e perché potremmo non esistere

Qual è la dimensione dell’universo di ciò di cui è fatto? Come è successo e come è diventato il modo in cui lo conosciamo oggi? La cosmologia, che è lo studio dell’origine e dello sviluppo dell’universo, affronta questi temi. Attualmente è una delle discipline più entusiasmanti delle scienze naturali e si estende dalla fisica delle strutture più piccole alle più grandi che conosciamo. La nuova serie di articoli delinea lo stato attuale delle conoscenze e spiega perché la stragrande maggioranza dei cosmologi si aggrappa a idee apparentemente assurde come lo spazio vuoto con gravità ripugnante, la creazione dell’universo dal nulla e le cose invisibili che costituiscono il 95 per cento del universo. Il nuovo episodio parla del fenomeno del tempo, strettamente intrecciato con l’universo, e di ciò che la nostra mera esistenza rivela sul destino dell’universo.

La cosa più naturale del mondo?

Il tempo plasma la nostra vita quotidiana. Dal risveglio al mattino con un uovo di 5 minuti agli appuntamenti alle scadenze, dall’orario flessibile agli straordinari, dagli appuntamenti dal dentista alle pause di manutenzione, dal raggiungimento della maggiore età al pensionamento, quasi tutto è questione di tempo. La misurazione del tempo è probabilmente la più antica disciplina scientifica mai costruita: il cambio delle stagioni con i suoi effetti su piante e animali era di fondamentale importanza per i nostri antenati cacciatori e raccoglitori.

Il ciclo annuale del sole e delle stelle forniva a questo un orientamento naturalistico. Forse al più tardi con l’inizio della coltivazione, la gente pensava alle prime costellazioni. dopo La teoria dello storico e astronomo russo Alexander Gorstein Le costellazioni più antiche ancora in uso oggi, le costellazioni lungo il percorso del Sole e dei pianeti nel cielo stellato, risalgono all’era intorno al 5600 aC – ancora 3000 anni prima delle invenzioni sumere della scrittura e della ruota!

Dall’osservazione del movimento del sole e dei pianeti apparve l’astronomia, a quel tempo ancora strettamente legata all’astrologia. Se le stelle sanno quando iniziano le stagioni e quando seguono le piogge e le stagioni secche, forse sono uno specchio di ciò che stava accadendo sulla Terra e potrebbero rivelare qualcosa sul futuro? Perché il futuro è nel buio. A differenza del passato, che non è più reale, ma almeno è ancora lì nella memoria. E il tempo scorre costantemente e inesorabilmente in una direzione, dal passato al futuro. Ma – perché è davvero così?

Dove va il futuro?

Con le leggi fondamentali della meccanica di Isaac Newton, tutte le interazioni tra oggetti possono essere descritte con buona approssimazione (a basse velocità e accelerazioni, altrimenti è necessaria la teoria della relatività). La cosa interessante è che il tempo non ha una direzione precisa. Le equazioni funzionano tanto indietro nel tempo quanto in avanti. Ad esempio, collisione elastica di due palle da biliardo: la palla bianca rotola e la palla rossa dello stesso peso viene colpita. A causa della massa identica, la palla bianca trasferisce tutto il suo slancio alla palla rossa – in caso di collisione centrale, la palla bianca rimane in posizione e la palla rossa continua a rotolare alla velocità originale della palla bianca. La direzione originale del movimento. Se lasci che il tempo torni indietro, il processo sarà esattamente lo stesso, ora solo la pallina rossa sta rotolando dalla direzione opposta, trasferendo tutto il suo slancio alla pallina bianca e rimanendo ferma mentre la pallina bianca si muove nella direzione originale del palla rossa la palla si sta muovendo più lontano.

Più complicato è un tiro fuori centro, in cui la palla principale viene deviata e la palla rossa si allontana ad angolo retto nella direzione del movimento della palla principale – qui viene trasmessa solo una parte della quantità di moto della palla principale. Ma questo processo può anche essere completamente invertito: le due palline rotolano l’una verso l’altra ad angolo retto, e si scontrano tra loro, in modo che la pallina rossa rimanga al suo posto e la pallina bianca continui a muoversi nella direzione della somma delle due impulsi (e quindi devia nell’approccio). Le velocità, le direzioni e i tempi delle due sfere devono essere assolutamente corretti, ma se in qualsiasi momento dopo l’urto si inverte accuratamente le direzioni delle sfere con uguali quantità di velocità, le equazioni dell’urto elastico prevedono accuratamente che la sfera rossa si fermerà e il bianco tornerà da dove proveniva nell’esperimento originale.