Le equazioni della fisica funzionano in entrambe le direzioni temporali. Siamo noi a percepire il tempo come unidirezionale, ma ad oggi nessuno ha ancora spiegato perché.
Nel 1865 Ludwig Boltzmann stava cercando di capire perché il calore si diffonde sempre dai corpi caldi verso quelli freddi. La risposta che trovò fu che gli stati disordinati sono enormemente più numerosi di quelli ordinati, quindi un sistema fisico tende verso il disordine perché ci sono molti più modi di essere disordinato che ordinato. Chiamò questa tendenza “aumento dell’entropia“, e fu la prima legge fisica della storia che trattava il tempo come asimmetrico, con un prima e un dopo che non si possono mai scambiare.
Il problema è che tutte le altre leggi fondamentali della fisica sono simmetriche rispetto al tempo. Le equazioni che descrivono una pallina che rimbalza funzionano ugualmente se il tempo scorre avanti o indietro, e quelle che descrivono un bicchiere che cade e si rompe anche, eppure sappiamo immediatamente in quale direzione stia andando il tutto. La freccia del tempo, ovvero la sensazione che gli eventi fluiscano in una sola direzione, emerge da qualche parte tra la fisica fondamentale e la realtà che noi percepiamo, e nessuno sa esattamente dove.
Il problema che Boltzmann non riuscì a risolvere
L’entropia cresce perché partiamo da uno stato iniziale a bassissima entropia, il Big Bang, e ci spostiamo verso stati sempre più disordinati, ma questo sposta la domanda portandoci a chiedere: perché il Big Bang era in uno stato di ordine così estremo? Roger Penrose ha calcolato che la probabilità di uno stato iniziale così ordinato è un numero con uno seguito da 10 elevato alla 123 zeri al denominatore. La freccia del tempo punta verso il futuro perché l’universo è nato straordinariamente ordinato e si sta muovendo verso il disordine.
Gravità quantistica a loop
Carlo Rovelli, nel suo lavoro sulla gravità quantistica a loop, ha proposto che il tempo stesso sia una proprietà emergente, qualcosa che non esiste a livello fondamentale ma che appare quando si descrivono sistemi fisici complessi osservati da una certa scala. In questa prospettiva percepiamo il tempo scorrere in avanti perché siamo sistemi fisici complessi vicini a una sorgente di bassa entropia, e la nostra posizione nell’universo determina quello che chiamiamo presente, passato e futuro. Cosa percepirebbe un osservatore in un contesto radicalmente diverso, la fisica non sa ancora dirlo. Questo resta quindi un mistero aperto, con tante domande e ancora nessuna risposta esatta.
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