Il tempo? potrebbe essere un'illusione quantistica 

Il problema del tempo

Nella fisica teorica, il concetto di tempo è sempre stato difficile da definire in modo rigoroso. Da un lato, la relatività generale di Einstein concepisce il tempo come una dimensione relativa, intrecciata con lo spazio nel tessuto dell'universo. Dall'altro, la meccanica quantistica lo considera un parametro universale e assoluto.

Questa discrepanza tra le due teorie fondamentali della fisica moderna, la relatività generale e la meccanica quantistica, ha portato al cosiddetto "problema del tempo". Un gruppo di fisici italiani dell'Istituto di Sistemi Complessi del CNR ha proposto una soluzione audace a questo dilemma.

L'entanglement quantistico

La chiave per comprendere l'ipotesi del tempo come illusione quantistica è il fenomeno dell'entanglement. Nel mondo subatomico, le particelle possono esistere in più stati contemporaneamente, come una moneta che gira e non ha ancora deciso se uscirà testa o croce. L'entanglement è ancora più enigmatico: due particelle possono essere così intimamente connesse che condividono la stessa sovrapposizione di stati. Misurando una particella, l'altra collassa istantaneamente nello stato opposto, indipendentemente dalla distanza.

Prova ad immaginare due monete entangled: se giri una e esce testa, l'altra moneta, anche se si trova dall'altra parte del mondo, uscirà automaticamente croce. Questo fenomeno, apparentemente impossibile, è stato dimostrato sperimentalmente ed è alla base dell'ipotesi del tempo come illusione quantistica.

Il modello di Page e Wootters

Nel 1983, i fisici Don Page e William Wootters proposero un'idea che ha ispirato la ricerca del gruppo italiano: il tempo nasce come risultato dell'entanglement tra sistemi quantistici, uno dei quali funge da orologio.

Secondo questo modello, quando osserviamo un oggetto cambiare nel tempo, ciò che percepiamo è l'entanglement tra questo oggetto e un orologio. Un osservatore esterno a questa coppia (sistema + orologio) vedrebbe un universo statico e immobile. Il tempo, quindi, potrebbe essere solo un'illusione quantistica, un prodotto della nostra osservazione che perturba il sistema quantistico.

Il modello esteso

Il gruppo di ricerca italiano, guidato da Paola Verrucchi, ha esteso il modello di Page e Wootters, rendendolo più generale e includendo alcune considerazioni successive. Hanno rappresentato l'orologio come un sistema di piccoli magneti entangled con un oscillatore quantistico, l'analogo quantistico di una molla.

Attraverso una versione leggermente modificata dell'equazione di Schrödinger, i ricercatori sono riusciti a caratterizzare questo sistema. La novità risiede nella sostituzione della variabile tempo convenzionale con una nuova variabile legata allo stato quantistico dei magneti, interpretata come una "lettura quantistica" del tempo.

Estendendo il calcolo a scale più grandi, al di fuori del regime quantistico, i risultati rimangono coerenti sia con la nuova definizione di tempo che con la trattazione classica. Questa coerenza a diverse scale suggerisce che il tempo potrebbe non essere una grandezza fondamentale, ma nasca dalle interazioni quantistiche.

Implicazioni rivoluzionarie

Se confermata, l'ipotesi del tempo come illusione quantistica avrebbe implicazioni rivoluzionarie per la nostra comprensione della realtà. Il tempo, così fondamentale per la nostra esperienza, potrebbe essere semplicemente un artefatto della nostra interazione con il mondo quantistico.

L'entanglement primordiale potrebbe spiegare perché il tempo, così come lo percepiamo, sembra scorrere inesorabilmente in una sola direzione. Nella "singolarità" iniziale dell'universo, l'entanglement universale avrebbe regnato sovrano, creando un legame indissolubile tra ogni particella.

Sebbene siano necessari ulteriori studi per confermare questa prospettiva, i risultati rappresentano un passo avanti importante verso la comprensione più profonda della natura del tempo e del suo legame con la meccanica quantistica e la relatività generale.