Uno studio pubblicato recentemente nel Communications Physics, una rivista del gruppo Nature, suggerisce che i sistemi quantistici si possono evolvere contemporaneamente lungo due frecce temporali opposte, quindi sia avanti che indietro. Prima di tutto per capire come sia possibile andare sia avanti che indietro da un punto di vista teorico, dobbiamo distaccarci dall’idea che abbiamo del tempo e considerarlo in contesti in cui ad agire sono le leggi quantistiche.
La meccanica quantistica è probabilmente fra le teorie più controintuitive che ci siano. La fisica sta ancora tutt’oggi cercando di definire esaustivamente il concetto dell’apparente passare del tempo, strettamente legato all’osservazione di un cambiamento proprio nei sistemi fisici. Ed è qui che entra in gioco l’entropia.
Prima di capire il legame tra entropia e tempo, bisogna conoscere meglio l’entropia, che non è altro che una grandezza con cui si misura il disordine di un sistema. Eccovi un esempio: l’entropia aumenta quando un blocco di ghiaccio si scioglie, perché nell’acqua le particelle sono molto più libere di muoversi, e questo da un senso di disordine.
L’entropia aumenta ulteriormente quando l’acqua passa allo stato gassoso proprio perché le particelle hanno ancora maggiore libertà e quindi creando ancora più disordine.
In fisica, lo scorrere del tempo è spesso collegato alla produzione di entropia, presente in un determinato sistema fisico. In natura i sistemi tendono a evolvere verso situazioni di maggiore disordine. Infatti la seconda legge della termodinamica, afferma che con l’avanzare nel tempo, l’entropia di un sistema isolato può aumentare, ma non diminuire.
Ecco quindi il nesso tra entropia e tempo: l’entropia è come se fosse la freccia del tempo. Però ci sono alcuni processi per i quali osservare l’inverso temporale non è poi così impossibile, come possiamo vedere anche nelle azioni di tutti i giorni, come, per esempio, spremere un tubetto di dentifricio.
Infatti se noi prendiamo un tubetto di dentifricio e lo spremiamo in maniera violenta, esce tanto dentifricio dal tubetto, quindi aumenta notevolmente il disordine del sistema, cioè l’entropia. Non è possibile in natura osservare il fenomeno inverso di questo fenomeno cioè non è possibile osservare che il dentifricio rientra spontaneamente nel tubetto.
Invece, quando spremiamo il tubetto molto delicatamente ed esce solo una piccola quantità di dentifricio, quindi il disordine, cioè l’entropia, è minima, e successivamente smettiamo di spremere il tubetto, il dentifricio viene risucchiato all’interno del tubetto. Quindi, in questo caso avviene in modo spontaneo il fenomeno inverso. Possiamo arrivare alla conclusione che maggiore è il disordine del sistema, minore è la probabilità di vedere in natura il suo inverso temporale.
La novità fondamentale di questo studio è che, a causa dell’entropia, che misura il livello di disordine di un sistema, il sistema può evolvere lungo entrambe le direzioni temporali: cioè il sistema può andare avanti o indietro nel tempo simultaneamente. Per simultaneamente si intende che il sistema può evolvere attraverso due processi termodinamici che sono l’uno l’inverso temporale dell’altro.
Avviene una sovrapposizione quantistica. Quindi il verificarsi di un evoluzione temporale non esclude l’altra, perché entrambi si verificano in uno stato di sovrapposizione. È un modello teorico che è stato dimostrato sperimentalmente su molteplici piattaforme.
Questo studio mostra che le leggi che governano lo scorrere del tempo in meccanica quantistica sono molto complesse. I risultati ci fanno pensare che dovremmo cambiare il modo in cui rappresentiamo il tempo e il suo scorrere.
Il film Tenet di Christopher Nolan, si basa su un modo di viaggiare nel tempo che ricerca sicuramente una più solida giustificazione scientifica. Infatti, chi lo ha visto, sa che già dall’inizio si parla proprio a grandi linee dell’inversione dell’entropia, proprio quello di cui abbiamo parlato finora, ovviamente nel film è solo un pretesto su cui ricamare una trama di fantasia. Del resto è un film di fantascienza però chissà cosa ci riserva il futuro.
