"La scienza ci rivela le meraviglie del tempo"

Viaggiando con Guido Tonelli nel Tempo (Feltrinelli, pagg. 190, euro 17) si scoprono concetti così meravigliosi che «la fantascienza impallidisce». Tonelli, fisico del Cern dove ha guidato uno dei due team che hanno scoperto il bosone di Higgs (un'avventura raccontata in La nascita imperfetta delle cose, Rizzoli, 2016), professore all'università di Pisa, nel 2019 è andato alle origini dell'universo in Genesi (Feltrinelli), tradotto in sedici lingue e appena pubblicato negli Stati Uniti; e quella è stata la prima tappa di «una trilogia», pensata per «esplorare alcune questioni fondamentali per la nostra esistenza, sulle quali la scienza può dirci tanto». Una scienza che è accompagnata dalla filosofia, dall'arte, dalla mitologia e dalla letteratura, perché essa stessa «si inserisce nella storia della nostra cultura». E fra le «questioni fondamentali» entra in gioco il tempo.

Perché proprio il tempo?

«Il tempo si può considerare dal punto di vista filosofico, ma anche da quello individuale, noi che siamo qui, attanagliati dallo scorrere del tempo, o preoccupati perché gli anni avanzano, o che ci domandiamo di questa parabola del nascere, del vivere e del morire; e tutto ciò può essere arricchito con una meraviglia di idee e concetti che vengono dalle scoperte della scienza».

Quali per esempio?

«Che il tempo si ferma nei buchi neri, che va a braccetto con lo spazio e che, fluttuando, spazio e tempo possono produrre un universo... Tutto questo cambia la nostra idea del tempo, inserendola in una cornice più vasta, come la tessera di un mosaico ancora più scintillante».

La nostra idea del tempo, quello assoluto di Newton, non viene già dalla scienza?

«Sì, l'ipotesi newtoniana del tempo assoluto si adatta perfettamente alla nostra esperienza quotidiana, con l'alternanza di giorno e notte e le stagioni: è come l'idea di un grande orologio cosmico che batte il tempo e definisce l'armonia di questi meccanismi grandiosi».

Ma...?

«Ma quando la scienza esplora gli angoli dell'infinitamente piccolo, o le grandi galassie con le loro distanze immense, che cosa significa il tempo? Di più: c'è stato un tempo in cui non c'era il tempo? È nato anche lui?».

Il tempo assoluto non va bene?

«Finché siamo nel nostro guscio terrestre, nel nostro angolo tranquillo in cui tutto accade con regolarità, funziona benissimo; ma, appena ne usciamo, il tempo si rompe in mille sfaccettature, una più fantastica dell'altra. Come il fatto che, come ci dice la relatività generale, ci sia lo spaziotempo».

Una «coppia»?

«Se mandi un satellite in orbita a ventimila chilometri dalla Terra, ebbene, in quello spazio lì il tempo sarà diverso, perché è legato alla gravità. Su un satellite la differenza è minima ma, vicino a grandi masse, il tempo è ferocemente modificato. Spazio e tempo sono collegati, e non puoi avere lo stesso tempo in un altro spazio: l'orologio universale si frantuma in una miriade di orologi locali. Il tempo vibra, anche».

In che senso?

«Quando l'osservatorio Ligo ha registrato le onde gravitazionali, non solo lo spazio ha vibrato, ma anche il tempo. La rete dell'universo è spaziotemporale; di più, lo spaziotempo è una sostanza materiale, impalpabile, che con massa ed energia costituisce l'universo».

Sono gli ingredienti dell'universo?

«Sì, se uno chiedesse: come si fa un universo? La ricetta sarebbe: distribuisci massa ed energia nello spaziotempo. Oltre al fatto che sia una struttura materiale, è impressionante anche che lo spaziotempo non sia sempre esistito. Nel Big Bang, spaziotempo e massa ed energia sgorgano assieme dal vuoto, e possono farlo perché anche loro sono vuoto, cioè hanno energia negativa».

Come è possibile?

«Queste due coppie fluttuavano nel vuoto, ballavano intorno allo zero, al valore nullo, finché, grazie all'inflazione cosmica, si è formata una bollicina: spaziotempo con dentro un po' di massa ed energia. E questa bollicina comincia la sua storia... fino ad arrivare a una enorme quantità di spaziotempo e massa ed energia, tanto la somma è sempre zero. Un universo gratis».

Ma davvero nei buchi neri il tempo si ferma?

«Nel punto infinitesimo al centro del buco nero è concentrata una massa ed energia infinita e, quindi, lì lo spaziotempo deve precipitare a zero. Ed è qualcosa che incanta ancora di più se si pensa che i buchi neri, come Sagittarius A nel caso della Via Lattea, sono il perno intorno a cui ruota la nostra galassia».

Cioè il perno di quei movimenti celesti da cui è nato, millenni fa, il nostro senso del tempo?

«È così. La galassia, e poi il Sole, la Terra, e tutto l'insieme di equilibri che vanno avanti da miliardi di anni e che determinano il tempo e la nostra idea di esso, sono aggregati intorno a punti in cui il tempo non esiste. Come se il perno dell'orologio non ci fosse».

I filosofi avrebbero molto da dire...

«Scopri davvero un punto di vista che ti cambia. Un altro concetto affascinante è quello dell'entropia».

Che è diventata di moda ultimamente... Ci spieghi che cos'è.

«Sappiamo che, in un sistema chiuso, l'energia rimane la stessa, ma cambia il modo in cui si distribuisce; l'entropia è una misura di come si distribuisce l'energia negli stati microscopici di un sistema, ed è quella che porta al logoramento, in particolare dei sistemi complessi, come noi».

È il nostro destino, la fine?

«È un meccanismo irreversibile per cui, al crescere del tempo, si verifica l'ossidazione, l'usura: le rocce si sbriciolano, gli esseri viventi muoiono, le sostanze organiche diventano inorganiche. È ineluttabile».

Perciò è impossibile invertire la freccia del tempo?

«Attenzione, si può invertire, ma solo localmente, e usando energia. Alcuni esperimenti sono stati fatti in fisica quantistica, a livello locale, in sistemi molto semplici, che sono stati riportati allo stato originario dopo una evoluzione».

Noi ci logoriamo, ma le particelle che ci compongono sono «eterne»?

«Anche questa è una cosa incredibile. In un mondo di particelle effimere, che decadono in una frazione di secondo o anche meno, c'è un gruppo di tredici immortali, quelle che costituiscono la materia organica di cui siamo fatti noi. Se anch'esse decadessero in una frazione di secondo, ora non saremmo qui a parlare».

Meno male allora.

«Però si comprendono la preziosità e la fragilità dell'universo materiale. Si rimane incantati di fronte a questo insieme di circostanze che, di solito, diamo per scontate».

Il sottotitolo di Tempo è «Il sogno di uccidere Chrónos». Si avvererà questo sogno?

«È la vecchia illusione, il cruccio della nostra storia, quello di dominare o uccidere il tempo, ma in realtà è il tempo a dominare noi...»

Anche se alcune teorie fisiche sostengono che non esista?

«Esiste eccome, non illudiamoci che non esista.

Anche se hanno cercato di eliminarlo dalle teorie, il tempo sta lì, e gioca un ruolo troppo importante in troppe cose, a partire dalla nascita dell'universo: dovrà passare moltissimo tempo, per non avere più bisogno di tempo...».