Definire il presente e la simultaneità degli eventi

Per la relatività generale descritta da Einstein lo spazio-tempo sono continui anche alle scale ultramicroscopiche, in pratica potresti suddividerli in valori sempre più piccoli all’infinito, mentre per la fisica quantistica lo spazio-tempo sono quantizzati alle scale ultramicroscopiche, in pratica spazio e tempo possono essere suddivisi in valori sempre più piccoli, ma non all’infinito, bensì fino alle dimensioni di Planck, la lunghezza più piccola concepibile in fisica, ossia quella di Planck è di 1,616 252 × 10-35 metri, mentre la lunghezza (frazione) di tempo più piccola concepibile in fisica è di 5,391 × 10−44 secondi, per la meccanica quantistica, non si può suddividere ulteriormente i due valori, lo spazio e il tempo, semplicemente perdono di significato fisico in misure inferiori a quelle di Planck. Da precisare che il modello della relatività generale, vale comunque anche immaginando uno spazio-tempo quantizzato, come appunto descritto dalla meccanica quantistica. Alla base di tutto ciò si arriva a porsi il quesito di cosa sia effettivamente il presente fisicamente parlando, questo è infatti relativo e talmente sfuggente che può essere visto come una sorta di linea adimensionale che separa il nostro passato dal futuro. Forse corrisponde ad un tempo quantizzato di 5,391 × 10−44 secondi? In realtà non esiste affatto un “presente universale” dato che lo spazio e il tempo sono concetti relativi, dunque il mio “presente”, non necessariamente coincide con il tuo. Al di la dei fattori relativistici che vi possono apprezzare a velocità prossime a quelle della luce e quando si è sottoposti ad una grande forza gravitazionale, la simultaneità stessa degli eventi dipende dall’osservatore, non esiste un osservatore privilegiato dunque può esserci una differenza tra il “prima” e il “dopo” di due eventi a seconda della propria posizione nello spazio, per il fatto che la luce (che porta l’informazione dell’evento) impiega del tempo per percorrere uno spazio nel nostro spazio-tempo! Per rendere l’idea con un esempio molto banale, un esplosione vicino a casa tua e un meteorite che impatta sulla superficie della Luna, per te possono avvenire simultaneamente, nello stesso istante, ma i due eventi non saranno più simultanei per una persona che si trova sulla Luna, che prima vedrà il meteorite impattare sulla sua superficie, poi dopo circa 1,3 secondi, vedrà l’esplosione vicino a casa tua (immaginando di avere un telescopio abbastanza potente), ma fatto sta che entrambi avete ragione, semplicemente vi trovate in spazi differenti.

Osservare l’universo del passato:

L’universo ha un età di 13,7 miliardi di anni, ma le dimensioni attuali di tutto l’universo, sono probabilmente molto più grandi (forse di 50 miliardi di anni…??) in quanto la dilatazione dello spazio-tempo avviene a velocità immense, superiori a quella della velocità della luce. Dunque è praticamente impossibile stabilire le attuali dimensioni dell’universo, si possono solo fare supposizioni, per il semplice motivo che non possiamo osservare il cosmo come si presenta attualmente. Noi quando osserviamo il cosmo, non lo osserviamo mai come si presenta attualmente, ma sempre come si presentava in passato, più lo osserviamo lontano, più lo vedi come si presentava nel passato, per il semplice motivo che la luce non ha una velocità infinita, ma approssimativamente di 300000 km/s, dunque impiega del tempo per percorrere uno spazio, nel nostro spazio-tempo (senza considerare gli effetti relativistici della relatività generale). Ad esempio una galassia distante 1 miliardo di anni luce da noi, noi oggi la possiamo osservare come si presentava un miliardo di anni fa, in quanto la sua luce emessa un miliardo di anni fa, a noi giunge solo adesso. Se potessimo costruire un telescopio così potente da poter osservare il cosmo a 20 miliardi di anni luce di distanza da noi, sarebbe semplicemente inutile, in quanto la luce che proviene da distanze superiori ai 13,7 miliardi di anni luce, attualmente non ci ha ancora potuto raggiungere, dunque possiamo affermare che l’universo a noi fisicamente osservabile, si espande di un anno luce ogni anno che passa, ed ora comprende un raggio di 13,7 miliardi di anni luce, il che è un dato preciso, oltre l’universo osservabile non abbiamo ancora potuto ricevere alcuna informazione. Per la precisione, la massime distanza che possiamo osservare è quando la luce è stata liberata, circa 380 mila anni dopo il Big Bang (la radiazione cosmica di fondo), oltre questo limite non si può osservare nulla! Pure da un ipotetico pianeta che fosse distante dalla terra 20 miliardi di anni luce, non si potrebbe in alcun modo osservare il nostro pianeta per lo stesso motivo, dunque ogni regione dell’universo, indipendentemente da quale essa sia, ha un proprio raggio osservabile, appunto di 13,7 miliardi di anni luce. Anche se per assurda supposizione potessimo vivere in eterno, vi sarebbero remoti regioni del cosmo che non riusciremmo mai a vedere in alcun modo, in quanto la sua luce non farebbe mai in tempo a raggiungerci, anzi, considerando che la dilatazione dello spazio tempo avviene a velocità superiori a quelle della luce, è possibile che esistono regioni dell’universo, dove la luce probabilmente non riuscirà mai ad arrivare!

Effetti relativistici:

Ma considerando anche gli effetti relativistici della relatività generale, il discorso si fa ancora più complesso ma allo stesso tempo affascinante. Infatti ora immaginiamo sempre per assurda supposizione che una civiltà molto evoluta, popoli un pianeta distante dal nostro pianeta 65 milioni di anni luce, come potrebbe osservare il nostro pianeta? Semplice, osserverebbe  una terra ancora popolata dai dinosauri, proprio perché la luce che trasporta l’informazione di quell’evento, appunto della terra popolata dai dinosauri in via di estinzione, giunge li solo adesso, 65 milioni di anni dopo, trovandosi a 65 milioni di anni luce di distanza da noi, ma in realtà tutto questo vale nel nostro spazio tempo, nella prospettiva di un fotone la luce le cose cambiano e la luce non impiega nulla, è partita e arrivata adesso in tempo zero, anzi, la luce ha già percorso tutto lo spazio che può percorrere nell’universo da quando viene emessa a quando viene assorbita. In pratica la luce che trasporta l’informazione di una terra ancora popolata dai dinosauri, per un fotone non è partita dalla terra 65 milioni di anni fa per giungere oggi su quel pianeta molto distante, per il fotone noi è come se fossimo attaccati a quel pianeta distante 65 milioni di anni luce e la luce non ha impiegato nulla a raggiungerlo, è come se fosse tutto istantaneo. Possiamo fare un ragionamento ancora più sorprendente, ora immaginiamo, o meglio, fantastichiamo che tra un milione di anni qualcuno possa raggiungere un pianeta distante 1 milione di anni luce dalla terra, da li potrebbe osservare la terra come si presenta oggi, dunque per noi la luce che parte ora dalla terra raggiungerà quel luogo tra un milione di anni, ma in realtà nelle vesti di un fotone il discorso cambia, la luce è partita ora e ha già raggiunto quel luogo in tempo zero. La velocità della luce come detto ha una velocità di circa 300000 km/s e tale velocità resta invariata indipendentemente se ci spostiamo a 20 km/h o alla velocità del suono, anche se viaggiare a velocità prossime ai 300000 km/s, per noi la velocità della luce non varierebbe affatto, misureremmo la velocità di un fotone sempre a 300000 km/s, ad accorciarsi sempre più sarebbe invece lo spazio e il tempo, fino a diventare tutto l’universo un punto senza tempo alla velocità della luce, che a noi è irraggiungibile avendo una massa, essa tenderebbe all’infinito e non potremmo accelerare ulteriormente. Qui si può approfondire meglio come per la fisica il tempo, è in realtà una quarta dimensione dell’universo comparabile alle altre 3 dimensioni spaziali!

Flavio Scolari

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