“Nella versione di Copenaghen della meccanica quantistica, c’è un mondo quantistico e c’è un mondo classico, e un confine tra loro: quando le cose diventano definite. Quando le cose che sono indefinite nel mondo quantistico diventano definite. E quello che stanno cercando di dire è che questa è la cosa fondamentale che accade in natura, quando le cose che sono indefinite diventano definite. E questo è ciò che è “adesso”. Il momento adesso, il momento presente, che tutte queste persone dicono che manca alla scienza e manca alla fisica, cioè la transizione dall’indefinito al definito"
Se si vuole descrivere con precisione quando e dove avviene qualcosa, occorrono quattro coordinate: tre spaziali e una temporale, cioè il tempo.
Einstein ci ha insegnato che il tempo è relativo per ogni osservatore e che non esiste il "tempo assoluto".
Alcuni fanno un ulteriore passo avanti e sostengono che il tempo è semplicemente un’illusione persistente. Si può sostenere che il tempo non esista nemmeno?
In senso filosofico, ci viene insegnato a dubitare ed a mettere in discussione tutto. Anche la realtà di noi stessi e delle nostre esperienze è oggetto di dibattito, poiché dobbiamo fare alcune ipotesi su quanto siano affidabili i nostri sensori – ed i nostri sensi, del resto – per arrivare a conclusioni soddisfacenti. Certo, certe cose potrebbero sembrare reali, ma non è possibile che quelle apparenze ingannino e che quantità o concetti che diamo per scontati non siano altro che illusioni molto convincenti?
Da una prospettiva fisica e scientifica, tuttavia, questo tipo di domande assume un significato diverso. Abbiamo imparato molte lezioni sorprendenti e controintuitive dalle nostre indagini sul tempo. Il tempo è relativo, non assoluto. Il tempo va sempre avanti, non indietro, ma ci manca ancora una spiegazione per la freccia del tempo. Termodinamicamente, l’Universo ha una freccia del tempo, che “scorre” nella stessa direzione dell’aumento dell’entropia. E quando indaghiamo l’Universo a livello fondamentale, si scopre che il tempo potrebbe non essere affatto fondamentale.
Ma l'esistenza stessa? È molto, molto difficile togliere questa proprietà al tempo e ritrovarsi comunque con un Universo coerente con ciò che osserviamo. Ecco perché.
Quando si tratta della questione dell’esistenza, la fisica è molto semplice e diretta su quella che considera una risposta soddisfacente.
- Puoi misurarlo?
- Puoi quantificarlo?
- Puoi definirlo in modo matematicamente coerente?
- È esso stesso una quantità osservabile e gli altri osservabili dipendono da esso in modo inestricabile?
Se le vostre risposte a queste domande sono tutte affermative, non c'è via d'uscita: avete una quantità che esiste.
Il motivo è semplice: per quanto riguarda la realtà, “ciò che è reale” sono quelle cose che di per sé sono misurabili, osservabili, quantificabili e non patologiche. In parole povere, patologico è ciò che accade quando si pone una domanda ragionevole all'Universo e si ottiene in risposta un'assurdità incoerente. Ci sono molte domande che portano a comportamenti patologici e, in questi casi, le patologie ci indicano che abbiamo ulteriore lavoro da fare. “Cosa succede nella singolarità centrale di un buco nero?” “Cosa succede alle fluttuazioni quantistiche su scale di lunghezza inferiori alla lunghezza di Planck?” “Cosa succede quando una massa viaggia attraverso lo spaziotempo distorto dalla presenza di quella massa stessa?” Sono tutte domande che, al momento, sono tanto patologiche quanto dividere per zero.
Nelle vicinanze di un buco nero, lo spazio scorre come un tappeto mobile o come una cascata, a seconda di come lo si desidera visualizzare. A differenza del caso non rotante, l'orizzonte degli eventi si divide in due, mentre la singolarità centrale si allunga in un anello unidimensionale. Nessuno sa cosa accade nella singolarità centrale, ma la sua presenza ed esistenza non possono essere evitate con la nostra attuale comprensione della fisica. / In the vicinity of a black hole, space flows like a moving carpet or a waterfall, depending on how you want to visualize it. Unlike the non-rotating case, the event horizon splits in two, while the central singularity elongates into a one-dimensional ring. No one knows what happens in the central singularity, but its presence and existence cannot be avoided with our current understanding of physics.
Potresti pensare, quindi, che forse il tempo stesso sia patologico.
Certo, possiamo misurarlo, quantificarlo e persino osservare sia il
suo passaggio che le conseguenze del suo passaggio. Ma non dovrebbe
avere importanza il fatto che le misurazioni di “quanto tempo è
passato” tra l'inizio e la fine di un evento dipendano interamente
da dove ti trovi e da come ti muovi quando effettui tali
osservazioni?
Ad esempio, se sei su
un treno in movimento e riprendi un'onda luminosa da un'estremità
all'altra del treno, otterrai un valore relativo al tempo impiegato
dalla luce per raggiungere l'estremità lontana del treno. Se invece
ti trovi su un binario e osservi la persona sul treno che spara la
luce da un'estremità all'altra, otterrai una risposta diversa.
Per la persona sul
treno in movimento, misurerà che deve trascorrere un certo periodo
di tempo affinché la luce raggiunga l'estremità del treno. Ma la
persona a terra, non solo otterrà una risposta diversa e più lunga,
ma concluderà che la persona (e, del resto, tutto) sul treno sta in
realtà invecchiando più lentamente di loro. Per l'osservatore
fermo, un oggetto in movimento invecchia più lentamente di un
oggetto fermo.
È paradossale? È
patologico?
Affatto. Constatare
che il tempo è “relativo” non significa che sia patologico. Per
quanto riguarda la nostra domanda sulla luce che viaggia da
un'estremità all'altra di un treno in movimento, è possibile che il
treno possa fermarsi e gli osservatori “a terra” e “sul treno”
possano incontrarsi di nuovo. Entrambe le misurazioni saranno
diverse, individualmente, ma saranno costantemente diverse l'una
dall'altra. Quando si eseguono i calcoli per quanto tempo passa per
un osservatore rispetto all'altro, ciascun osservatore sarà in grado
di prevedere correttamente non solo ciò che dicono i propri orologi,
ma anche quello dell'altro osservatore. Tutto ciò che serve è la
conoscenza della relatività speciale.
Sì, ottieni
risposte diverse alla domanda "Quanto tempo è passato?" o
"Quando si è verificato questo evento?" o anche “Quale
evento è accaduto per primo?” a seconda di dove ti trovi e di come
ti muovi, ma nessuno è più “giusto” o “sbagliato” di
chiunque altro. Invece, dobbiamo solo trasformare la nostra idea di
tempo – secondo le leggi della relatività – per corrispondere a
ciò che concluderebbe qualcuno che si trovi in un luogo
diverso o che si muova ad una velocità relativa diversa.
Quindi, la nozione che “il tempo è relativo” non è sufficiente per affermare che il tempo non esiste. Ma potrebbe darsi che, forse, percepiamo solo che il tempo esiste, e che in realtà non sia reale?
Possiamo considerare questo da una prospettiva particolare: guardando le nozioni di simmetrie in fisica. Dopotutto, le leggi della fisica, almeno come le conosciamo, sono simmetriche rispetto al tempo. Se osservi una palla cadere sotto l'influenza della gravità, non hai idea se:
- stai guardando il tempo che scorre in avanti mentre la gravità trascina la palla verso il basso da una posizione caduta in alto sopra il punto in cui stai guardando ora,
- o se stai guardando il tempo che scorre all'indietro come una palla, lanciata verso l'alto da una posizione più bassa, che sale sempre più in alto poiché la forza di gravitazione resiste al suo movimento.
In effetti, quasi tutte le leggi della fisica – inclusi il movimento, la gravitazione, l’elettromagnetismo e persino la forza nucleare forte – sono completamente reversibili nel tempo. Sono la stessa cosa avanti e indietro nel tempo, e non è possibile discernere, semplicemente osservando lo svolgersi di un sistema fisico, quale dei due si stia verificando.
Ma ci sono due modi per identificare una differenza fisica tra andare avanti nel tempo e andare indietro nel tempo. Il primo consiste nell'osservare le reazioni che procedono attraverso la forza nucleare debole, come i decadimenti radioattivi.
Immaginiamo di avere un nucleo atomico pesante, pieno di protoni e neutroni. Se in quel nucleo è presente un gran numero di neutroni per un dato numero di protoni presenti, c'è la possibilità che il nucleo subisca un tipo specifico di decadimento radioattivo: decadimento beta. Il decadimento beta è ciò che accade quando uno dei neutroni nel nucleo decade in un protone, un elettrone e un neutrino antielettronico, ed accade anche per i neutroni liberi (non legati) che non fanno parte di nessun nucleo atomico più grande.
Accade spesso che un neutrone decade in un protone, un elettrone e un neutrino antielettrone. Ma non accade mai che un protone, un elettrone e un neutrino antielettrone reagiscano spontaneamente insieme per formare un neutrone. In effetti, in vari modi, l’interazione debole è il manifesto delle reazioni asimmetriche nel tempo in fisica.
Il secondo modo, tuttavia, è ancora più familiare alla maggior
parte di noi. Ogni volta che:
strapazza un uovo,
lascia cadere un
bicchiere pieno d'acqua a terra e guardalo frantumarsi,
o semplicemente
aprire la porta tra una stanza calda e una fredda,
stai creando una
situazione in cui ci sarà una freccia del tempo termodinamica.
Potresti aver già
sentito parlare del concetto di entropia, che spesso viene
erroneamente definito come una “misura del disordine” del tuo
sistema. Ma in realtà quello che succede è questo: qualsiasi
sistema fisico avrà al suo interno un certo livello di gradienti
energetici. Se hai un uovo non strapazzato, c'è un gradiente
energetico tra l'albume (la parte bianca) e il tuorlo; la barriera
attorno al tuorlo è ciò che impedisce alle cose di mescolarsi in
modo uniforme. In un uovo crudo, c'è energia potenziale chimica che
verrà rilasciata - e si formeranno nuovi legami - se cucini l'uovo.
C'è energia potenziale nella struttura del vetro e rompendolo si
rilascerà.
Ma forse, tra tutti
gli esempi, considerare una stanza calda e una stanza fredda una
accanto all’altra è il modo più intelligente per parlare di
entropia.
Se hai un gran numero di particelle sul lato caldo della stanza, saranno tutte in quello che chiamiamo equilibrio termico tra loro. Mentre rimbalzano l'uno sull'altro ed interagiscono, nessuna parte del lato caldo verrà riscaldata o raffreddata; non esiste un gradiente energetico affinché il calore possa fluire da una parte all'altra della stanza. (Il lato freddo ha esattamente le stesse proprietà, tranne che l’equilibrio termico avviene a una temperatura molto più bassa.)
Ma ora, cosa succede se rimuovi il divisorio che separa il lato caldo della stanza da quello freddo? Che succede?
La risposta è che le particelle calde e quelle fredde si mescoleranno e produrranno una stanza a temperatura intermedia in cui tutte le particelle raggiungeranno la stessa temperatura di equilibrio. Prima che venga raggiunto l’equilibrio, l’energia può essere estratta dal sistema; dopo, non può. Quando parliamo di stato di massima entropia, parliamo di uno stato dal quale non è possibile estrarre ulteriore energia; un sistema di massima entropia non può compiere lavoro, come diciamo in fisica.
l lavoro è fisicamente reale; l'entropia è fisicamente reale; la termodinamica è fisicamente reale. Il tempo, come quantità misurabile, osservabile e quantificabile, non è diverso da nessuno di questi.
Tuttavia, ci sono due importanti avvertenze in questa discussione. Sebbene sia vero che il tempo è reale, è importante tenere a mente i seguenti fatti.
- Non sappiamo cosa causa la nostra freccia del tempo percepita. Osserviamo sempre che il tempo scorre in avanti e non all'indietro; riconosciamo il passare del tempo e siamo soggetti alle leggi della fisica che avanzano nel tempo, proprio come lo sono tutti gli oggetti e le quantità fisiche. Ma sia che l’entropia del vostro sistema rimanga costante, aumenti lentamente, aumenti rapidamente o venga addirittura diminuita artificialmente immettendovi energia, la freccia del tempo percepita non smette mai di scorrere né inverte la direzione.
- Anche se il tempo è sicuramente reale, può essere fondamentale o meno. Nel nostro attuale modo di guardare l'Universo, consideriamo qualcosa come l'entropia come una quantità derivata e trattiamo il tempo come se fosse fondamentale. Tuttavia, matematicamente, è possibile trattare l'entropia come se fosse una quantità fondamentale, e quindi il tempo si comporta come se potesse essere una quantità emergente. Non sappiamo ancora abbastanza dell’Universo per commentare molto sulla potenziale validità di questo approccio.
- Nonostante la tendenza popolare a mettere in discussione la natura del tempo, la sua “realtà” fisica non è in dubbio. Il tempo è parte integrante dell'Universo, e il confine tra gli eventi che sono stati osservati o misurati per avere un esito definitivo e quelli il cui esito non è ancora stato deciso è il modo migliore che abbiamo per definire, con precisione, cosa intendiamo per tempo. momento del “adesso”. Come ha affermato lo stimato fisico Lee Smolin in un'intervista esclusiva con lui :
- “Nella versione di Copenaghen della meccanica quantistica, c’è un mondo quantistico e c’è un mondo classico, e un confine tra loro: quando le cose diventano definite. Quando le cose che sono indefinite nel mondo quantistico diventano definite. E quello che stanno cercando di dire è che questa è la cosa fondamentale che accade in natura, quando le cose che sono indefinite diventano definite. E questo è ciò che è “adesso”. Il momento adesso, il momento presente, che tutte queste persone dicono che manca alla scienza e manca alla fisica, cioè la transizione"
ENGLISH
“In the Copenhagen version of quantum mechanics, there is a quantum world and there is a classical world, and a boundary between them: when things become defined. When things that are undefined in the quantum world become defined. And what they're trying to say is that this is the fundamental thing that happens in nature, when things that are undefined become defined. And that's what "now" is. The now moment, the present moment, which all these people say science is missing and physics is missing, that is, the transition from the indefinite to the defined"
If you want to precisely describe when and where something happens, you need four coordinates: three spatial and one temporal, that is, time.
Einstein taught us that time is relative for every observer and that there is no such thing as "absolute time".
Some go a step further and argue that time is simply a persistent illusion. Can it be argued that time doesn't even exist?
In a philosophical sense, we are taught to doubt and question everything. The reality of ourselves and our experiences is also up for debate, as we have to make some assumptions about how reliable our sensors – and our senses, for that matter – are to arrive at satisfactory conclusions. Sure, certain things might appear real, but isn't it possible that those appearances are deceiving and that quantities or concepts we take for granted are nothing more than very convincing illusions?
From a physical and scientific perspective, however, these types of questions take on a different meaning. We have learned many surprising and counterintuitive lessons from our investigations of time. Time is relative, not absolute. Time always moves forward, not backward, but we still lack an explanation for the arrow of time. Thermodynamically, the Universe has an arrow of time, which “flows” in the same direction as the increase in entropy. And when we investigate the Universe at a fundamental level, it turns out that time may not be fundamental at all.
But existence itself? It is very, very difficult to remove this property from time and still end up with a Universe consistent with what we observe. Here because.
When it comes to the question of existence, physics is very simple and direct about what it considers to be a satisfactory answer.
Can you measure it?
Can you quantify it?
Can you define it in a mathematically coherent way?
Is it itself an observable quantity, and do other observables depend on it inextricably?
If your answers to these questions are all yes, there is no way out: you have a quantity that exists.
The reason is simple: as far as reality is concerned, “what is real” are those things that in themselves are measurable, observable, quantifiable and non-pathological. Simply put, pathological is what happens when you ask the Universe a reasonable question and get incoherent nonsense in response. There are many questions that lead to pathological behaviors, and in these cases, the pathologies tell us that we have more work to do. “What happens in the central singularity of a black hole?” “What happens to quantum fluctuations on length scales smaller than the Planck length?” “What happens when a mass travels through spacetime distorted by the presence of that mass?” These are all questions that, at the moment, are as pathological as dividing by zero.
You might think, then, that perhaps time itself is pathological. Of course, we can measure it, quantify it and even observe both its passage and the consequences of its passage. But shouldn't it matter that measurements of “how much time passed” between the start and end of an event depend entirely on where you are and how you move when making such observations?
For example, if you are on a moving train and you shoot a light wave from one end of the train to the other, you will get a value for how long it takes for the light to reach the far end of the train. However, if you stand on a platform and watch the person on the train shoot light from one end to the other, you will get a different answer.
For the person on the moving train, it will measure that a certain amount of time must pass for the light to reach the end of the train. But the person on the ground will not only get a different, longer answer, but will conclude that the person (and, for that matter, everything) on the train is actually aging more slowly than them. For the stationary observer, a moving object ages more slowly than a stationary object.
Is it paradoxical? Is it pathological?
At all. Noting that time is "relative" does not mean that it is pathological. Regarding our question about light traveling from one end of a moving train to the other, it is possible that the train could stop and the observers “on the ground” and “on the train” could meet again. Both measurements will be different, individually, but will be consistently different from each other. When doing calculations for how much time passes for one observer relative to the other, each observer will be able to correctly predict not only what their own clocks are saying, but also what the other observer is saying. All you need is knowledge of special relativity.
Yes, you get different answers to the question "How long has it been?" or “When did this event occur?” or even “Which event happened first?” depending on where you are and how you move, but no one is more “right” or “wrong” than anyone else. Instead, we just need to transform our idea of time – according to the laws of relativity – to match what someone standing in a different place or moving at a different relative speed would conclude.
Thus, the notion that “time is relative” is not sufficient to assert that time does not exist. But could it be that, perhaps, we only perceive that time exists, and that it is not actually real?
We can consider this from a particular perspective: looking at the notions of symmetries in physics. After all, the laws of physics, at least as we know them, are symmetric with respect to time. If you observe a ball falling under the influence of gravity, you have no idea whether:
you're watching time flow forward as gravity pulls the ball down from a dropped position high above where you're looking now,
or if you are watching time flow backwards like a ball, thrown upward from a lower position, rising higher and higher as the gravitational force resists its motion.
In fact, almost all laws of physics – including motion, gravitation, electromagnetism, and even the strong nuclear force – are completely time-reversible. They are the same thing forwards and backwards in time, and it is not possible to discern, simply by observing the unfolding of a physical system, which of the two is occurring.
But there are two ways to identify a physical difference between going forward in time and going backwards in time. The first is to observe reactions that proceed through the weak nuclear force, such as radioactive decays.
Let's imagine we have a heavy atomic nucleus, full of protons and neutrons. If there is a large number of neutrons present in that nucleus for a given number of protons present, there is a possibility that the nucleus will undergo a specific type of radioactive decay: beta decay. Beta decay is what happens when one of the neutrons in the nucleus decays into a proton, an electron, and an antielectron neutrino, and it also happens for free (unbound) neutrons that are not part of any larger atomic nucleus.
It often happens that a neutron decays into a proton, an electron, and an antielectron neutrino. But it never happens that a proton, an electron and an anti-electron neutrino spontaneously react together to form a neutron. Indeed, in many ways, the weak interaction is the poster child for time-asymmetric reactions in physics.
The second way, however, is even more familiar to most of us. Every time that:
scramble an egg,
drop a glass full of water on the ground and watch it shatter,
or simply open the door between a hot and cold room,
you are creating a situation where there will be a thermodynamic arrow of time.
You may have already heard of the concept of entropy, which is often mistakenly defined as a “measure of the disorder” of your system. But in reality what happens is this: any physical system will have a certain level of energy gradients within it. If you have an unscrambled egg, there is an energy gradient between the white (the white part) and the yolk; the barrier around the yolk is what keeps things from mixing evenly. In a raw egg, there is chemical potential energy that will be released - and new bonds will form - if you cook the egg. There is potential energy in the structure of the glass and breaking it will release it.
But perhaps, of all the examples, considering a hot room and a cold room next to each other is the smartest way to talk about entropy.
If you have a large number of particles on the warm side of the room, they will all be in what we call thermal equilibrium with each other. As they bounce off each other and interact, no part of the hot side will be heated or cooled; there is no energy gradient for heat to flow from one part of the room to another. (The cold side has exactly the same properties, except that thermal equilibrium occurs at a much lower temperature.)
But now, what happens if you remove the divider that separates the warm side of the room from the cold side? What happens?
The answer is that the hot and cold particles will mix and produce an intermediate temperature room in which all particles will reach the same equilibrium temperature. Before equilibrium is reached, energy can be extracted from the system; after that, he can't. When we talk about a state of maximum entropy, we are talking about a state from which it is not possible to extract further energy; a system of maximum entropy cannot do work, as we say in physics.
the work is physically real; entropy is physically real; thermodynamics is physically real. Time, as a measurable, observable, and quantifiable quantity, is no different from any of these.
However, there are two important caveats to this discussion. While it is true that time is real, it is important to keep the following facts in mind.
We don't know what causes our perceived arrow of time. We always observe that time flows forward and not backward; we recognize the passage of time and are subject to the laws of physics that advance over time, just as all physical objects and quantities are. But whether the entropy of your system remains constant, increases slowly, increases rapidly, or is even artificially decreased by injecting energy into it, the perceived arrow of time never stops flowing or reverses direction.
While time is certainly real, it may or may not be critical. In our current way of looking at the Universe, we consider something like entropy to be a derived quantity and treat time as if it were fundamental. However, mathematically, it is possible to treat entropy as if it were a fundamental quantity, and therefore time behaves as if it could be an emergent quantity. We don't yet know enough about the Universe to comment much on the potential validity of this approach.
Despite the popular tendency to question the nature of time, its physical “reality” is not in doubt. Time is an integral part of the Universe, and the boundary between events that have been observed or measured to have a definitive outcome and those whose outcome has not yet been decided is the best way we have to define, precisely, what we mean in time. moment of “now”. As esteemed physicist Lee Smolin said in an exclusive interview with him:
“In the Copenhagen version of quantum mechanics, there is a quantum world and there is a classical world, and a boundary between them: when things become defined. When things that are undefined in the quantum world become defined. And what they're trying to say is that this is the fundamental thing that happens in nature, when things that are undefined become defined. And that's what "now" is. The now moment, the present moment, which all these people say science is missing and physics is missing, which is the transition."
Da:
https://bigthink.com/starts-with-a-bang/does-time-exist-182965/?utm_term=Autofeed&utm_medium=Social&utm_source=Facebook&fbclid=IwAR0AMWGh_FaZ-SVYAsBVXzNqcTXxRbj_SWGGenKyxW41eEG_wjVuY84FcGI#Echobox=1696001882
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