La misura del tempo. Ogni visione del mondo, così come ogni teoria fisica, offre una percezione limitata. Questo perché la nostra vista si estende solo fino al confine degli orizzonti percettivi.
Con il crescere della conoscenza e l’espansione dei nostri orizzonti interni possiamo invece vedere e sperimentare più in profondità.
Così accade anche in fisica: ogni nuova teoria amplia ed espande i limiti della nostra conoscenza e la nostra esperienza dell’universo e della vita in generale.
Spesso, nella vita di ogni giorno, rifiutiamo i vecchi punti di vista e li sostituiamo con nuovi che meglio si adattano a noi, nuove prospettive che possono permetterci un ulteriore sviluppo. In fisica è raro che accada. Le vecchie teorie in genere non vengono rifiutate e semplicemente gettate via. In fisica, le vecchie teorie vengono incluse in nuove teorie, più universali. Questa è una delle tante cose belle della fisica.
Un esempio: quella a cui ci riferiamo come “la fisica di Einstein” spiega la precessione dei pianeti che la “fisica newtoniana” non è riuscita a spiegare. Tuttavia, “la fisica di Einstein” non ha bisogno di negare “la fisica newtoniana”; piuttosto conduce la “fisica newtoniana” in un contesto più ampio e semplicemente estende e allarga i suoi orizzonti. Per fortuna, la fisica è dotata di un meccanismo di permanente e ricorrente “auto-controllo”. Ovvero, ogni tesi è confermata da esperimenti in cui il fenomeno considerato viene misurato con appropriati strumenti. I fisici quindi controllano che i risultati ottenuti tramite la misurazione corrispondano alla postulazione teorica.
Una caratteristica delle teorie fisiche è che la verifica della loro validità include la possibilità che tutto sia errato. In fisica, semplicemente, non esistono “verità assolute”. Resta inteso che tutte le teorie valide a descrivere un fenomeno possono essere migliorate.
Una particolare e data teoria è considerata valida finché nuovi esperimenti dimostrano che non lo è, al fine di descrivere un fenomeno di recente scoperta.
I fisici quindi andranno a perfezionare la nuova teoria che estenderà gli orizzonti, per comprendere i fenomeni scoperti di recente e la supporteranno con modelli matematici avanzati.
Possiamo trovare un buon esempio di questo modello di sviluppo delle teorie nella storia della comprensione della velocità della luce.
Intorno alla fine del XIX secolo, i fisici hanno scoperto che la luce ha una velocità costante. La velocità della luce è risultata essere immutabile, indipendentemente dal fatto che ci si sposti lontano dalla sorgente luminosa o verso di essa. La fisica newtoniana non era in grado di descrivere questa straordinaria proprietà della luce. Perciò i fisici hanno cominciato a pensare a un nuovo modello matematico per descrivere la costanza della velocità della luce.
Il matematico tedesco Hermann Minkowski ha sviluppato una geometria quadridimensionale, dove la quarta dimensione (X4) è un prodotto del tempo e della velocità della luce. Einstein poi ha preso le redini e ha applicato questo modello per descrivere la velocità della luce come una costante per gli osservatori, fissi e in movimento. In queste teorie, la fisica ne usciva ancora vincitrice. Tuttavia, un sottoprodotto di questa stessa vittoria fu l’insorgenza di un intrinseco malinteso.
Purtroppo, i fisici cominciarono a vedere il tempo come una quarta dimensione dello spazio, anche se un modello matematico di Minkowski conferma che la quarta dimensione, nota come X4, è il prodotto del tempo, dell’immaginario numero “i” e della velocità della luce: X4=ict.
Questo formalismo tuttavia, rivela chiaramente che quel tempo “t” non è la quarta dimensione di spazio nota come “X4”.
La fisica nel XX secolo ha ritenuto che il tessuto dello spazio-tempo fosse l’“arena” fondamentale in cui l’universo esisteva. Tuttavia, l’idea del tempo come quarta dimensione dello spazio non è mai stata verificata sperimentalmente. Non credo che la maggior parte dei fisici sia pronta ad affrontarlo.
Un secolo dopo Einstein, io ho creato un nuovo modello matematico, dove il tempo è essenzialmente e semplicemente un ordine numerico, cioè una sequenza di cambiamenti nell’universo. Come “arena” di base dell’universo ho scelto lo spazio universale tridimensionale, che è stato progettato un secolo fa dal fisico tedesco Max Planck.
Planck credeva che lo spazio universale consistesse in tre unità dimensionali e fondamentali di spazio l³p :
Nell’equazione “ћ” è la costante di Planck ridotta, “G” rappresenta la costante gravitazionale e “c” è la velocità della luce. Si può immaginare lo spazio universale composto da bolle molto piccole, collegate tra loro. In uno spazio-tempo tridimensionale “t” è misurato tramite orologi.
Il tempo è solo l’ordine numerico e la durata di un cambiamento, una quantità matematica. Non nego l’esistenza del tempo, ho semplicemente attribuito al “tempo” un nuovo significato: il tempo non è la quarta dimensione dello spazio in cui avvengono i cambiamenti, bensì solo una sequenza matematica di cambiamenti che stanno avvenendo all’interno dello spazio tridimensionale dell’universo. Qui di seguito vediamo l’unità fondamentale di tempo che è nota come tempo di Planck tp :
Per chiarire ulteriormente questo concetto: un fotone si muove attraverso il solo spazio, non attraverso lo spazio-tempo. La più piccola distanza che il fotone può percorrere è la distanza di Planck lp :
Ogni distanza di Planck lp che il fotone sta attraversando alla velocità della luce “c” corrisponde esattamente a un tempo di Planck tp:
Il tempo misurato “t” è la somma di tutti i tempi di Planck t p :
Questa nuova concezione del tempo amplia l’orizzonte percettivo della Relatività e descrive correttamente il tipo di fenomeni che il modello obsoleto dello spazio-tempo non è riuscito a includere nel suo quadro.
Preso in questo nuovo contesto, il tempo diventa una grandezza matematica che esiste nell’universo, indipendentemente dai fisici e dalle loro misurazioni. Alcuni di questi, come l’americano Max Tegmark, hanno postulato che la matematica esista nell’universo indipendentemente dalla mente umana. In definitiva, tale pensiero allarga davvero gli orizzonti della fisica, dal momento che presuppone l’esistenza di un “universo matematico” che non si basa sulla materia o l’energia. Oggi, la fisica riconosce che la materia e l’energia sono le uniche possibili forme nell’universo.
Ho sviluppato un modello in cui il tempo non è né materia né energia, ma esiste di certo come quantità all’interno dell’universo matematico. Per i fisici, ma anche per chi non lo è, si tratta di una nuova concezione, perché ci hanno insegnato la famosa formula di Einstein E=mc2 , nonché le sue implicazioni: che tutto ciò che esiste è una forma di energia. Inoltre, tutta la materia può essere convertita in energia e viceversa.
Naturalmente, in questo contesto, quando si parla di “energia”, ci si riferisce all’intero spettro di radiazione elettromagnetica e all’energia che manifesta la totalità dello spazio universale. La fisica attuale si basa su una logica bivalente: un fenomeno può essere A (materia) o B (energia). La logica trivalente, che è stata sviluppata nel secolo scorso dal matematico polacco Jan Lukasiewicz, permette che una cosa possa essere A, B o addirittura C. Un universo matematico è un fenomeno che fa parte di quelli di tipo C, in logica trivalente. Il modello superato dello spazio-tempo, in cui il tempo funziona come quarta dimensione dello spazio e arena fondamentale dell’universo, è basato su una errata interpretazione del modello matematico dello spazio-tempo di Minkowski.
Io propongo che l’“arena di base” dell’universo sia uno spazio universale tridimensionale e granulare, composto da unità fondamentali di spazio chiamate “volume di Planck”. Questo modello è basato sulle costanti fisiche fondamentali della massa di Planck, della lunghezza di Planck, del volume di Planck e della costante di Planck, tutti derivati da dati sperimentali e dunque proprietà di base dell’universo. Le costanti fisiche fondamentali sono i cardini su cui possiamo costruire un nuovo orizzonte nella fisica.
Estratto da La Fisica dell’Attimo Presente
La Fisica dell’Attimo Presente
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