Prendersi una tisana con Julian Barbour
di Diletta Martinelli (D.M.) e Matteo Lostaglio (M.L.)
D.M.: Professore, assaggi questi dolcetti. Sono buonissimi.
I baci di dama! Li conosco! Buonissimi davvero.
Tisana calda in mano, luce soffusa. Il professore allunga le gambe e si rilassa. Poche ore fa ha tenuto una conferenza dal titolo “Gravity as Shape Dynamics“, ha lavorato fino a tardi e domani è atteso a Roma dove interverrà al Festival delle Scienze. Eppure trova lo stesso il tempo per le nostre domande. Sarà che per Julian Barbour il tempo non esiste.
D.M.: Professore, ma lei come ha iniziato?
Per me tutto è cominciato quando a 26 anni, per puro caso, mi sono chiesto che cosa fosse il tempo. E così ho iniziato a interessarmi alla fisica. Ho letto quello che scrissero Newton e Einstein in proposito. Mi sembrava che non ci fosse niente di chiaro, così mi sono detto: “I’m going to change this!”. (Ride, battendo il pugno sul tavolino) Certamente sapevo di non essere Einstein, ma interrogarsi sul tempo mi sembrava estremamente interessante e ho pensato valesse la pena lavorarci sopra. Ho conseguito un PhD in fisica teorica, lavorando sulla relatività generale, e poi nel 1968 ho dovuto decidere che cosa fare. Già allora esisteva quella cosa terribile chiamata publish or perish per cui se non pubblichi paper non puoi fare una carriera scientifica. Allora decisi di diventare indipendente. Per hobby avevo imparato il russo e iniziato a tradurre giornali scientifici, e capii che in quel modo avrei potuto guadagnare abbastanza per mantenermi. Ho sempre avuto a disposizione circa un terzo del mio tempo per pensare alle cose che mi interessavano e non avevo la pressione di dover produrre risultati. Nel 1974 pubblicai su “Nature” il mio primo paper e per fortuna Bruno Bertotti, dell’Università di Pavia, lo lesse. Abbiamo pubblicato due paper insieme e iniziato una lunga collaborazione. 15 anni fa ho potuto smettere di fare traduzioni e ora le cose stanno andando piuttosto bene: ho quattro collaboratori attivi che lavorano con me su queste idee. E’ molto rischioso ma, se dovesse venirne fuori qualcosa, potrebbe essere qualcosa di grosso. Sono soddisfatto: ho avuto una vita molto stimolante.
D.M.: Nel leggere i suoi lavori mi è venuto da pensare a Immanuel Kant, che parlava di spazio e tempo come di idee a priori. Per un fisico la questione è più complessa. Partiamo allora dallo spazio e da come è stato definito nel corso del tempo…
Beh, è ovvio che in questo momento mi trovo al Collegio Ghislieri, perché mi guardo intorno e vedo questa bella stanza. Fuori dalla finestra riconosco l’edificio. E posso dire che mi sto muovendo perché lo sto facendo relativamente alle pareti. Questo era il modo con cui in origine ragionavano gli esseri umani e con cui quasi certamente ragionano gli animali: in base a quello che vedono attorno a loro. Quindi è stata davvero straordinaria l’introduzione da parte di Newton di uno spazio invisibile, assoluto, in cui un corpo non soggetto a forze si muove di moto rettilineo uniforme. Newton, probabilmente influenzato dalla meccanica di Cartesio, accettò l’idea di un mondo meccanico in cui tutto si muoveva relativamente a qualcos’altro, ma si trovò subito in difficoltà. Che cosa prendo come punto di riferimento? Qui so dove mi trovo perché vedo la stanza attorno a me, ma se venisse un terremoto? Non ci sarebbero più le pareti. Potrei guardare le stelle, ma noi sappiamo che anche le stelle si muovono le une rispetto le altre. La soluzione di Newton fu introdurre uno spazio invisibile rispetto al quale definire il moto. Ernst Mach sostenne invece che il moto dovesse essere definito rispetto a tutte le altre masse dell’universo. In un universo vuoto non ha senso parlare di spazio. Non è come uno spazio vuoto. Ma neppure Mach chiarì come definire il moto basandosi su quest’idea.
D.M.: E il suo lavoro con Bertotti tentava di fare questo? Costruire una meccanica basata sulle idee di Mach?
Esatto. E ci siamo riusciti. A livello di spazio euclideo abbiamo risolto il problema del principio di Mach e siamo arrivati a ritrovare la relatività generale in una forma differente. Se avessimo trovato una nuova teoria della gravitazione, a quest’ora Bertotti e io probabilmente avremmo vinto il Nobel. (Ride) Quello che abbiamo fatto invece è trovare un modo completamente diverso di guardare al problema della gravità quantistica.
D.M.: Ritorniamo al tempo. Che cosa non le quadra nell’idea di Newton di un tempo che scorre uniformemente? Sembra così naturale…
Beh, in realtà già in passato non tutti l’hanno trovato così naturale. Un problema che fece molto riflettere i teologi fu: perché Dio creò l’Universo proprio in un certo istante, e non dieci minuti prima o dieci minuti dopo?
M.L.: Il principio della ragion sufficiente di Leibniz?
Esatto! Ma una risposta acuta la diede già Sant’Agostino: Dio non ha creato il mondo nel tempo, l’ha creato con il tempo.
D.M.: Questo è quello che pensano i teologi. Ma i fisici che cosa dicono?
In realtà è sorprendente come l’attuale visione del Big Bang dedotta dalla relatività generale concordi con quell’intuizione: non ha senso chiedersi che cosa ci fosse prima del Big Bang, perché il tempo è nato con esso.
M.L.: Ho capito che il tempo ha un’origine. Ma qual è il problema del tempo assoluto di Newton?
Poincaré aveva affrontato il problema del tempo nel suo libro La Scienza e l’Ipotesi, nel quale aveva sollevato due grandi problemi. Il primo era come definire la simultaneità di eventi spazialmente separati. Era un problema pratico: quando possiamo dire che due eventi accadono nello stesso momento da una parte all’altra dell’Atlantico? In quel periodo si stavano sviluppando i primi canali di comunicazione tra Europa e America.
M.L.: E Einstein rispose a questa domanda, con la teoria della relatività.
E’ vero: Einstein affrontò il problema della definizione della simultaneità rivoluzionando le nostre idee di tempo e spazio. Ma non c’è traccia nei suoi scritti del fatto che fosse cosciente del secondo problema sollevato da Poincaré.
M.L.: Cioè?
Come possiamo dire che un secondo di oggi è uguale a un secondo di domani?
D.M.: Temo di essermi persa…
Pensa al problema pratico da cui la domanda ebbe origine: lo standard per la misurazione del tempo di allora era il moto di rotazione della Terra. Ma alcuni sostenevano che non fosse un buon orologio, perché non era uniforme. Oggi sappiamo che è davvero così, ma che cosa significa che la rotazione della Terra non è uniforme? Uniforme rispetto a che cosa? E’ qui che nasce davvero il problema del tempo.
M.L.: E qual è la soluzione?
Se analizziamo bene il significato di tempo, scopriamo che il tempo non è nient’altro che cambiamento. So che il tempo passa perché vedo che le lancette del mio orologio hanno cambiato posizione. C’è una famosa frase di Mach: “It is utterly beyond our power to measure the changes of things by time. Quite the contrary, time is an abstraction at which we arrive through the changes of things”.
M.L.: Quindi un orologio non misura lo scorrere del tempo?
No. Quello che misura è una sorta di media dei cambiamenti che avvengono nell’universo. Questo è quello che abbiamo realizzato Bertotti e io nel nostro modello.
D.M.: Ma Lei si è spinto molto oltre quest’idea. Qualche anno fa ha pubblicato un libro intitolato La fine del tempo. Com’è possibile che lo scorrere del tempo sia solo un’illusione?
La prima argomentazione che posso portare è che la nostra memoria è racchiusa in configurazioni statiche nel nostro cervello. Se potessi avere una fotografia del tuo cervello congelato in un istante, potrei in linea di principio dedurre da essa tutta la tua storia.
M.L.: Cioè il passato esiste solo nel presente?
In un certo senso sì. E’ proprio come i geologi ricostruiscono la storia della Terra a partire dalle correlazioni tra i diversi strati di roccia che osserviamo oggi. Tutta l’informazione è contenuta nelle configurazioni: puoi pensarle come tante fotografie che rappresentano tutto quello che può esistere. In un mondo con tre particelle, sarebbe l’insieme di tutti i possibili triangoli. Ovviamente il nostro mondo è molto più complesso di così. Ora supponi che esista una legge atemporale che seleziona le configurazioni che contengono quelle strutture complesse, come il nostro cervello o le correlazioni nella roccia, che potremmo chiamare “capsule temporali”. Sono strutture che sembrano parlarci di una storia avvenuta nel passato. Allora avremmo un mondo atemporale in cui tutte le possibilità coesistono, un po’ come coesistono i numeri naturali, e nel quale noi siamo coscienti solo di quegli istanti che contengono capsule temporali. Così avremmo l’impressione di una storia che avviene nel tempo, ma sarebbe un’illusione.
D.M.: Ma un universo atemporale ha un’origine? Come la mettiamo con il Big Bang?
Io non credo che il Big Bang si trovi nel passato. E’ solo una delle possibili configurazioni dell’Universo. Noi sappiamo, e questo è uno dei maggiori problemi della cosmologia, che le condizioni iniziali devono essere scelte in modo che l’universo abbia avuto origine da uno stato estremamente ordinato: questo è quanto ci dice la radiazione cosmica di fondo. E’ interessante osservare che, nella terra dei triangoli, il Big Bang corrisponde al triangolo più simmetrico, quello equilatero. Io spero che la meccanica quantistica dell’universo forzi questa possibilità, eliminando il problema del fine tuning, ma sarebbe una storia troppo lunga da spiegare. Comunque è una buona domanda.
D.M.: Il suo sito Web si chiama Platonia. Come mai?
E’ come ho chiamato il mondo atemporale che contiene tutte le possibili configurazioni dell’Universo. (Sorride) Come molti matematici, sono un convinto platonico.
D.M.: La ringrazio molto, professore. Questa era l’ultima domanda. E’ stato interessante poter parlare con Lei.
M.L.: Grazie, davvero.
Figuratevi. Posso chiedervi un favore?
D.M.: Certo.
Ho dimenticato la mia sveglia a casa. Potrebbe prestarmi la sua? Non vorrei perdere il treno per Roma.
D.M.: (Sorride) Ma scusi, professore, il tempo non esiste!
(Ride) E’ vero, ma esistono le diverse configurazioni in Platonia, e in esse io sono un uomo molto puntuale!
Fonte: http://www.stukhtra.it/?p=7717