Che ora è? Una semplice spiegazione

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I fisici definiscono il tempo come la progressione degli eventi dal passato al presente nel futuro. Fondamentalmente, se un sistema è immutabile, è senza tempo. Il tempo può essere considerato la quarta dimensione della realtà, usata per descrivere gli eventi nello spazio tridimensionale. Non è qualcosa che possiamo vedere, toccare o gustare, ma possiamo misurarne il passaggio.

La freccia del tempo

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Le equazioni fisiche funzionano ugualmente bene sia che il tempo si muova in avanti nel futuro (tempo positivo) o all'indietro nel passato (tempo negativo). Tuttavia, il tempo nel mondo naturale ha una direzione, chiamata freccia del tempo . La domanda sul perché il tempo è irreversibile è una delle più grandi questioni irrisolte nella scienza.

Una spiegazione è che il mondo naturale segue le leggi della termodinamica. Il secondo principio della termodinamica afferma che all'interno di un sistema isolato, il entropia del sistema rimane costante o aumenta. Se l'universo è considerato un sistema isolato, la sua entropia (grado di disordine) non può mai diminuire. In altre parole, l'universo non può tornare esattamente allo stesso stato in cui si trovava in un punto precedente. Il tempo non può tornare indietro.

Dilatazione del tempo

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Nella meccanica classica, il tempo è lo stesso ovunque. Gli orologi sincronizzati rimangono d'accordo. Eppure sappiamo dalla relatività speciale e generale di Einstein che il tempo è relativo. Dipende dal sistema di riferimento di un osservatore. Ciò può comportare dilatazione del tempo , dove il tempo tra gli eventi diventa più lungo (dilatato) quanto più ci si avvicina alla velocità della luce. Gli orologi in movimento funzionano più lentamente rispetto agli orologi fissi, con l'effetto che diventa più pronunciato con l'avvicinarsi dell'orologio in movimento velocità della luce . Gli orologi nei jet o in orbita registrano il tempo più lentamente di quelli sulla Terra, particelle di muoni decadere più lentamente quando cade, e il Esperimento Michelson-Morley confermata contrazione della lunghezza e dilatazione del tempo.

Viaggio nel tempo

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Viaggiare nel tempo significa andare avanti o indietro in diversi punti nel tempo, proprio come potresti spostarti tra diversi punti nello spazio. Il salto in avanti nel tempo si verifica in natura. Gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale saltano avanti nel tempo quando tornano sulla Terra a causa del suo movimento più lento rispetto alla stazione.

L'idea di viaggiare indietro nel tempo , tuttavia, pone problemi. Un problema è la causalità o causa ed effetto. Tornare indietro nel tempo potrebbe causare un paradosso temporale. Il 'paradosso del nonno' è un classico esempio. Secondo il paradosso, se viaggi indietro nel tempo e uccidi tuo nonno prima della nascita di tua madre o tuo padre, potresti impedire la tua nascita. Molti fisici credono che il viaggio nel tempo nel passato sia impossibile, ma ci sono soluzioni a un paradosso temporale, come viaggiare tra universi paralleli o punti di diramazione.

Percezione del tempo

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Il cervello umano è attrezzato per tenere traccia del tempo. I nuclei soprachiasmatici del cervello sono la regione responsabile dei ritmi quotidiani o circadiani. Ma neurotrasmettitori e farmaci influenzano la percezione del tempo. Le sostanze chimiche che eccitano i neuroni in modo che si attivino più rapidamente del normale accelerano il tempo, mentre la ridotta scarica dei neuroni rallenta la percezione del tempo. Fondamentalmente, quando il tempo sembra accelerare, il cervello distingue più eventi all'interno di un intervallo. Da questo punto di vista, il tempo sembra davvero volare quando ci si diverte.

Il tempo sembra rallentare durante le emergenze oi pericoli. Gli scienziati del Baylor College of Medicine di Houston affermano che il cervello in realtà non accelera, ma l'amigdala diventa più attiva. L'amigdala è la regione del cervello che crea i ricordi. Man mano che si formano più ricordi, il tempo sembra scaduto.

Lo stesso fenomeno spiega perché le persone anziane sembrano percepire il tempo come un movimento più veloce rispetto a quando erano più giovani. Gli psicologi ritengono che il cervello formi più ricordi di nuove esperienze rispetto a quelle familiari. Dal momento che meno nuovi ricordi vengono costruiti più avanti nella vita, il tempo sembra passare più rapidamente.

L'inizio e la fine del tempo

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Per quanto riguarda l'universo, il tempo ha avuto un inizio. Il punto di partenza era 13.799 miliardi di anni fa quando il Big Bang si è verificato. Possiamo misurare la radiazione cosmica di fondo come microonde del Big Bang, ma non c'è nessuna radiazione con origini precedenti. Un argomento a favore dell'origine del tempo è che se si estendesse all'indietro all'infinito, il cielo notturno sarebbe pieno di luce proveniente da stelle più antiche.

Il tempo finirà? La risposta a questa domanda è sconosciuta. Se l'universo si espandesse per sempre, il tempo continuerebbe. Se si verificasse un nuovo Big Bang, la nostra linea temporale finirebbe e ne inizierebbe una nuova. Negli esperimenti di fisica delle particelle, le particelle casuali nascono dal vuoto, quindi non sembra probabile che l'universo diventi statico o senza tempo. Solo il tempo lo dirà.

Punti chiave

• Il tempo è la progressione degli eventi dal passato al futuro.
• Il tempo si muove solo in una direzione. È possibile andare avanti nel tempo, ma non indietro.
• Gli scienziati ritengono che la formazione della memoria sia la base per la percezione umana del tempo.

Fonti

• Carter, Rita. Il libro del cervello umano . Dorling Kindersley Publishing, 2009, Londra.
• Richards, ad es. Mappatura del tempo: il calendario e la sua storia . Oxford University Press, 1998, Oxford.
• Schwartz, Herman M. Introduzione alla relatività speciale , McGraw-Hill Book Company, 1968, New York.