Come sappiamo che il tempo esiste?

È mattino, suona la sveglia. Come ogni giorno, prendi il treno per andare in ufficio. Fai la pausa all’ora di pranzo. Alla sera, prendi il treno per rientrare. Vai a correre per un’oretta. Ceni. Vai a dormire. E ricominci da capo. Si festeggiano i compleanni, si commemorano le morti. Nascono nuovi paesi, sorgono e cadono imperi. L’intera esistenza umana è legata allo scorrere del tempo.

Ma non possiamo vederlo, né toccarlo. Quindi, come sappiamo che esiste davvero?

«In fisica esiste ciò che chiamiamo il concetto di «tempo assoluto», che è utilizzato per descrivere diversi cambiamenti come una sequenza di eventi», esordisce Koyama. «Usiamo la fisica newtoniana per descrivere i movimenti delle cose e il tempo è un elemento essenziale.»

Ad oggi, il pensiero classico newtoniano sul tempo - in cui esso è costante in tutto l’universo - rappresenta ancora una buona approssimazione di come gli esseri umani si rapportano al tempo nella loro vita quotidiana. Tutti noi percepiamo il tempo e sincronizziamo i nostri orologi allo stesso modo, indipendentemente da dove ci troviamo nel mondo, che sia Londra, Tokyo o Buenos Aires.Tuttavia, i fisici si sono resi conto che il tempo può comportarsi in modo diverso e non è così coerente come pensava Newton. «Quando parliamo di tempo, dobbiamo pensare anche allo spazio: l’uno non esiste senza l’altro», afferma Koyama. «Non possiamo separare questi due elementi e il modo in cui un oggetto si muove nello spazio determina la sua percezione del tempo.»

In sintesi, il tempo che percepiamo dipende dalla nostra velocità da osservatori attraverso lo spazio, come spiegato dalla relatività speciale di Einstein, una teoria che spiega in che modo la velocità influenza la massa, il tempo e lo spazio.

Inoltre, secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità di un oggetto di grandi dimensioni può influire sulla velocità del tempo. Sono stati condotti molti esperimenti che hanno dimostrato questa teoria. I fisici hanno persino scoperto che i buchi neri deformano lo spazio-tempo circostante a causa dei loro immensi campi gravitazionali. Grazie al sostegno del Consiglio europeo della ricerca, Koyama continua ad analizzare questa teoria.

«Un esempio utile per capire tutto ciò è guardare a come utilizziamo il GPS», continua Koyama. «Il GPS funziona grazie a una rete di satelliti in orbita intorno alla Terra che, essendo posizionati a un’altitudine molto elevata, sono soggetti a una forza di gravità più debole. Pertanto, per essi il tempo dovrebbe scorrere più velocemente rispetto a noi che ci troviamo a terra, dove la gravità è maggiore. Ma poiché i satelliti viaggiano a velocità molto elevate intorno al pianeta, questo in realtà fa rallentare il tempo, compensando la mancanza di gravità.»

Capire come questi due effetti funzionano e si influenzano a vicenda è essenziale per garantire il corretto funzionamento della rete GPS globale. E una teoria del tempo coerente che spieghi come si muovono gli oggetti è un elemento fondamentale in tutto ciò. Quindi gli orologi non ci stanno prendendo in giro: il tempo esiste al di fuori della nostra percezione.Infine, la domanda se un giorno sarà possibile viaggiare nel tempo è stata posta a Koyama, che è professore di cosmologia presso l’Università di Portsmouth e quindi è la persona giusta per dare una risposta attendibile.

«Mi dispiace deludervi, ma per rendere possibile i viaggi nel tempo dovremmo scoprire un tipo di materia completamente nuovo che sia in grado di modificare la curvatura del tempo e dello spazio», afferma Koyama. «Tale materia dovrebbe avere delle proprietà che semplicemente non esistono in natura. Anche se è bello fantasticarci su, noi fisici siamo fermamente convinti che tornare indietro nel passato sia semplicemente impossibile.»

Per saperne di più sulla ricerca di Koyama: Sfidare la teoria della relatività generale