Tempo

"Padre Tempo"Cronos con la sua falce mentre trascina il figlio, olio su tela diGiovanni Francesco Romanelli(secondo quarto delXVII secolo)

Iltempoè lapercezionee rappresentazione della modalità di successione degli eventi, per cui essi avvengono prima, dopo o durante altri eventi.Da un punto di vista scientifico è unagrandezza fisicafondamentale.

La complessità del concetto è da sempre oggetto di studi e riflessionifilosoficheescientifiche.

Tempo e coscienza

Statua del Tempo diGiuseppe Benetti(1873), scultura nelCimitero monumentale di Staglieno(Genova)

Dallacoscienzaumana emergerebbe l'esperienza conosciuta come "il trascorrere del tempo", che caratterizza i fenomeni e i cambiamenti materiali e spaziali della nostra esperienza. Tale concetto non trova una corrispondenza univoca nellafisica,dove non è possibile sequenziare in modo assoluto, ma solo localmente l'apparente successione degli eventi secondo l'osservazione umana. Tutto ciò che si muove nello spazio e/o si trasforma è descritto dalla mente umana in relazione al tempo. Alcuni esempi tra i più immediati sono la rotazione dellaTerraattorno al proprio asse, che determina l'alternanza del giorno e della notte, e il suomoto di rivoluzioneintorno alSole,che determina le variazioni stagionali e la durata dell'anno solare. Tali eventi forniscono la sensazione alla mente umana che è trascorso un "intervallo di tempo", definizione che però nasconde una logica circolare poiché ne costituisce anche la spiegazione.

Molto di ciò che riguarda lapercezione del temposembra quindi dipendere dalla mente: il passato è un ricordo, derivato dalla memoria del vissuto, il presente una comprensione, una lettura del reale adottata dal soggetto al momento della percezione, il futuro una previsione, una proiezione dei costrutti intellettuali.Scientificamente, invece, tutto il tempo esiste simultaneamente e continuamente senza distinzione tra passato e futuro, mentre il presente formalmente non esisterebbe in quanto ogni atto necessita di una latenza minima legata allavelocità della luce.

Simultaneità e causalità

Eventi distinti tra loro possono essere apparentementesimultaneioppure apparire distanziati in proporzione a un certo numero di cicli di un determinatofenomenosoggettivo e locale, per cui sembrerebbe possibile quantificare in che misura un certo evento avvengadopoun altro, ma in realtà ciò è fisicamente impossibile, l'istante è indefinibile, la simultaneità è solo apparente e gli eventi accadono in ordine diverso per osservatori differenti. Iltempomisurabile, solo localmente nella stessa cornice temporale, che separa i due eventi corrisponde all'ammontare dei cicli intercorsi in una data cornice temporale, ma per altri osservatori l'ordine degli eventi potrebbe avere diversi cicli temporali o anche essere invertito. Convenzionalmente tali cicli si considerano, per definizione, periodici entro un limite di errore sperimentale e solo localmente. Tale errore sarà percentualmente più piccolo quanto più preciso sarà lo strumento (orologio) che compie la misura e relativa alla posizione vicino a una massa in cui è posizionato e relativamente alla sua velocità, accelerazione e direzione. Nel corso della storia dell'uomo gli orologi sono passati dalla scalaastronomica(moti delSole,dellaTerra) a quellaquantistica(orologi atomici) raggiungendo progressivamente precisioni crescenti fino a evidenziare che il tempo scorre differentemente sulla terra, anche a poca distanza di altezza.

Uno dei modi di definire il concetto didopoè basato sull'assunzione dellacausalitàapparente all'esperienza umana. Il lavoro compiuto dall'umanità per incrementare la comprensione della natura apparente del tempo e della misurazione relativa del tempo, con la creazione e il miglioramento deicalendarie degli orologi, è stato uno dei principali motori della scopertascientificache nell'ultimo secolo ha portato alla soppressione del concetto di tempo universale e fondamentale.

La misura del tempo

Unaclessidra

L'unità di misura standard delSistema Internazionaleè ilsecondo.In base a esso sono definite misure più ampie come ilminuto,l'ora,ilgiorno,lasettimana,ilmese,l'anno,illustro,ildecennio,ilsecoloe ilmillennio.Il tempo può essere misurato, esattamente come le altre dimensioni fisiche. Gli strumenti per la misurazione del tempo sono chiamatiorologi.Gli orologi molto accurati vengono detticronometri.I migliori orologi disponibili sono gliorologi atomici.

Esistono svariatescale temporalicontinue di utilizzo corrente: iltempo universale,iltempo atomico internazionale(TAI), che è la base per le altre scale, iltempo coordinato universale(UTC), che è lo standard per l'orario civile, iltempo terrestre(TT), ecc. L'umanità ha inventato i calendari per tenere traccia del passaggio di giorni, settimane, mesi e anni.

Distanze misurabili con il tempo

Nel linguaggio di tutti i giorni spesso si usa il tempo come misuratore di distanze, per indicare la durata di un percorso (come ad esempio: "mezz'ora d'automobile", "un giorno di viaggio", "10 minuti di cammino" ). Dato che la velocità è uguale allo spazio percorso diviso l'intervallo di tempo impiegato a percorrere quello spazio, si può fare un'inferenzaimplicita sulla velocità media tenuta dal corpo in movimento. Si valorizza così in modo approssimato la distanza a livello temporale, in relazione al fatto che lo spazio percorso può essere espresso come la velocità media (all'incirca nota), moltiplicata per l'intervallo di tempo interessato.

Tecnicamente, però, espressioni come "un anno luce" non esprimono un intervallo di tempo, ma una distanza avendone nota la velocità: infatti più precisamente l'anno lucesi può esprimere come "la distanza percorsa dalla luce in un anno", conoscendone esattamente la velocitàcnel vuoto.

Il tempo nella filosofia e nella fisica

Importanti questionifilosofiche,metafisicheefisichesul tempo comprendono:

• Il tempo senza cambiamento è concettualmente impossibile?
• Il tempo scorre oppure l'idea di passato, presente e futuro è completamente soggettiva, descrittiva solo di un inganno dei nostri sensi?
• Il tempo è rettilineo o lo è solo nel breve spazio di tempo che l'uomo ha sperimentato e sperimenta?

Concetti e paradossi nell'antichità classica

Rappresentazione delparadosso di Achille e la tartarugasecondo la descrizione di Borges.Sull'asse sono indicate le distanze (in metri) percorse da Achille e dalla tartaruga.

Iparadossi di Zenone(che molti secoli dopo sarebbero stati di aiuto nello sviluppo delcalcolo infinitesimale) sfidavano in modo provocatorio la nozione comune di tempo. Il paradosso più celebre è quello diAchille e la tartaruga:secondo il suo ragionamento, attenendosi strettamente alleregole logiche,l'eroe greco (detto "pié veloce" in quanto secondo lamitologia grecaera "il più veloce tra i mortali" ) non raggiungerebbe mai una tartaruga.

L'esempio è molto semplice: supponiamo che inizialmente Achille e la tartaruga siano separati da una distanza x e che la velocità dell'eroe corrisponda a 10 volte quella dell'animale. Achille comincia a correre fino a raggiungere il punto x dove si trovava la tartaruga ma essa, nel frattempo, avrà percorso una distanza uguale a 1/10 di x. Achille prosegue e raggiunge il punto "x + 1/10 di x" mentre la tartaruga ha il tempo di compiere una distanza di 1/100 di x (1/10 di 1/10 di x), distanziando nuovamente l'inseguitore. Continuando all'infinito Achille riuscirà ad avvicinarsi sempre di più all'animale, il quale però continuerà ad avere un sempre più piccolo ma comunque sempre presente distacco. La paradossale conclusione di Zenone era: Achille non raggiungerà mai la tartaruga.

La posizione diParmenideè assai diversa da quella dell'allievoZenone:questi infatti sosteneva che l' "ancoraggio metafisico" del reale, l'essenza stessa della realtà, fosse eterno e che, dunque, il tempo fosse una posizione delladoxa('opinione'), di quella sapienza che non è propria di chi sa veramente. In seno all'essere (che è l'essenza del mondo), in sintesi, non c'è tempo né moto.

AnchePlatoneè stato influenzato da questa concezione. Secondo la sua celebre definizione il tempo è "l'immagine mobile dell'eternità". PerAristotele,invece, è la misura del movimento secondo il "prima" e il "poi", per cui lo spazio è strettamente necessario per definire il tempo. Solo Dio è motore immobile, eterno e immateriale.

SecondoAgostinoil tempo è stato creato da Dio assieme all'Universo, ma la sua natura resta profondamente misteriosa, tanto che il filosofo, vissuto tra il IV e il V secolo d.C., afferma ironicamente: "Se non mi chiedono cosa sia il tempo lo so, ma se me lo chiedono non lo so". Agostino critica una concezione del tempo aristotelica inteso come misura del moto (degli astri): nelle "Confessioni" afferma che il tempo è "distensione dell'animo" ed è riconducibile a una percezione propria del soggetto che, pur vivendo solo nel presente (con l'attenzione), ha coscienza del passato grazie alla memoria e del futuro in virtù dell'attesa. Per Agostino, insomma, il tempo è un'entità soggettiva. Tuttavia ne riconosce anche una dimensione oggettiva quando, nella "Città di Dio", il santo di Ippona lo definisce, ad esempio, "divenire del movimento secondo il prima e il poi, dato che le sue parti non possono essere simultaneamente",oppure quando afferma che senza creatura non esiste il tempo giacché non esiste alcun essere mutevole e che l'eternità, propria di Dio, al contrario, è l'assenza assoluta della mutabilità, del movimento, concludendone che il tempo non preesiste al mondo ma è stato creato con esso perché questi è sottoposto alla caducità, al cambiamento, in una parola, al divenire.Inoltre, nel tentativo di spiegare come gli angeli sono sempre esistiti, eppure non sono coeterni al Creatore, il santo di Ippona giunge ad affermare esplicitamente che è ragionevole sostenere che esisteva il tempo prima dell'uomo e di Abramo, e che gli angeli sono sempre esistiti, ma nel tempo perché senza i loro movimenti, soggetti al futuro e al passato, era impossibile che si avesse il tempo, ribadendo la differenza tra eternità che non diviene e tempo che muta e mostrando così chiaramente come egli non vincoli il tempo alla sola percezione/esistenza dell'uomo.

Da sant'Agostino in poi nel pensiero cristiano il tempo è concepito in senso lineare-progressivo e non più circolare-ciclico come nel mondo pagano. Dalla caduta diAdamol'escatologia cristianaprocede verso la "consumazione del tempo", il riscatto dell'uomo versoDio,il Giudizio Universale e l'eternità spirituale.

L'epoca moderna: il dibattito tra tempo assoluto e tempo illusorio

Il tempo è stato considerato in vari modi nel corso della storia del pensiero, ma le definizioni di Platone e Aristotele sono state di riferimento per moltissimi secoli (magari criticate o reinterpretate in sensocristiano), fino a giungere alla rivoluzionescientifica.Di questo periodo è fondamentale la definizione diIsaac Newton(1642-1727), secondo il quale il tempo (al pari dello spazio) è "sensorium Dei" (senso diDio) e scorrerebbe immutabile, sempre uguale a sé stesso (una concezione analoga è presente nelle opere diGalileo Galilei). Degna di nota è la contesa traNewtoneLeibniz,che riguardava la questione del tempo assoluto: mentre il primo credeva che il tempo fosse, analogamente allospazio,un contenitore di eventi, il secondo riteneva che esso, come lo spazio, fosse un apparato concettuale che descriveva le interrelazioni tra gli eventi stessi.John Ellis McTaggartcredeva, dal canto suo, che il tempo e il cambiamento fossero semplici illusioni.

Dal tempo soggettivo alla teoria della relatività

È stato il filosofo tedescoImmanuel Kanta cambiare radicalmente questo modo di vedere, grazie alla sua cosiddetta nuova "rivoluzione copernicana", secondo la quale al centro della filosofia non si deve porre l'oggetto ma il soggetto: il tempo diviene allora, assieme allo spazio, una "forma a priori della sensibilità". In sostanza se gli esseri umani non fossero capaci di avvertire lo scorrere del tempo non sarebbero neanche capaci di percepire il mondo sensibile e i suoi oggetti che, anche se sono inconoscibili in sé, sono collocati nello spazio. Quest'ultimo è definito come "senso esterno", mentre il tempo è considerato un "senso interno": in ultima analisi tutto ciò che esiste nel mondo fisico viene percepito e ordinato attraverso le strutture a priori del soggetto e ciò che, in prima battuta, viene collocato nello spazio viene poi ordinato temporalmente (come dimostra la nostra memoria).

Un grande contributo alla riflessione sul problema del tempo si deve al filosofo franceseHenri Bergsonil quale, nel suoSaggio sui dati immediati della coscienzaosserva che il tempo della fisica non coincide con quello della coscienza. Il tempo come unità di misura dei fenomeni fisici, infatti, si risolve in una spazializzazione (come ad esempio le lancette dell'orologio) in cui ogni istante è oggettivamente rappresentato e qualitativamente identico a tutti gli altri; il tempo originario, invece, si trova nella nostra coscienza che lo conosce mediante intuizione; esso è soggettivo, e ogni istante risulta qualitativamente diverso da tutti gli altri.

Un cambiamento radicale del concetto di tempo in fisica è stato invece introdotto dallateoria della relatività( "ristretta" nel1905e "generale" nel1916) diEinstein.Secondo larelatività ristretta,la misura degli intervalli di tempo non è assoluta, ma relativa all'osservatore. Quello che è uguale per tutti gli osservatori in sistemi di riferimento inerziali è, infatti, il valore dalla velocità della luce: c =299792458m/sche è dunque una costante fisica fondamentale. Le quantità invarianti per tutti gli osservatori non sono quelle relative separatamente allo spazio e al tempo, bensì quelle definite nellospaziotempoquadridimensionale. La decomposizione di quest'ultimo in tre dimensioni spaziali e una temporale è invece relativa a ciascun osservatore. A sua volta, la presenza delcampo gravitazionaledetermina una curvatura dello spaziotempo, capace di deflettere lalucee di rallentare il tempo (teoria della relatività generale).

Secondo larelatività ristrettal’intervallo di tempo fra due eventi misurato da un osservatore differisce da quello misurato da un altro osservatore per un fattore moltiplicativo, che dipende dalla velocità relativa dei due osservatori. Più in particolare leformule di Lorentzsono le seguenti:

${\begin{cases}x'=\gamma \left(x-vt\right)\\y'=y\\z'=z\\t'=\gamma \left(t-{\frac {v}{c^{2}}}x\right)\end{cases}}$

dove:

• x,y,zrappresentano le tre coordinate spaziali, supponendo che i due osservatori si muovano l'uno rispetto all'altro nella direzionex;
• trappresenta la coordinata temporale;
• vè la velocità relativa fra i due osservatori;
• cè la costante della velocità della luce nel vuoto;
• $\gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}$è il fattore di dilatazione temporale di Lorentz.

Alcuni effetti previsti dallateoria della relativitàfurono inizialmente considerati come paradossi. Uno dei più noti è il cosiddettoparadosso dei gemelli.La premessa del paradosso è che esistano due gemelli, di cui uno parte per un viaggio interstellare con un'astronave capace di andare a una velocità prossima a quella della luce, mentre l'altro rimane sullaTerra.In base all’effetto di dilatazione degli intervalli temporali descritto dalle formule di Lorentz, il gemello rimasto sulla Terra dovrebbe aspettarsi che il tempo sia trascorso più lentamente per il gemello astronauta, e quindi che quest'ultimo apparirà più giovane quando i due si incontreranno nuovamente sulla Terra. Ma il gemello astronauta, facendo lo stesso ragionamento nel suo sistema di riferimento, si aspetta invece di trovare più giovane il gemello rimasto sulla Terra: in questo consisterebbe il paradosso. In realtà la situazione descritta non si può ricondurre a una singola trasformazione di Lorentz che connetta i due osservatori: se i due gemelli si allontanano fra loro e successivamente si riavvicinano, non possono essersi mossi di moto rettilineo uniforme l'uno rispetto all’altro. In presenza di moti accelerati, il calcolo del tempo trascorso per ciascuno dei due deve essere fatto mediante il calcolo deltempo propriolungo la sua traiettoria spaziotemporale (linea di universo): la differenza fra i due valori del tempo proprio trascorso lungo le due traiettorie (valori che non dipendono dal sistema di riferimento considerato) fornisce la differenza di età finale fra i due gemelli, senza alcuna ambiguità o paradosso. Si può dimostrare che il tempo proprio trascorso fra due eventi è massimo per una traiettoria inerziale rispetto a ogni altra traiettoria possibile fra gli stessi due eventi.

La teoria della relatività cambia radicalmente la nozione di simultaneità (due eventi possono avvenire contemporaneamente per un osservatore ma non per un altro). Proprio la revisione del concetto di simultaneità – dovuta al fatto (sperimentalmente osservato) che la velocità della luce è la stessa per tutti gli osservatori – permise a Einstein di spiegare l’origine delle formule di Lorentz e dei conseguenti effetti di contrazione delle misure di lunghezza e dilatazione delle misure di tempo quando si confrontano osservatori in moto l’uno rispetto all’altro.

Poiché due eventi A e B, simultanei per un dato osservatore, non lo saranno per altri (e vi saranno osservatori per cui A avviene prima di B, e altri per i quali B avviene prima di A), il principio dicausalità– che afferma che un evento passato può influenzare un evento futuro, ma non viceversa – deve essere necessariamente riformulato. Si afferma quindi che un evento A può influenzare un evento B solo se A precede temporalmente B perqualunqueosservatore inerziale: questo si verifica se B è contenuto nelcono luce futurodi A, ossia se B può essere raggiunto a partire da A da un corpo che viaggi a velocità inferiore a quella della luce, o al più da un segnale che viaggi alla velocità della luce.

Se esistesse un corpo in grado di viaggiare a velocità maggiore di quella della luce, rispetto a qualche osservatore esso apparirebbe viaggiare all'indietro nel tempo. La stessa teoria della relatività prevede, d'altra parte,

• che una particella di massa nulla possa solo viaggiare alla velocità della luce, e
• che sia impossibile accelerare un corpo massivo fino alla velocità della luce, poiché occorrerebbe un'energia infinita per farlo; si può inoltre ricavare facilmente che per una particella di massa nulla, che viaggia alla velocità della luce, iltempo proprionon trascorre.

La dilatazione degli intervalli temporali descritta dalle formule di Lorentz viene spesso descritta, nei testi scolastici o divulgativi, dicendo che"un osservatore sulla Terra vede rallentare un orologio posto su un'astronave che viaggi a grande velocità":ma quest'affermazione si presta a essere interpretata scorrettamente. Ciò che l'osservatore sulla Terra misurerebbe se osservasse l'orologio dell'astronave con un ipotetico telescopio, infatti, non sarebbe l'intervallo di tempo misurato da quell'orologio, bensì l'intervallo di tempo fra la ricezione (al telescopio) di segnali luminosi consecutivi emessi dall'orologio. La dilatazione che si osserverebbe non sarebbe quella data dal solo fattore$\gamma$di Lorentz, ma quella data dall'effetto Doppler relativistico.

Anche il concetto fisico di simultaneità, la cui revisione da parte di Einstein destò inizialmente un certo disorientamento, è in realtà distinto dall'idea ingenua che se ne ha usualmente. Noi tendiamo a pensare, ad esempio, che ciò che vediamo attorno a noi in un certo istante, o ciò che vediamo raffigurato in una fotografia, sia l'immagine di una collezione di eventi simultanei. In realtà non è così: l'immagine retinica e la fotografia non riproducono tutti gli oggetti così come si trovavano nello stesso istante, ma come si trovavano nell'istante in cui hanno emesso i segnali luminosi che sono poi arrivati simultaneamente alla retina, o all'obiettivo dell'apparecchio fotografico. Finché nell'immagine compaiono solo oggetti vicini, la differenza è impercettibile. Ma se si osserva o si fotografa il cielo stellato è facile rendersi conto che le immagini dei corpi celesti corrispondono a segnali emessi molto tempo fa, in momenti diversi, tanto più indietro nel tempo quanto più l'oggetto è lontano dall'osservatore. Ciò che l'immagine retinica e quella fotografica a fotografia rappresentano, dunque, non è una porzione dell'insieme degli eventi simultanei in un dato istante, ma è invece precisamente una porzione delcono luce passato.La differenza fra spazio di simultaneità e cono luce, a causa del valore molto grande della velocità della luce, è impercettible alla scala delle distanze terrestri, mentre diventa evidente quando si confrontano i due insiemi su distanze astronomiche (come nel caso del cielo stellato). Due osservatori, in moto uno rispetto all'altro, che in un certo istante vengano a trovarsi nella stessa posizione, in quell'istante vedono attorno a sé esattamentela stessa immaginedello spazio fisico circostante (e se scattassero entrambi una fotografia, otterrebbero esattamentela stessa fotografia),anche per oggetti molto lontani, dato che il cono luce spaziotemporale di un evento è il medesimo per tutti gli osservatori. Viceversa, l'insieme degli eventi simultanei (che non corrisponde a una percezione istantanea, ma è una costruzione matematica derivante dall'attribuzione, da parte di ciascun osservatore, di una coordinata temporale a ciascun evento dello spaziotempo) sarebbe diverso per i due osservatori.

Ulteriori sviluppi: il tempo come percezione, l'intangibilità

Einstein ebbe alcune discussioni sul tempo con grandi pensatori della sua epoca, tra cui il filosofo franceseHenri Bergson,che attribuisce grande importanza agli stati di coscienza piuttosto che al tempo spazializzato della fisica (si veda "Durata e simultaneità" del 1922). Per Bergson il tempo concretamente vissuto è una durata "reale" a cui lo stato psichico presente conserva da un lato il processo da cui proviene (attraverso la memoria), ma naturalmente costituisce anche qualcosa di nuovo. Dunque non c'è soluzione di continuità tra gli stati della coscienza: esiste una continua evoluzione, un movimento vissuto che la scienza non può spiegare pienamente con i suoi concetti astratti e rigidi, nonostante il riconoscimento dei suoi grandi progressi.

L'ingegnereJ. W. Dunnesviluppò una teoria del tempo nella quale considerava la nostra percezione del tempo come simile alle note suonate su un piano. Avendo avuto alcuni sogni premonitori, decise di tenerne traccia, e trovò che contenevano eventi passati e futuri in quantità equivalenti. Da questo concluse che nei sogni riusciamo a sfuggire al tempo lineare. Pubblicò le sue idee inAn Experiment with Timedel1927,cui fecero seguito altri libri.

Possiamo chiederci:

• "Che cos'è il tempo?"
• "Come se ne definisce un'unità di misura, prescindendo dalla comune opinione?"

È nel tentativo di dare una risposta rigorosa a queste domande che ci si accorge delle difficoltà e dei pregiudizi. L'unico modo convincente di rispondere alla domanda "Che cos'è il tempo" è forse quello operativo, dal punto di vista strettamente fisico-sperimentale:"Il tempo è ciò che si misura con deglistrumentiadatti ". Un'analisi microscopica del problema tuttavia mostra come la definizione di orologio sia adatta solo a una trattazione macroscopica del problema e quindi non consenta di formulare una definizione corretta per le equazioni del moto di particelle descritte dalla meccanica quantistica.

Se si segue coerentemente sino in fondo questa definizione, si vede facilmente come tutti gli strumenti di misura del tempo ( "orologi" ) si basino sul confronto (e conseguente conteggio) tra un movimento nello spazio (ad esempio la rotazione o la rivoluzione terrestre) e un altro movimento "campione" (meccanico, idraulico, elettronico), con sufficienti caratteristiche di precisione e riproducibilità. Si noti che il campione di movimento deve essere sempre un moto accelerato (rotazione, oscillazione lineare o rotatoria), mentre non è campione idoneo il moto rettilineo uniforme.

Si noti anche come il metodo di confronto del movimento con il campione si fondi necessariamente sulla trasmissione di segnali elettromagnetici (es. luminosi, ma non solo), le cui proprietà influiscono direttamente sulla misura: da ciò conseguono in modo quasi ovvio le formulazioni della interdipendenza tra coordinate spaziali, asse temporale e velocità della luce espresse della relatività ristretta.

In base a queste osservazioni, data la totale sovrapponibilità degli effetti operativi, si potrebbe addirittura assumere quale definizione del tempo, infisica,l'identità con il movimento stesso. In questo senso, l'intero Universo in evoluzione si può considerare il vero fondamento della definizione di tempo; si noti l'importanza essenziale della specifica "in evoluzione", ossia in movimento vario, accelerato: senza movimento, senza variazione anche il tempo scompare.

L'idea che una teoria fondamentale non debba contenere il concetto di tempo tra le sue primitive risale aBryce DeWitted è stata sviluppata successivamente daCarlo Rovelli,Craig CallendereJulian Barbour.

Il tempo nella fisica moderna

Nellospaziotempo di Minkowski,ogni evento O individua uncono di luceche divide lo spazio tempo in regioni distinte: il futuro (insieme dei punti che possono essere influenzati da O), il passato (eventi che hanno influenzato O) e il presente (eventi che non hanno correlazione causale con O)

Infisica moderna,il tempo è definito comedistanzatra glieventicalcolata nelle coordinatespaziotemporali quadridimensionali.Larelatività specialemostrò che il tempo non può essere compreso se non come una parte delcronotopo(altra parola per definire lo spaziotempo, una combinazione di spazio e tempo). La distanza tra gli eventi dipende dalla velocità relativa dell'osservatore rispetto a essi. Larelatività generalemodificò ulteriormente la nozione di tempo introducendo l'idea di uno spazio-tempo capace dicurvarsiin presenza dicampigravitazionali.Un'importante unità di misura del tempo in fisica teorica è iltempo di Planck.

Tempo quantizzato

Il tempo quantizzato è un concetto sviluppato a livello teorico. Iltempo di Planckè il tempo che impiega unfotoneche viaggia alla velocità della luce, ossia nel vuoto, per percorrere una distanza pari allalunghezza di Planck.Il tempo di Planck (~5,4×10⁻⁴⁴s) è il più piccolo intervallo di tempo teoricamente misurabile, nonché secondo le attuali conoscenze la più piccola quantità ad avere un significato fisico. Infisica,nelmodello standardil tempo non è quantizzato ma viene trattato come continuo.

Concetto di tempo in geologia

Il concetto di tempo ingeologiaè un argomento complesso in quanto non è quasi mai possibile determinare l'età esatta di un corpo geologico o di un fossile. Molto spesso le età sono relative (prima di…, dopo la comparsa di…) o presentano un margine di incertezza, che cresce con l'aumentare dell'età dell'oggetto. Sin dagli albori della geologia e dellapaleontologiasi è preferito organizzare il tempo in funzione degli organismi che hanno popolato laTerradurante la sua storia: iltempo geologicoha pertanto struttura gerarchica e la gerarchia rappresenta l'entità del cambiamento nel contenuto fossilifero tra un'età e la successiva.

Solo nella seconda metà delXX secolo,con la comprensione dei meccanismi che regolano laradioattività,si è incominciato a determinare fisicamente l'età delle rocce. La precisione massima ottenibile non potrà mai scendere al di sotto di un certo limite in quanto i processi di decadimento atomico sono processi stocastici e legati al numero diatomiradioattivi presenti all'interno della roccia nel momento della sua formazione. Le migliori datazioni possibili si attestano sull'ordine delle centinaia di migliaia di anni per le rocce con le più antiche testimonianze di vita (nelPrecambriano) mentre possono arrivare a precisioni dell'ordine di qualche mese per rocce molto recenti.

Un'ulteriore complicazione è legata al fatto che molto spesso si confonde il tempo geologico con le rocce che lo rappresentano. Il tempo geologico è un'astrazione, mentre la successione degli eventi registrata nelle rocce ne rappresenta la reale manifestazione. Esistono pertanto due scale per rappresentare il tempo geologico, la prima è lascala geocronologica,la seconda è lascala cronostratigrafica.In prima approssimazione comunque, le due scale coincidono e sono intercambiabili.

La percezione del tempo

Karl von Vierordtalla fine dell'Ottocento, scoprì il cosiddetto "punto di indifferenza" del tempo, ovvero il punto in cui iltempo soggettivoe iltempo fisicocoincidono che è situato sotto i tre secondi, passati i quali iltempo soggettivosi accorcia. A volte si percepisce il passare del tempo come più rapido ( "il tempo vola" ), significando che la durata appare inferiore a quanto è in realtà; al contrario accade anche di percepire il passare del tempo come più lento ( "non finisce mai" ). Il primo caso viene associato a situazioni piacevoli, o di grande occupazione, mentre il secondo si applica a situazioni meno interessanti o di attesa (noia). Inoltre sembra che il tempo passi più in fretta quando si dorme. Il problema della percezione del tempo si trova in stretta correlazione con i problemi relativi alfunzionamentoe allafisiologiadelcervello.Un esempio di ciò è lacronostasi,un'illusione che sembra far durare più di quanto realmente è avvenuta un'immagine che precede un rapido movimento dell'occhio.

Nelle diverse culture

StatuamitraicadiKronos,signore del tempo in quanto circondato daisegni dello zodiaco,e da quattro divinità delventoagli angoli.

Il tempo, così come lospazio,è una categoria a priori ma non per questo non gli viene dato un significato e una rappresentazione diversa in ogni cultura.
Si può affermare, in maniera generale, che esso venga percepito come il variare della persona e delle cose.

Sempre generalmente, vi sono due idee fondamentali del tempo:

• Pensiero cronometrico occidentale

Il tempo viene visto come un'entità lineare e misurabile. Questa visione risponde alla necessità di ottimizzare il proprio tempo e dipende dall'organizzazione economica.

• Tempo ciclico e puntiforme

Nelle società tradizionali il tempo viene scandito attraverso il passare delle stagioni o secondo eventi contingenti (es. il mercato della domenica). Molte società possono essere comunque considerate "a doppio regime temporale".

C'è quindi un tempo qualitativo, legato all'esperienza, che dipende dalla necessità di alcune società di frazionare il tempo per contingenza, e un tempo quantitativo, astratto e frazionabile, che sta man mano, con la globalizzazione, diventando dominante.

L'antropologoChristopher Hallpike,rifacendosi agli studi dello psicologoJean Piaget,affermò che a seconda della cultura il tempo viene percepito comeoperatorioepre-operatorio(percezione del tempo fino agli otto anni). La visione operatoria del tempo consente di coordinare i fattori di durata, successione e simultaneità.
Per dimostrare la sua tesi egli fece osservare a degli aborigenimelanesianidue macchinine su due piste concentriche facendole partire e fermare nello stesso tempo e di seguito domandando quale delle due macchinine avesse percorso più spazio. Gli aborigeni non seppero rispondere a quella domanda e per questo motivo egli pensò che mancasse loro la capacità di coordinare i tre fattori.

InMelanesiavengono fatte delle corse di cavalli su piste concentriche e di conseguenza la mancanza di una correlazione non-lineare e quantificabile del tempo sembra non escludere la capacità di coordinare durata, successione e simultaneità.

Bibliografia

• Julian Barbour,La fine del tempo,Torino, Einaudi, 2003,ISBN88-06-15783-3.
• Paul Davies,I misteri del tempo,Milano, Oscar Saggi Mondadori, 1997,ISBN88-04-42736-1.
• Mircea Eliade,Il mito dell'eterno ritorno,Milano, Rusconi, 1975.
• Mircea Eliade,Il sacro e il profano,Torino, Bollati Boringhieri, 2006,ISBN88-339-1688-X.
• Brian Greene,La trama del cosmo,Torino, Einaudi, 2004,ISBN88-06-16962-9.
• Margherita Hack,Pippo Battaglia eRosolino Buccheri,L'idea del tempo,Torino, Utet Libreria, 2005,ISBN88-7750-954-6.
• Stephen Hawking,Dal Big Bang ai buchi neri. Breve storia del tempo,Milano, Rizzoli, 1988.
• Pietro Redondi,Storie del tempo,Bari-Roma, Laterza, 2007,ISBN9788842082644.
• Carlo Rovelli,Che cos'è il tempo? Che cos'è lo spazio?,Di Renzo, 2006,ISBN978-88-6184-075-1.

Voci correlate

• Scale temporali:
  • calendario
  • tempo coordinato universale(UTC)
  • tempo atomico internazionale(TAI)
  • Greenwich Mean Time(GMT)
  • Tempo terrestre(TT)
  • tempo universale(UT)
  • scala dei tempi geologici
  • tempo standard
  • ora legale
  • fuso orario
  • tempo effemeride
  • tempo siderale
• Strumenti di misura
  • cronometro
  • orologio
  • orologio atomico
  • orologio da polso
  • orologio al quarzo
  • pendolo
  • meridiana
  • clessidra(ad acqua)
  • idrocronometro

• Periodi di tempo
  • settimana
  • quadrimestre
  • secolo
  • millennio
  • periodo
  • era
  • eone
  • epoca geologica
  • stagione
  • complessità temporale
  • tempo di salita
  • emivita
  • periodizzazione
  • eternità
  • decennio
• Tecniche di datazione
  • datazione radiometrica
  • metodo del carbonio-14
  • dendrocronologia

• Unità dimisura
  • secondo
  • minuto
  • ora
  • giorno
  • settimana
  • mese
  • anno
• Varie
  • Concezione del tempo
  • Cronemica
  • Dilatazione del tempo
  • ISO 8601
  • Momentum
  • Percezione del tempo
  • Sincronia
  • Tempo proprio
  • Varianza di Allan
  • Viaggio nel tempo

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Collegamenti esterni

• tempo,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• tempo,inDizionario di filosofia,Istituto dell'Enciclopedia Italiana,2009.
• (EN) John Jamieson Carswell Smart, William Markowitz e Arnold Joseph Toynbee,time,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN,FR)Tempo,suEnciclopedia canadese.
• (EN)Tempo,suInternet Encyclopedia of Philosophy.
• (EN)Tempo,suThe Encyclopedia of Science Fiction.
• (EN)Tempo,inCatholic Encyclopedia,Robert Appleton Company.
• (EN) Robin Le Poidevin,The Experience and Perception of Time,in Edward N. Zalta (a cura di),Stanford Encyclopedia of Philosophy,Center for the Study of Language and Information (CSLI),Università di Stanford.
• (EN) David Ingram & Jonathan Tallant,Presentism,in Edward N. Zalta (a cura di),Stanford Encyclopedia of Philosophy,Center for the Study of Language and Information (CSLI),Università di Stanford.
• Il concetto del Tempo, sul portale RAI Filosofia,sufilosofia.rai.it.
• TempoZettel,Rai educational

Controllo di autorità	Thesaurus BNCF1890·GND(DE)4067461-7