Categorie: Relatività
Tags: futuro passato presente relatività ristretta sistemi di riferimento tempo
Scritto da: Vincenzo Zappalà
Commenti:17
Cosa sono il presente, il passato e il futuro? **
Una domanda, la cui risposta dipende essenzialmente dalla relatività ristretta e che pone ulteriori interrogativi e visioni apparentemente assurde. Un test per capire se si è capito...
In un articolo di poco tempo fa avevamo discusso, in modo un po' provocatorio, sull'esistenza di un multiverso legato proprio alla RR. Si era anche convenuto che esistevano degli invarianti e che quindi il multiverso della RR doveva avere delle cerniere che legavano il tutto in un unico sistema.
Ora, invece, pur rimanendo in qualche modo sempre legati a quell'articolo, discutiamo il significato di presente, passato e futuro. Sono parole che hanno un senso generale e identico per tutti? Assolutamente no e non c'è nemmeno bisogno di andare a velocità comparabili a quella della luce.
Facciamo una premessa, non del tutto casuale. Il presente di un abitante di San Damiano d'Asti (il sottoscritto, ad esempio) è lo stesso presente di un abitante di una ridente cittadina del Sud Africa? Tutti saranno pronti a dire di sì... ma, di quale presente stiamo parlando? Non certo del presente che sto vivendo in questo momento, dato che non potrei mai dire cosa sta facendo esattamente un Frank qualsiasi del Sud Africa. Lo potrei sapere solo nel mio futuro, dato che dovrei aspettare che la luce o qualcosa di simile giunga fino a me per descrivermelo. Adesso potrei solo sapere qual'era il presente di Frank in un momento che fa già parte del mio passato.
Come al solito, la finitezza della velocità della luce pone subito dei gravi problemi e, allora, affidiamoci completamente ai sistemi di riferimento e alle loro infinite "spie" che riempiono l'intero Universo. Solo un certo sistema di riferimento può definire a un certo istante il presente, qualsiasi sia la distanza tra un Enzo e di un Frank qualsiasi. Nel sistema di riferimento della Terra, esiste un solo presente ed è lo stesso sia per me che per Frank. Eh sì, l'introduzione di un VERO sistema di riferimento è cosa essenziale per definire, senza ombra di dubbio, cos'è il passato, il presente e il futuro. Per questo sistema ciò che è passato è passato e non tornerà più e ciò che è futuro deve ancora accadere con tanti dubbi a riguardo. In altre parole: siamo sicuri di ciò che è passato, ma non possiamo essere certi di ciò che è futuro. Nessuno può saperlo NEL NOSTRO SISTEMA DI RIFERIMENTO.
Ma è proprio così? Nel linguaggio comune sembrerebbe proprio di sì. Noi, infatti, accettiamo senza fiatare se qualcuno ci dice che nello stesso momento è successa una certa cosa in Italia e in Sud Africa. In poche parole, il concetto di sistema di riferimento è usato costantemente e viene accettato anche senza rifletterci sopra. Ne consegue che esiste per tutti i terresti lo stesso presente, lo stesso passato e lo stesso futuro. Si può solo studiare la storia fidandosi degli scritti e delle tradizioni, così come si può solo ipotizzare il futuro, privi di qualsiasi certezza.
Assodato questo fatto (non possiamo cambiare più idea... mi raccomando!), dimostriamo che quanto detto non è affatto vero. Ossia, dimostriamo che esistono infiniti altri sistemi di riferimento, per i quali il nostro passato può essere un loro presente o addirittura un loro futuro. Ciò vorrebbe anche dire che se potessimo parlare a tu per tu con gli abitanti di questi sistemi di riferimento potremmo sapere esattamente cosa è successo mille anni fa in una certa battaglia tra popoli terrestri. Loro, quelli del sistema di riferimento alieno, la starebbero vivendo in diretta.
Ma, ancora più sconvolgente, sarebbe il fatto che qualche altro sistema di riferimento potrebbe avere un presente che corrisponde esattamente a un nostro futuro. Questi nuovi alieni saprebbero dirci se tra 50 anni vivremo veramente in un caldo soffocante o se, invece, il minimo solare ci porterà a una nuova era glaciale. O, magari, dirci se e quando l'uomo arriverà su Marte. In poche parole, parlando con loro non avremmo più alcun dubbio sul nostro futuro con tutte le tragiche conseguenze del caso (sapere oggi il risultato della corsa dei cavalli di domani sarebbe un colpo di fortuna... ma sapere oggi che tra un anno saremo morti non lo sarebbe di certo...).
Fortunatamente (penso) il parlare in tempo reale con questi alieni sembrerebbe impossibile. Entrerebbe di nuovo in ballo la finitezza della velocità dell'informazione e torneremmo al punto di partenza dell'articolo . Tuttavia, dato che abbiamo accettato il fatto che il presente, il passato e il futuro si riferiscono a un sistema di riferimento, ci può bastare prendere atto del presente degli altri sistemi di riferimento, per accettare che il passato, il presente e il futuro sono cose del tutto RELATIVE. Ciò che per noi è un futuro pieno di incertezze è invece qualcosa di certo o addirittura di già vissuto da altri sistemi alieni, così come il nostro passato è ciò che altri sistemi stanno vivendo nel loro presente. Ovviamente, varrebbe sempre la simmetria, ciò che vale per loro vale anche per noi... anche noi vivremmo il nostro presente nel futuro e nel passato di altri sistemi
Si potrebbero fare mille giochi di prestigio attorno a questo concetto fondamentale della RR, ma è meglio condensare il tutto in due frasi che, al momento, sembrano verità assolute:
- Non esiste un solo presente, passato e futuro... ogni sistema di riferimento ha il suo. Ne consegue che il nostro futuro potrebbe essere perfettamente conosciuto da infiniti sistemi di riferimento sparsi nell'Universo. Varrebbe, comunque, anche il viceversa. Tutto è già stato scritto? Sembrerebbe proprio di sì...
- Nessun sistema di riferimento può discutere con chi conosce il suo futuro e nessun sistema di riferimento può confermare la nostra storia passata che sta vivendo in questo momento.
Attenzione che tutto ciò capita anche senza bisogno di viaggiare a velocità enormi uno rispetto all'altro... basta solo giocare sulla distanza relativa.
E' venuto il momento di fare un semplicissimo grafico che spiega il tutto molto meglio che mille parole. In fondo, tutto è dovuto alla relatività della simultaneità, la vera base della RR.
Consideriamo la Figura che segue:
Tralasciamo l'espansione dell'Universo per semplificare i concetti (ma le cose non cambierebbero di molto). La linea verticale nera è la linea di Universo della Terra (ossia l'asse del suo tempo). Il suo sistema di riferimento è presto disegnato, tracciando anche la linea orizzontale che indica il tempo = 0 ( ma è una scelta del tutto arbitraria e non influente), ossia il presente (quello mio e di Frank).
Consideriamo una galassia A che, ad esempio, sia sempre stata ferma rispetto a noi. Al tempo zero (nostro, ma anche suo), decide di muoversi verso destra con una certa velocità (linea tratteggiata rossa). Istantaneamente, raggiunta una certa velocità costante, il presente del suo nuovo sistema di riferimento (A1) viene a coincidere con il nostro futuro. In altre parole, per il sistema di A1, il tempo zero coincide con il nostro prA1: il presente degli alieni fa parte del nostro futuro. Magari anche solo di un giorno, ma quante cose si potrebbero fare conoscendo ciò che succederà domani. Meno male che rimane una faccenda tra sistemi di riferimento e le loro infinite spie "silenziose".
Se, invece A si muovesse in verso opposto (A2), il suo presente coinciderebbe con il nostro passato (linea puntinata rossa). Data la simmetria del movimento (ci muoviamo noi o la galassia?), potremmo venire a un accordo: ognuno trasmette le propie conoscenze all'altro... ma non si può, dato che le spie che costruiscono un sistema di riferimento non aprono mai bocca con gli ... estranei.
Portiamoci adesso su una galassia B, molto più distante della galassia A. Facciamola muovere alla stessa velocità di A. Cosa succederebbe? Molte cose... Il presente di B1 sarebbe un nostro futuro molto più lontano, magari proprio quello in cui la specie umana è già scomparsa del tutto. Analogamente, il presente di B2 sarebbe quello della fine dei dinosauri.
Mamma mia... quante informazioni esistono nell'Universo che non possiamo conoscere e che si riferiscono al nostro passato e al nostro futuro. Potremmo anche dire che esiste sempre qualcuno che sta vivendo tutta la nostra storia passata e la nostra storia futura. Purtroppo o per fortuna, non può assolutamente comunicare con noi! Per farlo andrebbe incontro ai limiti inflessibili dati dalla lentezza dell'informazione.
Tuttavia, potremmo dire una frase che suona come una vera assurdità e che sconfina nella filosofia e non solo: non esiste un passato, un presente e un futuro. Anzi, ancora meglio, tutto il nostro futuro è già scritto in modo indelebile nel presenti di chissà quanti altri sistemi di riferimento. Detto in altre parole, non vi è alcuna differenza tra passato e futuro, sono entrambe realtà vissute da qualcuno. Lo spaziotempo di Minkowski (e, ovviamente di Einstein) è un qualcosa che può essere descritto tutto insieme e valido per sempre.
A questo punto non può che fare capolino la meccanica quantistica e farci ballare davanti agli occhi uno strano fenomeno (che non è però ancora una vera trasmissione di informazione) quello dell'entanglement. Chissà...
Nota Bene: nel testo ho fatto riferimento ad alcuni concetti relativi ai sistemi di riferimento che ho descritto con dovizia di particolari nel libro "La Favola di Muo". Beh,,, un po' di pubblicità me la potete permettere... in fondo è fatta solo per dare un piccolo aiuto alla condivisione di concetti non difficili e che dovrebbero essere patrimonio di tutti.
17 commenti
Questo articolo ha, secondo me, un plusvalore: è una specie di anello di congiunzione tra la fisica e la filosofia e potrebbe benissimo essere un riferimento o un punto di partenza da proporre nelle scuole per tentare di scardinare del tutto la perniciosa visione dualistica delle discipline (umanistiche e scientifiche) che ci si ostina a proporre nei programmi scolastici. Abbiamo la memoria corta, per l'uomo rinascimentale questa dicotomia non esisteva.
E' giusto dire che la galassia B non può trovarsi oltre un certo limite di distanza dalla nostra (per via della finitezza dell'universo) e che pertanto esiste un limite al ns futuro che rappresenta il presente di B?
caro Guido,
grazie per le tue riflessioni. Sul secondo commento potrei metterla così... esisterebbe un limite momentaneo, ma il presente della galassia B coprirà comunque il nostro futuro prima di noi. Comunque, in un certo senso avresti ragione... il limite spaziale deve imporre un limite temporale per definizione. Ma dovrei pensarci sopra... Le cose però tenderebbero a infinito se considerassimo anche l'espansione...
bella discussione... aspetto aiuti dal circolo...
Il quesito l'ho posto proprio pensando ad un ipotetico universo statico, per semplificare. Ma è al caso dell'universo in espansione che volevo arrivare. Per gradi se no mi perdo...
Caro Enzo, personalmente non sono molto d'accordo sul fatto che tutto sia già stato scritto.
Propendo più per l'interpretazione che per ogni sistema di riferimento gli eventi (passato, presente, futuro) sono scritti in ordine cronologico diverso.
Ossia ognuno ha la sua linea di universo, un po' come se ogni sistema di riferimento avesse il “suo” universo.
Ci sono due motivi che mi portano a pensare che tutto non sia già scritto:
Per il momento sarebbe meglio tralasciare l'entaglement quantistico sospeso tra la non località e l'informazione istantanea...
Paolo
Io avevo capito che si stesse prescindendo dall'aspetto della "conoscibilità" del futuro "nostro" da parte di B, informazione che deve fare comunque i conti con la finitezza della velocità di trasmissione dell'informazione.
Il ns futuro assume per B il significato di presente (nostro).
Il fatto che nessun sistema possa conoscere il proprio futuro è salvo, ma ciò non toglie che il futuro, per quel sistema, sia già determinato (anche se inconoscibile). Il che porterebbe a dire che le azioni svolte nel presente non possono influenzare il futuro, perchè questo è già determinato (problema causa-effetto). Però si potrebbe pensare che le azioni del presente possono svolgersi solo nel senso stabilito dal futuro, cioè la causa precede l'effetto ma essi sono legati in modo biunivoco: la prima determina il secondo ma il secondo "esige" la prima.
Scusate se mi sono fatto prendere la mano e ne è venuto fuori un volo pindarico....ora torno con i piedi per terra....
In realtà, io intendevo quello che dice Guido. Nemmeno B conosce il proprio presente così come noi non conosciamo il presente di Frank in Sud Africa: per conoscerlo, dovremmo aspettare l'informazione a riguardo.
Non si lede assolutamente la causa e l'effetto, dato che nessuno può conoscere il proprio presente a distanze diverse da zero.
Ciò non toglie che a livello sistema di riferimento il nostro futuro appartenga già a un presente. Ma la sua conoscenza andrebbe contro il legame-causa effetto.
In fondo è lo stesso tipo di interpretazione "irrealistica" del sistema di riferimento, in cui si suppone che ogni orologio sappia cosa fanno i suoi colleghi. Una cosa è però sincronizzare gli orologi e un'altra è conoscere cosa realmente avviene in un luogo che non può essere raggiunto da un'informazione immediatamente. E' proprio ciò che dice la parte incognita del diagramma di Minkowski. Al di fuori di esso esistono eventi reali che appartengono a linee tipo spazio, ossia irraggiungibili. In altre parole, fino a che la linea di Universo della Terra non entrerà nel cono di luce della galassia B, non vi è nessuna connessione causale tra presente di B e futuro della Terra.
La figura "realistica" limite è questa...
Riguardo all'espansione, utilizzando una figura decisamente errata da un certo punto di vista, la configurazione potrebbe essere questa... una galassia con una linea di Universo ortogonale a quella della Terra. Il suo presente toccherebbe il tempo terrestre all'infinito... Ma bisognerebbe usare le giuste coordinate...
Comunque ben oltre la sfera di Hubble... ma prendiamola con le pinze. mi raccomando!
Sempre a farla difficile, che occorre Minkowsky per sapere quel sto facendo? Mi pareva scontato........... oggi è pure andata bene, non benissimo ma diciamo che se uso Newton approssimo elegantemente.
Proviamo così: vedere il nostro passato da parte di una galassia lontana è come vedere una registrazione, posso guardarla fin che voglio ma è "passata" non posso più interagire e allo stesso modo il mio futuro che è il presente di un'altro sistema di riferimento ma questa informazione raggiungerà quest'ultimo dopo che io avrò raggiunto il mio futuro. Se il mio futuro fosse già scritto salterebbe fuori il concetto di simultaneità cioè ad un preciso mio futuro dovrebbe esistere un preciso presente di qualcun altro. Insomma o supero c oppure ciccia.
caro Frank,
tu dici: "ad un preciso mio futuro dovrebbe esistere un preciso presente di qualcun altro". E' proprio quello che capita! Il presente della galassia A1 o B1 corrisponde a un ben determinato istante del mio futuro (prA1 o prB1). L'unica salvezza è che la galassia non può informarci e nemmeno lei può saperlo, come io non so quello che stai facendo ADESSO.
Bella discussione... però, prendendo per buono il “già scritto”, si rischia di definire una sorta di linea del destino, imperturbabile, in cui qualunque scelta è già scritta, immodificabile.
Tale interpretazione, a mio avviso è iperdeterministica e contrasta con l'ampiezza di probabilità descritta dalla MQ.
A mio avviso, ci sono due questioni importanti:
Io sono più propenso a pensare che l'evento PRA1 indicato nel disegno di Enzo sia quello che per noi terricoli, deve ancora deve avvenire, per cui non è ancora definito (esistono infinite diverse possibilità su come accadrà l'evento PRA1).
In realtà tale evento non è ancora definito nemmeno per il sistema A1, poiché l'osservatore solidale con tale sistema vede svolgersi l'evento in PRA1, ma tale informazione giunge in A1 solo dopo un certo tempo, comunque superiore rispetto all'origine degli assi del tempo terricolo PRA1.
In MQ si potrebbe parlare di sovrapposizione di stati, ossia nessuno ancora conosce quale sarà tale evento (vedi il gatto di schrodinger), per cui ogni diversa possibile probabilità ha la sua ampiezza.
L'informazione ha la sua importanza...
Vorrei anche far notare che mentre per i terricoli l'origine degli assi del proprio sistema (t=0; x=0) coincide con quello del sistema A1, per il sistema A1 ciò non è vero, ossia la propria origine degli assi coincide con l'evento terricolo PRA1.
Quindi ciò che cambia per ogni sistema di riferimento sono le coordinate spaziotemporali, ciò che li accomuna è che nessun evento può essere rilevato se l'informazione non ha avuto ancora il tempo di giungere alla velocità finita di poco meno di 300.000 Km/s.. e finché l'informazione non arriva a mio avviso l'onda di probabilità non collassa, per cui nulla è ancora stato scritto e tutte le diverse possibili scritture hanno la loro onda di probabilità.
Paolo
caro Paolo,
come puoi leggere nei miei commenti (ma anche nel testo) io sono d'accordo con te e non pretendo nessun determinismo assoluto. Volevo solo approfittare di questa provocazione per evidenziare ancora l'importanza teorica delle spie del sistema di riferimento. Nessuna di loro può ovviamente raccontare qualcosa, può soltanto sapere quando parte il tempo zero (al momento della sincronizzazione) e misurare lo stesso tempo di chi è lontanissimo. Non vi è nessuno scambio di informazioni. Quello vi è stato, casomai, solo al momento della sincronizzazione... prA1 è in realtà un orologio che può misurare il tempo del nostro futuro, ma non certo catturare qualsiasi altra informazione. Solo lui sa il ritardo o l'anticipo, ma se lo tiene per sé, sicuro che sia quello giusto. Lo può anche dire al suo "capo", il quale, però, lo riceverà molto più tardi e dovrà tenere conto del tempo luce trascorso. Siamo di fronte a veggenti che sono interessati solo alle lancette di qualsiasi orologio gli passi vicino...
Buongiorno, la discussione è davvero interessante. E' molto chiaro che il limite posto da c alla trasmissione di informazioni condiziona tutto e che pertanto, come dice Paolo, "l'informazione ha la sua importanza". Azzarderei, anzi, che in fisica l'informazione e le sue modalità di trasmissione siano di fondamentale importanza.
La "provocazione" di Enzo sull'importanza teorica delle spie la trovo però molto utile, a parte i miei discorsi più o meno filosofici, per comprendere il senso della relatività delle linee di universo in sè. Poi, ben sapendo che il limite di c gioca un ruolo cruciale nel meccanismo, tutto torna nella logica del dualismo causa-effetto, della non conoscibilità del futuro ns da parte di A1 o B1.
perfetto Guido... hai capito perfettamente lo spirito dell'articolo e la discussione che ne consegue "naturalmente". Io resto un vecchio teorico e mi piace pensare a situazioni paradossali... Paolo è un pratico che conosce a menadito la RR. Tutto viene di conseguenza...
Caro Enzo, io la RR la conosco ( e non così bene) solo grazie a te!
Ho compreso benissimo la tua "provocazione" anche nella sua forma estrema (cone hai indicato nell'ultima figura che hai postato), semplicemente volevo controbattere, per amore della discussione, ad una possibile interpretazione che non condivido, ossia quella che il destino sia già scritto.
Non perchè tu abbia mai fatto una simile affermazione, ma poichè altr@ potevano ricavare una simile affermazione.
Penso comunque che nelle pur semplici esposizioni emerga una incongruenza tra la RR e la MQ, cosa d'altronde emersa anche in passato tra il determinismo di Einstein e i fautori della MQ in cui regnano le probabilità e le loro ampiezze.
In tale diatriba io propendo per un "Universo" (Dio?) che gioca a dadi e mi sembra che Bell abbia e in qualche modo dimostrato che Einstein aveva torto sulle variabili nascoste, mentre la MQ aveva ragione con tutte le sue onde di probabilità.
Il mio è un semplice ed opinabile contributo alla discussione...
Paolo
caro Paolino,
è esattamente quello che mi aspettavo da te... il via a una discussione tra sacro e profano, tra filosofia matematica e concretezza della realtà. Siamo in perfetta armonia e hai fatto benissimo a sollevare le tue "critiche" e le incongruenze... E' un modo perfetto per fare entrare più persone nei concetti fondamentali della RR e non solo.
Anch'io non credo al determinismo, ma il paradosso è sempre stimolante quando sai che qualcuno lo riporterà sulla giusta strada... Ma il concetto di sistema di riferimento einsteniano o minkowskiano, come si preferisce, è molto meno semplice di quello che può sembrare. Ed è giusto discuterne proprio nei commenti. Devo solo ringraziare persone come te, Guido e anche quel rompiscatole di Frank (
)!