Che cos’è lo spazio-tempo: Un mistero nel cuore della realtà

Lo spazio-tempo viene spesso descritto come il ” tessuto della realtà “. In alcune interpretazioni, questo tessuto viene definito come un ” universo blocco ” fisso a quattro dimensioni, una mappa completa di tutti gli eventi, passati, presenti e futuri .

In altri casi, si tratta di un campo dinamico che si piega e si incurva in risposta alla gravità . Ma cosa significa davvero affermare che lo spazio-tempo esiste? Che tipo di entità è? È struttura , sostanza o metafora ?

Il cuore della fisica moderna

Queste domande non sono solo filosofiche. Sono al centro del modo in cui interpretiamo la fisica moderna e plasmano silenziosamente ogni cosa, da come comprendiamo la relatività generale a come immaginiamo i viaggi nel tempo , i multiversi e le nostre origini .

Questi interrogativi sono alla base della nascita dello spazio-tempo stesso e di nuove proposte radicali che lo considerano come la memoria dell’universo . Eppure, il linguaggio che usiamo per descrivere lo spazio-tempo è spesso vago, metaforico e profondamente incoerente.

Il filosofo austro-britannico Ludwig Wittgenstein avvertì una volta che i problemi filosofici sorgono quando ” il linguaggio va in vacanza “. La fisica, a quanto pare, potrebbe esserne un esempio lampante.

Nel corso dell’ultimo secolo, parole familiari come ” tempo “, ” esistere ” e ” atemporale ” sono state riutilizzate in contesti tecnici senza esaminare il bagaglio di significati che si portano dietro dal linguaggio quotidiano.

Ciò ha generato una diffusa confusione sul significato effettivo di questi termini .

Il problema con il linguaggio

Nella filosofia della fisica, in particolare nella corrente nota come eternalismo , il termine “atemporale” viene usato letteralmente. L’eternalismo sostiene che il tempo non scorre né passa, che tutti gli eventi in ogni istante sono ugualmente reali all’interno di una struttura quadridimensionale nota come ” universo blocco “.

Secondo questa visione, l’intera storia dell’universo è già delineata, in modo atemporale, nella struttura dello spazio-tempo. In questo contesto, “atemporale” significa che l’universo stesso non perdura né si dispiega in alcun senso reale. Non c’è divenire. Non c’è cambiamento. C’è solo un blocco, e tutta l’eternità esiste atemporalmente al suo interno.

Ma questo porta a un problema più profondo. Se tutto ciò che accade nell’eternità è ugualmente reale e tutti gli eventi sono già presenti, cosa significa realmente affermare che lo spazio-tempo esiste?

Un elefante nella stanza

Esiste una differenza strutturale tra esistenza e accadimento . L’una è una modalità di essere, l’altra, di accadere.

Immaginate di avere un elefante accanto. Probabilmente direste: “Questo elefante esiste”. Potreste descriverlo come un oggetto tridimensionale, ma soprattutto, è un “oggetto tridimensionale che esiste “.

Al contrario, immaginate un elefante puramente tridimensionale che appare nella stanza per un istante: un momento fugace nella vita di un elefante reale, che appare e scompare come un fantasma. Quell’elefante non esiste realmente nel senso ordinario del termine. Semplicemente accade. Si verifica.

quadridimensionale Un elefante esistente perdura nel tempo, e lo spazio-tempo cataloga ogni istante della sua esistenza come una linea di universo : il percorso di un oggetto attraverso lo spazio e il tempo per tutta la sua esistenza. L’immaginaria “elefante esistente” è solo una fetta spaziale di quel tubo; un istante tridimensionale.

Ora applichiamo questa distinzione allo spaziotempo stesso. Cosa significa che lo spaziotempo quadridimensionale esista nello stesso senso in cui esiste l’elefante? Lo spaziotempo perdura nello stesso senso? Lo spaziotempo ha un suo insieme di momenti “presenti” ? O lo spaziotempo – la molteplicità di tutti gli eventi che accadono nell’eternità – è semplicemente qualcosa che si verifica? Lo spaziotempo è semplicemente una struttura descrittiva per mettere in relazione questi eventi?

L’eternalismo offusca questa distinzione. Tratta tutta l’eternità, ovvero tutto lo spazio-tempo, come una struttura esistente e considera il trascorrere del tempo un’illusione. Ma tale illusione è impossibile se tutto lo spazio-tempo si verifica in un istante.

Per recuperare l’illusione che il tempo scorra all’interno di questo quadro, lo spazio-tempo quadridimensionale deve esistere in un modo più simile all’elefante tridimensionale esistente , la cui esistenza è descritta dallo spazio-tempo quadridimensionale.

Ogni evento

Spingiamoci un passo oltre con questa idea.

Se immaginiamo che ogni evento nella storia dell’universo “esista” all’interno dell’universo blocco, allora potremmo chiederci: quando esiste il blocco stesso? Se non si dispiega né cambia, esiste in modo atemporale? In tal caso, stiamo sovrapponendo un’ulteriore dimensione temporale a qualcosa che avrebbe dovuto essere atemporale in senso letterale.

Per comprendere meglio questo concetto, potremmo costruire una struttura a cinque dimensioni, utilizzando tre dimensioni spaziali e due dimensioni temporali. Il secondo asse temporale ci permetterebbe di affermare che lo spazio-tempo quadridimensionale esiste esattamente nello stesso modo in cui comunemente pensiamo a un elefante nella stanza, ovvero che esiste all’interno delle tre dimensioni spaziali che ci circondano, i cui eventi cataloghiamo come spazio-tempo quadridimensionale.

A questo punto, ci allontaniamo dalla fisica consolidata che descrive lo spazio-tempo attraverso sole quattro dimensioni. Ma ciò rivela un problema profondo: non abbiamo un modo coerente per parlare di cosa significhi l’esistenza dello spazio-tempo senza introdurre accidentalmente il tempo attraverso una dimensione aggiuntiva che non fa parte della fisica.

È come cercare di descrivere una canzone che esiste già tutta in una volta, senza essere eseguita, ascoltata o svilupparsi.

Dalla fisica alla fantascienza

Questa confusione influenza il modo in cui concepiamo il tempo nella narrativa e nella divulgazione scientifica.

Nel film di James Cameron del 1984, Terminator , tutti gli eventi sono considerati immutabili. I viaggi nel tempo sono possibili, ma la linea temporale non può essere modificata. Tutto esiste già in uno stato fisso e atemporale.

Nel quarto film del franchise degli Avengers , Avengers: Endgame (2019), i viaggi nel tempo permettono ai personaggi di alterare gli eventi passati e rimodellare la linea temporale, suggerendo un universo blocco che esiste e si trasforma allo stesso tempo.

Tale cambiamento può avvenire solo se la linea temporale quadridimensionale esiste nello stesso modo in cui esiste il nostro mondo tridimensionale.

Ma a prescindere dalla possibilità di un simile cambiamento, entrambi gli scenari presuppongono che passato e futuro esistano e siano accessibili. Tuttavia, nessuno dei due si interroga sul tipo di esistenza che ciò implica, o su come lo spazio-tempo differisca da una semplice mappa degli eventi.

Comprendere la storia

Quando i fisici affermano che lo spaziotempo “esiste”, spesso si muovono all’interno di un quadro concettuale che ha progressivamente offuscato il confine tra esistenza e accadimento. Il risultato è un modello metafisico che, nella migliore delle ipotesi, manca di chiarezza e, nella peggiore, oscura la natura stessa della realtà.

Niente di tutto ciò mette in pericolo la teoria matematica della relatività o la scienza empirica che la conferma. Le equazioni di Einstein sono ancora valide. Ma il modo in cui interpretiamo queste equazioni è importante, soprattutto perché influenza il modo in cui parliamo della realtà e come affrontiamo i problemi più profondi della fisica.

Queste interpretazioni includono i tentativi di conciliare la relatività generale con la teoria quantistica , una sfida esplorata sia in ambito filosofico che nella divulgazione scientifica .

Definire lo spazio-tempo è più di un semplice dibattito tecnico: riguarda il tipo di mondo in cui crediamo di vivere.