Perché il tempo va avanti e non indietro?

In Germania 1865 fisico Rudolf Clausius Ha affermato che il calore non può essere trasferito da un corpo freddo a un corpo caldo, se nulla è cambiato intorno a loro. Clausius ha escogitato il concetto che ha chiamato “entropia” per misurare questo comportamento termico – un altro modo per dire che il calore non scorre mai da un corpo freddo a un corpo caldo è dire “l’entropia aumenta e non diminuisce mai” (Vedi il quadro dell’entropia e l’aumento della turbolenza).

come Roverelli Confermato in ordine cronologicoQuesto è il Solo La legge fondamentale della fisica che può distinguere tra passato e futuro. Una palla può rotolare giù da una collina o rimbalzare in cima, ma il calore non può fluire dal freddo al caldo.

Per illustrare, Rovelli prende la penna e la lascia cadere da una mano all’altra. “Il motivo per cui questo si ferma nella mia mano è perché ha una certa energia, quindi l’energia si trasforma in calore e riscalda la mia mano. L’attrito smette di rimbalzare. Altrimenti, se non c’è calore, questo rimbalzerà per sempre e non distinguerò il passato dal futuro”.

Finora, questo è semplice. Cioè, finché non inizi a pensare a cosa sia il calore a livello molecolare. La differenza tra cose calde e cose fredde è quanto sono agitate le loro molecole: in un motore a vapore caldo, le molecole d’acqua sono molto eccitate, si deviano e si scontrano rapidamente l’una con l’altra. Le stesse molecole d’acqua sono meno agitate quando si combinano come condensa sul vetro della finestra.

Ecco il problema: quando si ingrandisce un livello, diciamo, una molecola d’acqua si scontra e rimbalza sull’altra, la freccia del tempo scompare. Se guardi un video microscopico di questa collisione e poi lo riavvolgi, non sarà chiaro da che parte andare avanti e da che parte tornare. Su scala minore, il fenomeno che produce calore – l’urto delle particelle – è simmetrico nel tempo.

Ciò significa che la freccia del tempo dal passato al futuro appare solo quando si fa un passo indietro dal microscopico al macroscopico, cosa che fu apprezzata per la prima volta dal fisico e filosofo austriaco Ludwig Boltzmann.

“Quindi la tendenza del tempo deriva dal fatto che guardiamo alle cose grandi, non ai dettagli”, afferma Rovelli. Da questo passaggio, dalla visione microscopica di base del mondo alla descrizione approssimativa e a grana grossa del mondo macroscopico, è qui che entra in gioco la direzione del tempo.

“Non è che il mondo sia essenzialmente orientato verso lo spazio e il tempo”, dice Rovelli. È quando ci guardiamo intorno vediamo una tendenza in cui gli oggetti quotidiani di medie dimensioni hanno più entropia: una mela matura caduta da un albero, un mazzo di carte confuso.

Sebbene l’entropia sembri essere strettamente correlata alla freccia del tempo, è alquanto sorprendente – e forse anche confuso – che l’unica legge della fisica che ha una forte direzione del tempo incorporata perda quella direzione quando si osservano cose molto piccole.