Questa volta rischio grosso. Mi avventuro oltre i confini della fisica che riesco a vedere in modo chiaro. Però devo farlo.
Scientific Reports pubblica il 13 Marzo 2019 i risultati di un team internazionale di ricercatori che hanno affrontato il problema dell’origine della freccia temporale cercando di dimostrare sperimentalmente, avvalendosi di un computer quantistico, il ritorno al passato di un elettrone disperso in una impurità a due livelli. Non facile leggere quanto pubblicato: molta fisica, tanta matematica. D’altronde, nella comunità scientifica, quanto più un tema è difficile, tanto più chi lo tratta diventa famoso. Anche perché per scatenare giornalisti di ogni lingua e Paese che si occupano di scienza basta un titolo che abbia sapore di fantascienza e magia (nella fattispecie Freccia temporale e sua inversione su un computer quantistico IBM è un esempio canonico).
Allora si legge che la ricerca suddetta spiega come superare, anche se in modo solo virtuale, il secondo principio della termodinamica (secondo cui l’entropia, il disordine di un sistema naturale, aumenta sempre). Si parla di “quel mondo infinitamente piccolo che è governato dalle leggi bizzarre e contro-intuitive della meccanica quantistica”. Si racconta di scienziati che hanno fatto “ringiovanire” tre qubit, o quantum-bit, definiti come le unità di misura dell’informazione dei computer quantistici. Si parla della possibilità di invertire la freccia del tempo e della probabilità che questo avvenga per concludere che il mondo della meccanica quantistica sembra magico. Harry Potter, anche se pochi lo sanno, si è laureato in Fisica quantistica.
Si può anche apprezzare lo sforzo fatto per dire così tante sciocchezze tutte insieme, però non si è certo reso un buon servizio alla scienza. Possiamo evitare, per favore, contenuti inesatti e titoli roboanti, sensazionalistici e menzogneri? Non è vero che è stato invertito il tempo. Non è vero si sia disobbedito alla seconda legge della termodinamica. Non è vero che la fisica quantistica sia bizzarra o contro intuitiva. Non è vero che il qbit sia l’unità di misura dell’informazione nei computer quantistici: il qbit è la versione quantistica di un bit, ovvero di un dispositivo fisico che può assumere due stati diversi: 0 oppure 1. Il qbit è un sistema quanto-meccanico che può presentare la sovrapposizione coerente dei due stati in modo simultaneo. Non ha senso parlare di ringiovanimento di un qbit. Infatti nell’articolo di Scientific Report (a cui rimprovero il titolo ingannevole e utile solo a fini inserzionistici pubblicitari: Freccia temporale e la sua inversione su un computer quantistico Ibm), gli autori parlano di stati quantistici. Tutt’altra cosa.
Andiamo a provare a spiegare. Chiedo aiuto ai lettori più esperti di me di fisica quantistica – mi considero dilettante in questo campo – di completare, correggere e proporre spiegazioni più efficaci.
Le leggi fondamentali della fisica a scala microscopica sono simmetriche rispetto al tempo. Nulla impedisce quando le si applica che il latte versato torni nel bicchiere o che una maionese si separi in olio, limone e uova. Però a scala macroscopica, quella della realtà quotidiana, non accade. Secondo la congettura di Landau e Von Neumann, il processo di misura a scala macroscopica genera l’asimmetria temporale di tutti i sistemi naturali, permettendo di parlare di passato e di futuro, processi con una “freccia temporale” non reversibile, diversi fra loro. Si ha memoria del passato, non del futuro. La freccia temporale è definita dalla seconda legge della termodinamica che decreta che in un sistema isolato, senza apporto alcuno di energia dall’esterno, l’entropia cresce in funzione del tempo, il disordine cresce con il passare del tempo.
Due domande sorgono ora spontanee:
1. Come mai all’inizio del tutto, 13,7 miliardi di anni fa, il nostro universo era così meravigliosamente ordinato, con un’entropia così bassa da essere molto strana?
2. Cos’è il tempo?
Gli scienziati hanno invertito il flusso del tempo? No, non è proprio così
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