Conduciamo la nostra vita qui in questo universo che ci ospita e che ci ha dato i natali (ricordiamoci che siamo polvere di stelle). Ci spostiamo in tutto la spazio che abbiamo a disposizione da est a ovest e viceversa, così come da sud a nord e dal basso verso l’alto ma, anche se spesso non ce ne rendiamo conto, ci muoviamo pure nel tempo traslando inesorabilmente dal passato verso il futuro. Infatti il nostro universo ha una struttura quadridimensionale: tre dimensioni spaziali e una dimensione temporale (come ci insegna la relatività ristretta).
Amo pensare che noi siamo “una configurazione dell’energia in transito nello spazio-tempo”. Quindi non troviamo alloggio solo nello spazio ma anche nel tempo. Tutti ci muoviamo nel tempo, e lo spazio che oggi occupiamo è stato occupato prima di noi da tutti quelli che ci hanno preceduto e poi sarà altresì occupato da tutti quelli che ci seguiranno.
Qui, dove sono nato, con un tantino di fortuna (e qualora esistessero adatti strumenti a registrare gli eventi) potrei udire il frastuono delle battaglie fra (noi) Liguri Apuani e gli eserciti romani e, dopo un altro lasso di tempo, il calpestio cadenzato dei nostri calzari in marcia al seguito delle legioni di Cesare in viaggio verso le Gallie. Con ancor più fortuna potrei udire il fruscio della veste e vedere l’orma dei piedini di Simonetta Cattaneo (anche lei qui nata) prima di lasciare questo spazio per diventare Simonetta Vespucci e poi modella di Sandro Botticelli per conquistare fama in quadri come: “La nascita di Venere” o “La primavera”.
Per avere un’idea della dimensione tempo si rende necessario un tuffo nella fisica ed in particolare nella relatività. Lo spazio quadridimensionale usato da Einstein deriva dal Cronotopo di Herman Minkowski (che riteneva Albert un fannullone). Minkowski alla presentazione della sua idea di spazio quadridimensionale disse: “D’ora innanzi, lo spazio in se stesso ed il tempo in se stesso, sono condannati a svanire come pure ombre, e solo una sorte di unione tra i due conserverà una realtà indipendente”.
Naturalmente non abbiamo alcuna possibilità di rappresentare uno spazio quadrimensionale, l’immagine che usiamo resta quella privata di una delle dimensioni spaziali.
Se pensiamo a noi come osservatori, vedi rappresentazione sottostante, allora la nostra posizione al tempo presente è quella del puntino rosso. Quel punto è l’incrocio dei vertici di due coni, detti “coni di luce” con le superfici inclinate di 45° che è l’angolo che forma la retta che simula un raggio di luce con gli assi coordinati. Questa retta rappresenta il confine delle velocità possibili per qualunque corpo dotato di massa. All’interno delle superfici coniche avvengono tutti gli eventi possibili dal momento che, in nessuno di essi, può essere superata la velocità della luce.
Si può dire che un cono di luce rappresenta la storia di qualsiasi oggetto presente nell’universo.
Tornando a noi, collocati nel puntino rosso che, oltre ad essere il nostro presente, rappresenta anche l’origine delle coordinate dello spaziotempo, possiamo prendere coscienza che tutta la nostra storia passata alberga all’interno del cono di luce sottostante e che tutta la nostra storia futura avverrà nel cono di luce sovrastante.
Attimo dopo attimo ci muoveremo, oltre che nello spazio, anche nel tempo ed ogni avvenimento vissuto scivolerà nel cono di luce del passato mentre, proseguendo vivremo tuti gli avvenimenti che avverranno nel cono di luce del futuro.
L’unione di tutti i punti da noi occupati nello spaziotempo di coordinate (x,y,z,t) segna quella che viene chiamata “linea d’universo”. Linea che rappresenta il nostro vissuto ed il nostro traslare attraverso lo spaziotempo stesso, vedi figura.
In un sistema fisico limitato quale potrebbe essere una stanza in cui stiamo fermi seduti la nostra linea d’universo sarebbe una retta parallela all’asse dei tempi.
In realtà, come è noto, tutto nel cosmo si trova in movimento: noi giriamo attorno all’asse della terra, la terra compie una rivoluzione attorno a sole, il sole si muove attorno al centro della galassia e via così. La nostra linea d’universo perciò non sembra tanto semplice.
Ora che abbiamo un’idea del presente, almeno visto come il punto d’incontro dei vertici dei due coni di luce in cui si succedono il passato ed il futuro, possiamo porci la domanda: “riusciamo a percepire il presente?”.
Indubbiamente il momento presente lo viviamo, resta sempre un punto che fa parte della nostra linea di universo e da lì dobbiamo assolutamente passare, ma in quanto ha percepirlo è tutta un’altra cosa.
Se pensiamo di congelare l’attimo per analizzare tutto ciò che avviene nello spazio che ci circonda dobbiamo tener presente che la percezione degli eventi dipende dai nostri sensi e che inoltre gli stimoli che essi percepiscono impiegano un certo tempo per arrivare al nostro cervello per essere elaborati.
I nostri sensi sono come delle antenne che ricevono dei segnali dagli eventi che provengono dal mondo circostante ma questi segnali hanno tutti una velocità finita e pertanto passa sempre una certa quantità di tempo fra quando un segnale viene emesso e quando raggiunge un qualunque organo dei nostri sensi.
Se vediamo per esempio bruciare uno pneumatico, prima vedremmo la fiamma, poi sentiremmo il crepitio del fuoco ed infine l’odore di gomma bruciata.
Quindi, la nostra percezione temporale di quanto succede attorno a noi, viene condizionata dalla velocità dei segnali che trasportano l’informazione degli avvenimenti. Al fine di trarre delle conclusioni da quanto esposto sopra proponiamoci di fare un esperimento ideale. Poniamoci come osservatori nell’origine di un sistema di riferimento tridimensionale che comprenda l’intero universo conosciuto.
Ovvero tutto quanto conosciamo e riusciamo a raggiungere con i nostri strumenti fino al limite imposto “dall’orizzonte degli eventi”, il confine fra tutta quella parte di universo che possiamo vedere da quella che resta fuori dalla nostra possibilità di osservazione.
Con il sistema di riferimento scelto ci troviamo ora al centro di una immensa sfera del diametro di circa 93 miliardi di anni luce e dotata di un volume di circa \( 5 \cdot 10^{32} \) anni luce cubi
Come è noto un anno luce equivale a 9.454.254.955.488 km. (Il fatto che il valore del raggio dell’universo sia passato da 13,7 miliardi di anni luce a circa 47 miliardi di anni luce è dipeso dall’espansione dell’universo stesso)
Muovendo lo sguardo in ogni direzione, possiamo contemplare la moltitudine di oggetti che sono apparsi in 13,7 miliardi di anni nel nostro universo osservabile.
Possiamo percepire un evento che avviene ad un palmo del nostro naso come uno che avviene al limite del nostro orizzonte degli eventi ma non possiamo dire che essi avvengano nel nostro presente.
Il mezzo più veloce, in grado di portare informazioni, è la luce e per quanto la sua velocità abbia l’enorme valore di 300.000 km/s essa rappresenta comunque il limite delle velocità possibili.
Se osserviamo il volto di una persona cara ad un metro dai nostri occhi (fingendo di non sapere che il nostro cervello impiega circa 250 millisecondi ad elaborare l’immagine) lo vediamo dopo il tempo necessario alla luce a percorrere un metro cioè: $$ \frac{1}{3 \cdot 10^{-8}} = 0,000000003 secondi $$
Anche se è trascorso un tempo infinitesimo da quando la luce ha lasciato quel volto per raggiungere i nostri occhi, la sua espressione è già scivolata nel cono di luce del passato, non esiste nel nostro presente.
Se ora guardiamo la luna la vediamo come era 1,284 secondi fa ed il nostro sole sta già nel nostro passato da 8 minuti.
Possiamo scambiare fra loro due grandezze fisiche fondamentali come la distanza ed il tempo e pensare che più un oggetto è lontano nello spazio, più si trova lontano nel tempo ossia nel passato.
“Un’ora luce” equivale a 1,08 miliardi di Km: in questo lasso di tempo, in cui noi possiamo fare giusto una passeggiatina di 4 o 5 Km, la luce se ne va dal sole a saturno.
La stella più vicina a noi dista più di 4 anni luce, se dovesse scomparire lo sapremo solo fra oltre 4 anni.
Molte delle fioche luci che vediamo ora, oltre una distanza di 10 miliardi anni luce, probabilmente sono ormai definitivamente spente.
Le prime onde gravitazionali che abbiamo captato il 14 agosto del 2017 non erano altro che il fremito dell’abbraccio di due buchi neri avvenuto ad una distanza da noi di 1,8 miliardi di anni luce. Un evento che ci viene da un passato lontanissimo e della cui evoluzione possiamo aver conoscenza soltanto continuando ad osservare quella zona di spazio per moltissimi anni a venire.
Così, fissi nell’origine del nostro speciale sistema di riferimento e ancorati alla nostra convinzione del presente, in qualunque direzione mandiamo lo sguardo ed i nostri più potenti strumenti non possiamo altro che percepire soltanto ciò che è già accaduto. Tutta quell’immensità che si para davanti ai nostri occhi non è altro che il passato del cosmo nel quale siamo destinati a vivere e, a causa delle sue leggi, a non poter percepire il suo presente.
Possiamo allora pensare che l’universo, attraverso i vari segnali che invia ci informi di tutti gli eventi in esso avvenuti, un libro aperto di memorie che contiene registrato l’intero passato. Un immenso “hard disk” in cui viene registrato tutto quanto accade nel tempo e nello spazio.
Se avessimo strumenti molto sofisticati potremmo osservare, grazie alla luce, gli accadimenti avvenuti in altri pianeti simili al nostro e sbirciare parte delle storie vissute in tempi lontani dai loro abitanti, come noi oggi possiamo vedere quanto accade sul nostro pianeta mediante i satelliti.
Personalmente, vista la possibilità di vedere nel passato, gradirei l’esistenza di un enorme specchio posto ad una distanza equivalente alla metà del tempo intercorso da adesso al tempo del nostro rinascimento, al tempo di Lorenzo il Magnifico. Potrei allora vedere Simonetta Cattaneo (Simonetta è anche il nome di mia moglie).
Passeggiare su una ghiaiosa spiaggia, come è solito trovare da queste parti, guardando il mare di quello che allora era veramente “Il Golfo dei poeti”.
In conclusione è chiaro che ogni evento che percepiamo non appartiene al presente ma bensì inesorabilmente al passato. Questo vuol dire che è già avvenuto e che quindi nulla possiamo fare per cambiarlo.
Possiamo però tentare di cambiare il futuro e cercare di rimediare agli errori fatti nel passato.
Tutto quanto è avvenuto prima del nostro “presente” resta relegato nel cono di luce del passato. L’avvenire abita nel cono di luce del futuro ed è lì che possiamo tentare di modificare quel che resta della nostra “Linea d’universo”.