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IL TEMPO autori vari

Il tempo è la dimensione nella quale si concepisce e si misura il trascorrere degli eventi. Tutti gli eventi possono essere descritti in un tempo che può essere passato, presente o futuro. La complessità del concetto è da sempre oggetto di studi e riflessioni filosofiche e scientifiche da parte dell'uomo.

Tempo e cambiamento

Dalla nascita dell'universo, presumibilmente e secondo la conoscenza umana, inizia il trascorrere del tempo. I cambiamenti materiali e spaziali regolati dalla chimica e dalla fisica determinano, secondo l'osservazione, il corso del tempo. Tutto ciò che si muove e si trasforma è così descritto, oltre che chimicamente e fisicamente, anche a livello temporale. Alcuni esempi tra i più immediati della correlazione tra tempo e moto sono la rotazione della Terra attorno al proprio asse, che determina la distinzione tra il giorno e la notte, ed il suo percorso ellissoidale intorno al Sole (la cosiddetta rivoluzione), che determina le variazioni stagionali.

Il dato certo dell'esperienza è che tutto ciò che interessi i nostri sensi è materia, ovvero trasformazione di materia, visto che tutti gli oggetti materiali si modificano. Alcuni impiegano tempi brevi, altri in modo lento; ma tutti sono destinati a trasformarsi. La materia è, e (contestualmente) diviene (ossia assume altra forma). L'ovvietà di questa asserzione non tragga in inganno: essa sottende una contraddizione, perché l'essere di un oggetto è certificato dalla sua identità (nel tempo), ovvero dal suo permanente esistere; il divenire, invece, presuppone la trasformazione, ovvero la diversità (della forma), per cui impone un "prima" e un "dopo", vale a dire un (intervallo di) "tempo". Il tempo "origina" dalla trasformazione della materia. La percezione del "tempo" è la presa di coscienza che la realtà di cui siamo parte si è materialmente modificata. Se osservo una formica che si muove, la diversità delle posizioni assunte certifica che è trascorso un "intervallo di tempo". Si evidenzia "intervallo" a significare che il tempo è sempre una "durata" (unico sinonimo di tempo), ha un inizio ed una fine.

Distanze misurabili con il tempo

Nel linguaggio di tutti i giorni spesso si usa il tempo come misuratore di distanze, per indicare la durata di un percorso (come ad esempio: "mezz'ora d'automobile", "un giorno di viaggio", "10 minuti di cammino"). Dato che la velocità è uguale a spazio percorso diviso l'intervallo di tempo impiegato a percorrere quello spazio, si può fare un'inferenza implicita sulla velocità media tenuta dal corpo in movimento. Si valorizza così in modo approssimato la distanza a livello temporale, in relazione al fatto che lo spazio percorso può essere espresso come la velocità media (all'incirca nota), moltiplicata per l'intervallo di tempo interessato.

Tecnicamente, però, espressioni come "un anno luce" non esprimono un intervallo di tempo, ma una distanza avendone nota la velocità: infatti più precisamente l'anno luce si può esprimere come "la distanza percorsa dalla luce in un anno", conoscendone esattamente la velocità (appunto la Velocità della luce). In questi casi particolari, una locuzione contenente riferimenti al tempo indica quasi sempre distanze precise nello spazio, al punto da assurgere al ruolo di unità di misura.

Simultaneità e causalità

Eventi distinti tra loro possono essere simultanei oppure distanziarsi in proporzione a un certo numero di cicli di un determinato fenomeno, per cui è possibile quantificare in che misura un certo evento avvenga dopo un altro. Il tempo misurabile che separa i due eventi corrisponde all'ammontare dei cicli intercorsi. Convenzionalmente tali cicli si considerano per definizione periodici entro un limite di errore sperimentale. Tale errore sarà percentualmente più piccolo quanto più preciso sarà lo strumento (orologio) che compie la misura. Nel corso della storia dell'uomo gli orologi sono passati dalla scala astronomica (moti del Sole, della Terra) a quella quantistica (orologi atomici) raggiungendo progressivamente precisioni crescenti.

Uno dei modi di definire il concetto di dopo è basato sull'assunzione della causalità. Il lavoro compiuto dall'umanità per incrementare la comprensione della natura e della misurazione del tempo, con la creazione e il miglioramento dei calendari e degli orologi, è stato uno dei principali motori della scoperta scientifica.

La misura del tempo

L'unità di misura standard del Sistema Internazionale è il secondo. In base ad esso sono definite misure più ampie come il minuto, l'ora, il giorno, la settimana, il mese, l'anno, il lustro, il decennio, il secolo ed il millennio. Il tempo può essere misurato, esattamente come le altre dimensioni fisiche. Gli strumenti per la misurazione del tempo sono chiamati orologi. Gli orologi molto accurati vengono detti cronometri. I migliori orologi disponibili (al 2010) sono gli orologi atomici.

Esistono svariate scale temporali continue di utilizzo corrente: il tempo universale, il tempo atomico internazionale (TAI), che è la base per le altre scale, il tempo coordinato universale (UTC), che è lo standard per l'orario civile, il Tempo Terrestre (TT), ecc. L'umanità ha inventato i calendari per tenere traccia del passaggio di giorni, settimane, mesi e anni.

Il tempo nell'ingegneria e nella fisica applicata

In fisica, il tempo è definito come distanza tra gli eventi calcolata nelle coordinate spaziotemporali quadridimensionali. La relatività speciale mostrò che il tempo non può essere compreso se non come una parte del cronotopo (altra parola per definire lo spaziotempo, una combinazione di spazio e tempo). La distanza tra gli eventi dipende dalla velocità relativa dell'osservatore rispetto ad essi. La Relatività Generale modificò ulteriormente la nozione di tempo introducendo l'idea di uno spazio-tempo capace di curvarsi in presenza di campi gravitazionali. Un'importante unità di misura del tempo in fisica teorica è il tempo di Planck (si veda unità di Planck per i dettagli).

Concetto di tempo in geologia

Il concetto di tempo in geologia è un argomento complesso in quanto non è quasi mai possibile determinare l'età esatta di un corpo geologico o di un fossile. Molto spesso le età sono relative (prima di..., dopo la comparsa di...) o presentano un margine di incertezza, che cresce con l'aumentare dell'età dell'oggetto. Sin dagli albori della geologia e della paleontologia si è preferito organizzare il tempo in funzione degli organismi che hanno popolato la Terra durante la sua storia: il tempo geologico ha pertanto struttura gerarchica e la gerarchia rappresenta l'entità del cambiamento nel contenuto fossilifero tra un'età e la successiva.

Solo nella seconda metà del XX secolo, con la comprensione dei meccanismi che regolano la radioattività, si è iniziato a determinare fisicamente l'età delle rocce. La precisione massima ottenibile non potrà mai scendere al di sotto di un certo limite in quanto i processi di decadimento atomico sono processi stocastici e legati al numero di atomi radioattivi presenti all'interno della roccia nel momento della sua formazione. Le migliori datazioni possibili si attestano sull'ordine delle centinaia di migliaia di anni per le rocce con le più antiche testimonianze di vita (nel Precambriano) mentre possono arrivare a precisioni dell'ordine di qualche mese per rocce molto recenti.

Un'ulteriore complicazione è legata al fatto che molto spesso si confonde il tempo geologico con le rocce che lo rappresentano. Il tempo geologico è un'astrazione, mentre la successione degli eventi registrata nelle rocce ne rappresenta la reale manifestazione. Esistono pertanto due scale per rappresentare il tempo geologico, la prima è la scala geocronologica, la seconda è la scala cronostratigrafica. In prima approssimazione comunque, le due scale coincidono e sono intercambiabili.

Il tempo nella filosofia e nella fisica

Importanti questioni filosofiche sul tempo comprendono:

  • Il tempo è assoluto o meramente relazionale?
  • Il tempo senza cambiamento è concettualmente impossibile?
  • Il tempo scorre, oppure l'idea di passato, presente e futuro è completamente soggettiva, descrittiva solo di un inganno dei nostri sensi?
  • Il tempo è rettilineo o lo è solo nel breve spazio di tempo che l'uomo ha sperimentato e sperimenta?

Concetti e paradossi nell'antichità classica

I paradossi di Zenone (che molti secoli dopo sarebbero stati di aiuto nello sviluppo del calcolo infinitesimale) sfidavano in modo provocatorio la nozione comune di tempo. Il paradosso più celebre è quello di Achille e la tartaruga: secondo il suo ragionamento, attenendosi strettamente alle regole logiche, l'eroe greco (detto "pié veloce" in quanto secondo la mitologia greca era "il più veloce tra i mortali") non raggiungerebbe mai una tartaruga. L'esempio è molto semplice: supponiamo che inizialmente Achille e la tartaruga siano separati da una distanza x e che la velocità dell'eroe corrisponda a 10 volte quella dell'animale. Achille comincia a correre fino a raggiungere il punto x dove si trovava la tartaruga ma essa, nel frattempo, avrà percorso una distanza uguale a 1/10 di x. Achille prosegue e raggiunge il punto "x + 1/10 di x" mentre la tartaruga ha il tempo di compiere una distanza di 1/100 di x (1/10 di 1/10 di x), distanziando nuovamente l'inseguitore. Continuando all'infinito Achille riuscirà ad avvicinarsi sempre di più all'animale il quale però continuerà ad avere un sempre più piccolo ma comunque sempre presente distacco. La paradossale conclusione di Zenone era: Achille non raggiungerà mai la tartaruga.

Secondo il maestro di Zenone, Parmenide, la vera essenza della realtà è eterna (in cui coesistono presente, passato e futuro). Quindi il mutamento e lo spostamento sarebbero solo mere illusioni degli esseri umani.

Anche Platone è stato influenzato da questa concezione. Secondo la sua celebre definizione il tempo è "l'immagine mobile dell'eternità". Per Aristotele, invece, è la misura del movimento secondo il "prima" e il "poi", per cui lo spazio è strettamente necessario per definire il tempo. Solo Dio è motore immobile, eterno ed immateriale.

Secondo S. Agostino il tempo è stato creato da Dio assieme all'Universo, ma la sua natura resta profondamente misteriosa, tanto che il filosofo, vissuto tra il IV e il V secolo d.C., afferma ironicamente: "Se non mi chiedono cosa sia il tempo lo so, ma se me lo chiedono non lo so". Tuttavia S. Agostino critica una concezione del tempo aristotelica inteso come misura del moto (degli astri): nelle "Confessioni" afferma che il tempo è "distensione dell'animo" ed è riconducibile a una percezione propria del soggetto che, pur vivendo solo nel presente (con l'attenzione), ha coscienza del passato grazie alla memoria e del futuro in virtù dell'attesa.

L'epoca moderna: il dibattito tra tempo assoluto e tempo illusorio

Il tempo è stato considerato in vari modi nel corso della storia del pensiero, ma le definizioni di Platone ed Aristotele sono state di riferimento per moltissimi secoli (magari criticate o reinterpretate in senso cristiano), fino a giungere alla rivoluzione scientifica. Di questo periodo è fondamentale la definizione di Isaac Newton (1642-1727), secondo il quale il tempo (al pari dello spazio) è "sensorium Dei" (senso di Dio) e scorrerebbe immutabile, sempre uguale a se stesso (una concezione analoga è presente nelle opere di Galileo Galilei). Degna di nota è la contesa tra Newton e Leibniz, che riguardava la questione del tempo assoluto: mentre il primo credeva che il tempo fosse, analogamente allo spazio, un contenitore di eventi, il secondo riteneva che esso, come lo spazio, fosse un apparato concettuale che descriveva le interrelazioni tra gli eventi stessi. John Ellis McTaggart credeva, dal canto suo, che il tempo e il cambiamento fossero semplici illusioni.

Dal tempo soggettivo alla teoria della relatività

È stato il filosofo tedesco Immanuel Kant a cambiare radicalmente questo modo di vedere, grazie alla sua cosiddetta nuova "rivoluzione copernicana", secondo la quale al centro della filosofia non si deve porre l'oggetto ma il soggetto: il tempo diviene allora, assieme allo spazio, una "forma a priori della sensibilità". In sostanza se gli esseri umani non fossero capaci di avvertire lo scorrere del tempo non sarebbero neanche capaci di percepire il mondo sensibile e i suoi oggetti che, anche se sono inconoscibili in sé, sono collocati nello spazio. Quest'ultimo è definito come "senso esterno", mentre il tempo è considerato un "senso interno": in ultima analisi tutto ciò che esiste nel mondo fisico viene percepito e ordinato attraverso le strutture a priori del soggetto e ciò che, in prima battuta, viene collocato nello spazio viene poi ordinato temporalmente (come dimostra la nostra memoria).

Un altro grande progresso del pensiero è stato la formulazione della teoria della relatività ("ristretta" nel 1905 e "generale" nel 1916) di Einstein, secondo la quale il tempo non è assoluto, ma dipende dalla velocità (quella della luce è una costante universale: c = circa 299.792,458 km al secondo) e dal riferimento spaziale che si prende in considerazione. Secondo Einstein è più corretto parlare di spaziotempo, perché i due aspetti (cronologico e spaziale) sono inscindibilmente correlati tra loro; esso viene modificato dai campi gravitazionali, che sono capaci di deflettere la luce e di rallentare il tempo (teoria della relatività generale).

Secondo la relatività ristretta il tempo di un osservatore è uguale a quello di un altro osservatore solo se viene moltiplicato per un certo fattore che dipende dalla velocità relativa dei due osservatori.

La teoria della relatività genera quindi in merito al tempo anche dei paradossi apparenti. Uno dei più noti è il cosiddetto paradosso dei gemelli. La premessa del paradosso è che esistano due gemelli, di cui uno parte per un viaggio interstellare con un'astronave capace di andare a una velocità prossima a quella della luce, mentre l'altro rimane sulla Terra. Secondo le naturali conseguenze della relatività, il primo gemello, al suo ritorno sulla Terra, sarà più giovane del fratello gemello rimasto. Tuttavia, secondo la stessa relatività tutti i sistemi di riferimento sottoposti ad uguale moto (e quindi privi di accelerazioni e di cambiamenti di direzione) sono uguali tra di loro. Secondo il sistema di riferimento del gemello partito con l'astronave è stata la Terra a muoversi ad una velocità prossima a quella della luce, e quindi secondo il gemello-astronauta, in maniera del tutto legittima, dovrebbe risultare più giovane il gemello rimasto sulla Terra. Il paradosso consiste quindi in questo: Qual è il gemello più giovane? o, in altre parole, per quale dei due è passato meno tempo? Esso si risolve considerando i cambiamenti di moto che il gemello sull'astronave ha fatto e che la Terra (verosimilmente) non ha seguito: ha accelerato durante la partenza, ha "fatto retromarcia" per tornare sulla Terra dopo aver raggiunto la sua meta, magari quando l'aveva raggiunta si è fermato, e ha decelerato per riuscire a fermarsi nelle vicinanze della Terra o dell'altra destinazione. Avendo fatto tutti questi movimenti "in più", ne consegue, relativisticamente parlando, che è il gemello sull'astronave il più giovane. Premesso questo, quanti saranno gli anni di differenza tra i due è possibile calcolarlo grazie alle formule della relatività, ma l'aspetto più interessante è che si possa viaggiare nel futuro, almeno teoricamente (questo pone dei problemi al concetto di libero arbitrio). La teoria della relatività, tra l'altro, cambia radicalmente la nozione di simultaneità (due eventi possono avvenire contemporaneamente per un osservatore ma non per un altro), ma anche di lunghezza (un metro si accorcia più si avvicina alla velocità della luce, ma solo se confrontato con un altro metro rimasto, ad esempio, sulla Terra). Anche il concetto di causalità viene in parte modificato, dato che un certo segnale - che per Einstein non può mai viaggiare più velocemente della luce - deve avere il tempo di andare da un punto a un altro perché possa influenzare l'altro. Recentemente nell'ambito della Teoria dei Sistemi di Riferimento è stato introdotto il concetto di tempo inerziale che consente di superare i paradossi summenzionati e di pervenire anche a una nuova definizione di simultaneità.

Ulteriori sviluppi: il tempo come percezione, l'intangibilità

Einstein ebbe alcune discussioni sul tempo con grandi pensatori della sua epoca, tra cui il filosofo francese Henri Bergson, che attribuisce grande importanza agli stati di coscienza piuttosto che al tempo spazializzato della fisica (si veda "Durata e simultaneità" del 1922). Per Bergson il tempo concretamente vissuto è una durata "reale" a cui lo stato psichico presente conserva da un lato il processo da cui proviene (attraverso la memoria), ma naturalmente costituisce anche qualcosa di nuovo. Dunque non c'è soluzione di continuità tra gli stati della coscienza: esiste una continua evoluzione, un movimento vissuto che la scienza non può spiegare pienamente con i suoi concetti astratti e rigidi, nonostante il riconoscimento dei suoi grandi progressi.

L'ingegnere J. W. Dunne sviluppò una teoria del tempo dove considerava la nostra percezione del tempo similarmente alle note suonate su un piano. Avendo avuto un numero di sogni premonitori, decise di tenere traccia dei suoi sogni e trovò che contenevano eventi passati e futuri in quantità equivalenti. Da questo concluse che nei sogni riusciamo a sfuggire al tempo lineare. Pubblicò le sue idee in An Experiment with Time del 1927, cui fecero seguito altri libri.

Ci si possono porre quindi le seguenti domande:

  • "Che cos'è il tempo?"
  • "Come si definisce una unità di misura per esso (il tempo) prescindendo dalle conoscenze late della comune opinione?"

È nel tentativo di dare una risposta rigorosa a queste domande che ci si accorge delle difficoltà e dei pregiudizi. L'unico modo convincente di rispondere alla domanda "che cos'è il tempo" è forse quello operativo, dal punto di vista strettamente fisico-sperimentale: "il tempo è ciò che si misura con degli strumenti adatti".

Se si segue coerentemente sino in fondo questa definizione, si constata facilmente che tutti gli strumenti di misura del tempo ("orologi") si basano sul confronto (e conseguente conteggio) tra un movimento nello spazio (ad esempio la rotazione o la rivoluzione terrestre) e un altro movimento "campione" (meccanico, idraulico, elettronico), con sufficienti caratteristiche di precisione e riproducibilità. Può essere interessante anche notare che il campione di movimento deve essere sempre un moto accelerato (rotazione, oscillazione lineare o rotatoria), mentre non è campione idoneo il moto rettilineo uniforme.

Altrettanto importante è notare che il metodo di confronto del movimento con il campione si fonda necessariamente sulla trasmissione di segnali elettromagnetici (es. luminosi, ma non solo), le cui proprietà influiscono quindi direttamente sul risultato della misura: da ciò conseguono in modo quasi ovvio le formulazioni della interdipendenza tra coordinate spaziali, asse temporale e velocità della luce espresse della relatività ristretta.

In base a queste osservazioni, data la totale sovrapponibilità degli effetti operativi, si potrebbe addirittura assumere direttamente quale definizione del tempo, in fisica, l'identità con il movimento stesso. In questo senso, l'intero Universo in evoluzione si può considerare il vero fondamento della definizione di tempo; si noti l'importanza essenziale della specifica "in evoluzione", ossia in movimento vario, accelerato: senza movimento, senza variazione anche il tempo scompare!

Questa è anche la tesi dell'ingegnere Henri Salles, che nel suo libro Does time exist? - an energetic implementation of motion dimostra che è possibile fare a meno del concetto di tempo per spiegare il movimento. Salles implementa un modello fisico della realtà basato unicamente sui concetti di spazio e di energia e mette in luce la mancanza di coerenza della fisica tradizionale che scade, secondo lui, nella speculazione matematica laddove costruisce teorie partendo da concetti non fondamentali perché non tangibili (come appunto sarebbe quello di tempo). Un evidente esempio di contraddizioni, eliminabili con la definizione di tempo come movimento, sono le questioni del significato del tempo negativo e della possibilità di tornare indietro nel tempo.

La percezione del tempo

A volte si percepisce il passare del tempo come più rapido ("il tempo vola"), significando che la durata appare inferiore a quanto è in realtà; al contrario accade anche di percepire il passare del tempo come più lento ("non finisce mai"). Il primo caso viene associato a situazioni piacevoli, o di grande occupazione, mentre il secondo si applica a situazioni meno interessanti o di attesa (noia). Inoltre sembra che il tempo passi più in fretta quando si dorme. Il problema della percezione del tempo si trova in stretta correlazione con i problemi relativi al funzionamento ed alla fisiologia del cervello.

La percezione del tempo nelle diverse culture

Il tempo, così come lo spazio, è una categoria a priori ma non per questo non gli viene dato un significato e una rappresentazione diversa in ogni cultura.
Si può affermare, in maniera generale, che esso venga percepito come il variare della persona e delle cose.

Sempre generalmente, vi sono due idee fondamentali del tempo:

  • Pensiero cronometrico occidentale: il tempo viene visto come un'entità lineare e misurabile. Questa visione risponde alla necessità di ottimizzare il proprio tempo e dipende dall'organizzazione economica.
  • Tempo ciclico e puntiforme: nelle società tradizionali il tempo viene scandito attraverso il passare delle stagioni o secondo eventi contingenti (es. il mercato della domenica).

Molte società possono essere comunque considerate "a doppio regime temporale".
C'è quindi un tempo qualitativo, legato all'esperienza, che dipende dalla necessità di alcune società di frazionare il tempo per contingenza, ed un tempo quantitativo, astratto e frazionabile, che sta man mano, con la globalizzazione, diventando dominante.

L'antropologo Christopher Hallpike, rifacendosi agli studi dello psicologo Jean Piaget, affermò che a seconda della cultura il tempo viene percepito come operatorio e pre-operatorio (percezione del tempo fino agli otto anni). La visione operatoria del tempo consente di coordinare i fattori di durata, successione e simultaneità.
Per dimostrare la sua tesi egli fece osservare a degli aborigeni
melanesiani due macchinine su due piste concentriche facendole partire e fermare nello stesso tempo e di seguito chiedendo quale delle due macchinine avesse percorso più spazio. Gli aborigeni non seppero rispondere a quella domanda e per questo motivo egli pensò che mancasse loro la capacità di coordinare i tre fattori.

Ma in Melanesia vengono fatte delle corse di cavalli su piste concentriche e di conseguenza la mancanza di una correlazione non-lineare e quantificabile del tempo sembra non escludere la capacità di coordinare durata, successione e simultaneità.

 

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