Il tempo esisteva prima del Big Bang? Cosa ne pensano i fisici

“L’universo è in continua espansione, il che suggerisce che in passato fosse più piccolo. Immaginando di riavvolgere il “film” della storia cosmica, possiamo notare come l’universo si restringa progressivamente, quasi fino a un punto: il Big Bang, verificatosi circa 13,8 miliardi di anni fa.

Però è con il Big Bang che ha avuto inizio il tempo? La risposta è tutt’altro che semplice. La teoria della relatività generale di Albert Einstein ci insegna che l’universo è in realtà un continuum spazio-tempo, una realtà fluida in cui spazio e tempo perdono il loro significato assoluto. Inoltre, nel Big Bang, lo spazio-tempo si distorce fino a diventare un punto di densità infinita, una singolarità. Quindi, più che indicare l’inizio del tempo, il Big Bang rappresenta una soglia oltre la quale le nostre attuali conoscenze non ci permettono di spingerci.

Nonostante ciò, alcuni cosmologi ipotizzano l’esistenza di un “prima” del Big Bang. Alcuni suggeriscono che un altro universo abbia preceduto il nostro, attraversando una fase di contrazione per poi “rimbalzare” nel Big Bang, dando origine all’espansione che osserviamo oggi.

In una visione ancora più radicale, il cosmologo Roger Penrose ha proposto che nuovi universi possano emergere da quelli che non si contraggono, attraverso una sorta di drastico “ridimensionamento” dello spazio-tempo.

In entrambi questi scenari, il tempo sarebbe eterno, non limitato dalla durata dell’Universo. Tuttavia, questa rimane solo una delle possibilità. I cosmologi Stephen Hawking e James Hartle, entrambi scomparsi, avevano suggerito un’ipotesi differente: il tempo, in origine, sarebbe stato una dimensione ordinaria come lo spazio, per poi trasformarsi in spazio-tempo a seguito del Big Bang.

Un’altra idea, piuttosto insolita, immagina lo spazio-tempo composto da elementi simili a particelle, capaci di organizzarsi in diverse “fasi”, come il vapore acqueo e l’acqua liquida. In questa prospettiva, il Big Bang potrebbe aver segnato il momento in cui questi elementi si sono “condensati”, formando il continuum spazio-tempo che conosciamo.

Purtroppo, nessuna di queste ipotesi è attualmente supportata da prove osservative concrete. Ancor peggio, queste teorie tendono ad assimilare l’inizio del tempo all’inizio di eventi registrabili dal punto di vista storico. “In questo contesto, chiedersi ‘Quando è iniziato il tempo?’ è come interrogarsi sull’infinità dell’universo degli eventi, piuttosto che indagare direttamente sull’origine di qualcosa che chiamiamo ‘tempo’”, afferma Adrian Bardon, filosofo della Wake Forest University in North Carolina. Per comprendere veramente l’inizio del tempo, dovremmo prima riflettere su cosa rende il tempo così speciale.

Il tempo non è una dimensione che possiamo esplorare liberamente. Possiamo ricordare il passato, ma non il futuro, e ogni cosa sembra seguire un flusso irreversibile in avanti nel tempo. Eppure, curiosamente, le equazioni fondamentali che descrivono il comportamento della materia a livello microscopico restano invariate anche invertendo la direzione del tempo. Se queste leggi non distinguono tra passato e futuro, perché il tempo scorre in una sola direzione? Secondo alcuni fisici, questa “freccia del tempo” riflette semplicemente il fatto che il nostro universo è un sistema isolato, e in tali sistemi l’ordine può solo diminuire, mai aumentare. Se l’universo primordiale, al momento del Big Bang, era altamente ordinato, allora è naturale che il tempo fluisca in direzione di un crescente disordine.

Ma il tempo è solo una nostra percezione?

Questa spiegazione, però, presuppone che le cose cambino nel tempo. E come potrebbe avvenire un cambiamento senza il tempo? La questione è talmente complessa che alcuni filosofi suggeriscono che il tempo non sia affatto un fenomeno oggettivo, ma piuttosto una proiezione della nostra mente. “Pensiamo alle proprietà visive dei colori”, propone Bardon. “Le rose non sono intrinsecamente rosse. Piuttosto, riflettono la luce a una certa lunghezza d’onda. Il ‘rosso’ è una sensazione, non una proprietà oggettiva della rosa”. Se anche il tempo esistesse solo nella nostra coscienza, allora potremmo ipotizzare che abbia avuto inizio con lo sviluppo della coscienza stessa.

Contrariamente alla tendenza attuale, il fisico Jonathan Oppenheim dubita che sia necessario modificare la relatività generale per integrarla con la teoria quantistica. Tanto che ha scommesso 5000 contro 1 che la gravità non sia una forza quantistica.

Tuttavia, forse non è necessario spingerci fino alla filosofia. Oggi, uno degli obiettivi principali della fisica è unire i suoi due pilastri fondamentali – la relatività generale e la meccanica quantistica – in una teoria unificata della gravità quantistica.

In alcune teorie di questo tipo, il tempo può esistere simultaneamente in molteplici stati, ma solo a un osservatore appare singolo e definito. Il vantaggio di questa prospettiva, secondo il fisico teorico Shahn Majid della Queen Mary University di Londra, è che il tempo potrebbe emergere da una teoria più fondamentale. Lo svantaggio, però, è che potrebbe risultare ancora più soggettivo. “Se il tempo stesso è di natura quantistica,” si chiede Majid, “allora di chi è il tempo che percepiamo?”