Uno dei grandi problemi della Fisica moderna, è quello di riuscire a coniugare la Teoria della Relatività, che spiega il comportamento degli oggetti molto grandi, come i corpi celesti,
con la Teoria dei Quanti, che invece spiega il comportamento degli oggetti molto piccoli,
come le particelle subatomiche.
Esiste un Principio di Indeterminazione per queste particelle molto piccole, che afferma che è impossibile conoscere con lo stesso livello di precisione sia la loro velocità che la loro posizione,
per cui una delle due possibilità di conoscenza esclude l'altra.
In questo post avanzeremo l'ipotesi di un Principio di Indeterminazione Macroscopico,
che si applicherebbe ai corpi celesti ed agli oggetti molto grandi.
Non sappiamo che relazione possa esserci tra i due diversi principi di indeterminazione,
ma probabilmente una relazione c'è.
Il Principio di Indeterminazione Macroscopico afferma che è impossibile osservare uno "stato inconsistente" di un oggetto macroscopico, cioè uno stato che sia diverso da quello attuale.
In altre parole, è impossibile vedere il passato di un oggetto cosmico, ma solamente il suo presente,
nonostante il segnale luminoso giunga a noi dal passato.
In particolare, se volessimo osservare il passato di un oggetto cosmico, dovremmo avvicinarci
ad esso fino al punto in cui il tempo luce che ci separa diventa più recente del passato che si voleva osservare, vanificando quindi il proposito iniziale.
Questo Principio di Indeterminazione Macroscopico salverebbe la logica degli eventi cosmici,
perchè renderebbe impossibile vedere gli oggetti nel passato, in uno "stato inconsistente" che non esiste più, nonostante la luce proveniente da questi oggetti sia stata emessa tempo addietro.
E' un Principio di Indeterminazione in quanto gli oggetti macroscopici possono essere visti solamente "sfocati", indistinti, in modo che siano chiaramente percepibili solamente quegli aspetti generici che siano rimasti immutati durante il tempo intercorso dall'emissione del segnale luminoso fino ad oggi.
Vediamo adesso alcuni esempi concreti:
La galassia di Andromeda
La galassia di Andromeda dista da noi 3 milioni di anni luce, quindi, ipoteticamente, noi dovremmo vederla com'era nel passato, cioè 3 milioni di anni fa.
In realtà non è così.
La galassia di Andromeda è un oggetto talmente grande, e di conseguenza talmente lento nella sua evoluzione, che 3 milioni di anni fa era complessivamente identica a com'è adesso.
Basti pensare che le spirali esterne di questa galassia, impiegano circa 300 milioni di anni
per compiere una rotazione completa attorno al centro.
Quindi la galassia viene vista sempre nello stato attuale, com'è adesso, e non in uno stato inconsistente del passato.
Diversa è la situazione dei singoli pianeti di questa galassia.
Infatti la conformazione geologica dei continenti di questi singoli pianeti sarebbe stata diversa 3 milioni di anni fa.
Però, questi pianeti, sono talmente piccoli che per vedere il dettaglio dei loro continenti dovremmo avvicinarci ad essi fino a che la distanza reciproca si ridurrebbe a pochi secondi luce, e quindi, nuovamente, potremmo vederli esclusivamente come sono adesso, e non in uno stato inconsistente appartenente al passato.
Allo stesso modo, sarebbe impossibile osservare i "dinosauri" o gli antenati scimmieschi degli abitanti di Andromeda, perchè per vedere il dettaglio di oggetti così piccoli dovremmo avvicinarci ad essi fino al punto in cui la distanza luce che ci separa sarebbe completamente annullata.
La Luna
La luce impiega circa 3 secondi per arrivare dalla Luna fino a noi qui sulla Terra, quindi, ipoteticamente, potremmo vedere la superficie lunare prima ancora che su di essa si siano formati dei crateri.
In realtà non è così.
I crateri visibili qui dalla Terra sono molto grandi, come un'intera regione o un intero continente terrestre, di conseguenza, oggetti così grandi, impiegano molto tempo a svilupparsi, più del tempo necessario per un'eruzione vulcanica ed una esplosione atomica. Questo vuol dire che 3 secondi prima, lo stato di questi oggetti era praticamente identico a quello di adesso. In altre parole, se questi crateri ci sono adesso, allora erano già presenti anche 3 secondi fa.
Diversa sarebbe la situazione per crateri molto piccoli, come la buca di una pallina da golf,
perchè questi oggetti si formerebbero in una frazione di secondo e 3 secondi prima potevano non esserci.
Però, per osservare oggetti così piccoli, dovremmo avvicinarci alla Luna fino a che la distanza luce che ci separa sarebbe completamente annullata e quindi, di nuovo, potremmo vedere questi oggetti
solo nello stato attuale e non in uno stato precedente, inconsistente, che non esiste più.
Il Sole
Immaginiamo che il nostro Sole esploda come una super-nova.
La luce del Sole impiega 8 minuti per arrivare qui sulla Terra, quindi, ipoteticamente, noi potremmo vedere il Sole in uno stato inconsistente, ancora integro, com'era 8 minuti prima.
In realtà non è così.
Il Sole è un oggetto talmente grande e talmente lento nella sua evoluzione che una sua esplosione in super-nova dovrebbe durare parecchi giorni, per cui il suo stato, 8 minuti prima, era esattamente identico a quello di adesso.
Diversa sarebbe la situazione per le sue lingue di fuoco, perchè si formerebbero ed evaporerebbero in pochi minuti.
Però queste lingue di fuoco sarebbero oggetti più piccoli, che noi potremmo percepire chiaramente solo nel momento in cui dovessero avvolgere ed incendiare le nostre città, per cui, man mano che dovessero avvicinarsi alla Terra, noi continueremmo a vederle sempre nel loro stato attuale, e non in uno stato inconsistente appartenente al passato.
Di seguito un grafico spazio-temporale, che sintetizza il Principio di Indeterminazione Macroscopico:
Il grafico mostra nelle ordinate il tempo "t" e nelle ascisse lo spazio "s".
Lungo il tempo "t" abbiamo quattro intervalli di tempo che corrispondono ad altrettanti diversi stati successivi di un oggetto, questi stati sono rispettivamente: S1, S2, S3, S4
Ognuno di questi stati proietta il proprio cono di luce, e gli osservatori che vengono raggiunti
da questi coni, ricevono sempre l'informazione simultanea, rappresentata dalle linee orizzontali.
Quando gli osservatori sono lontani, ricevono un'informazione indistinta, corrispondente alle linee tratteggiate, compatibile con lo stato simultaneo, ma non possono ricevere l'informazione precisa relativa allo stato precedente che ha emesso il cono di luce.
NOTA del 25/04/2023:
il Principio d'Indeterminazione Macroscopico descritto in questo topic può essere generalizzato,
in modo da corrispondere anche al Principio di Indeterminazione della fisica delle particelle.
In altre parole, questo principio afferma l'impossibilità di vedere il passato, sia per oggetti macroscopici che microscopici.
Applichiamo adesso lo stesso principio ad oggetti molto piccoli.
Notiamo subito che gli insetti sono molto più veloci di noi esseri umani.
Difficilmente riusciamo a catturare una mosca o una zanzara.
Questo non perchè gli insetti siano più intelligenti di noi, ma solamente perchè la distanza tra i loro neuroni cerebrali e le loro terminazioni nervose è più breve, pochi centesimi di millimetro, per cui reagiscono più rapidamente di noi.
Ragionando in questa maniera, se con i nostri strumenti potessimo intercettare oggetti infinitamente piccoli, come protoni ed elettroni, li vedremmo necessariamente com'erano nel passato, non nel presente.
Infatti, nel lasso di tempo in cui queste particelle impressionano i nostri strumenti, esse si troverebbero già a distanza di centinaia di kilometri, spostandosi ad una velocità prossima a quella della luce, per cui ne avremmo sempre una visione del passato.
Dal momento che il Principio di Indeterminazione Macroscopico afferma l'impossibilità di vedere oggetti nel passato, ne risulta che non possiamo vedere queste particelle.
La nostra conoscenza di esse è puramente statistica, o ne conosciamo la posizione, o la velocità,
ma una delle due conoscenze pregiudica l'altra.
NOTA del 17/02/2024:
una possibile obiezione al Principio di Indeterminazione Macroscopico è il fatto
che gli strumenti astronomici possono percepire lampi di raggi cosmici che risalgono
ad eventi di un lontano passato, come esplosioni di supernova.
Ma la risposta a questa obiezione consiste nel considerare che questi lampi di raggi
cosmici non sono immagini del passato, bensì tracce.
Nulla ci vieta di osservare tracce del passato, come le orme lasciate dai dinosauri,
oppure gli anfiteatri degli antichi romani. Il principio nega solamente la possibilità
di osservare immagini dirette del passato.
