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20.12.2021 - 08:000

Nel regno quantistico il tempo può scorrere sia verso il passato che verso il futuro

Un nuovo studio spiega che nel mondo quantistico per l’entropia un sistema potrebbe dirigersi sia in avanti che indietro

L’uomo è abituato a considerare il concetto di flusso del tempo come qualcosa che scorre solo verso il futuro. Nel mondo quantistico, invece, le cose potrebbero andare diversamente. In un nuovo studio pubblicato su Communications Physics, infatti, un team di ricercatori delle Università di Bristol, Vienna, isole Baleari e dell’Istituto per l’ottica quantistica e l’informazione quantistica (IQOQI-Vienna) ha spiegato che i sistemi quantistici possano evolversi simultaneamente lungo due frecce temporali opposte, cioè sia in avanti che indietro nel tempo.

Nel mondo classico l’esperienza sembrava non lasciare alcun dubbio sul fatto che il tempo esistesse e andasse avanti. In effetti, in natura, i processi tendono a evolversi spontaneamente da stati con meno disordine a stati con più disordine e questo, in fisica, è descritto in termini di “entropia”, che è la caratteristica fisica che definisce la quantità di disordine in un sistema. Questa inclinazione può essere usata per identificare una direzione temporale, nel senso che questo scorre dal passato verso il futuro parallelamente all’aumento del disordine. Tuttavia, nel regno quantistico le cose non sono più così ben definite.

“Se un fenomeno produce una grande quantità di entropia, osservare la sua inversione temporale è così improbabile da diventare essenzialmente impossibile. Tuttavia, quando l’entropia prodotta è abbastanza piccola, c’è una probabilità non trascurabile di vedere l’inversione temporale di un fenomeno verificarsi naturalmente”, ha spiegato Giulia Rubino, ricercatrice del Quantum Engineering Technology Labs (QET labs) dell’Università di Bristol e autrice principale dello studio.

“Possiamo prendere come esempio la sequenza di cose che facciamo nella nostra routine mattutina. Se ci venisse mostrato il nostro dentifricio che si muove dallo spazzolino nel suo tubo, non avremmo dubbi che si tratti di una registrazione riavvolta dei nostri giorni. Se però spremessimo delicatamente il tubo in modo che solo una piccola parte del dentifricio fuoriuscisse, allora non sarebbe così impossibile osservarlo rientrare nel tubo, risucchiato dalla decompressione del tubo. Questo esempio ci permette di comprendere come maggiore è il disordine del sistema, minore è la probabilità di vedere in natura il suo inverso temporale”.

I ricercatori hanno applicato questa idea al regno quantistico, una delle cui peculiarità è il principio della sovrapposizione quantistica, secondo cui se due stati di un sistema quantistico sono entrambi possibili allora quel sistema può anche essere in entrambi gli stati allo stesso tempo. Hanno così scoperto che nel regno quantistico il tempo può evolversi sia verso il futuro che verso il passato e può farlo contemporaneamente. In altre parole, un sistema quantistico può evolversi simultaneamente lungo entrambe le direzioni del tempo. Gli scienziati hanno quindi capito che, ai livelli più fondamentali della materia, non è più possibile distinguere così bene tra la direzione temporale del futuro e quella del passato.

I risultati di questo studio, che mostra che la freccia del tempo a livello quantistico dipende dalla produzione di entropia, potrebbero rivelarsi utili anche a livello pratico, in particolare nella termodinamica quantistica e nella costruzione di nuovi dispositivi termici di tipo refrigerante.
 
 


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