Il moto rettilineo uniforme è davvero speciale.  È lo stato di moto legato all’inerzia nella versione originale newtoniana, non quella relativistica. L'inerzia è la tendenza di un corpo (una massa) a mantenere il suo stato di moto o di quiete.

Nella formulazione originale1, si sottolinea che l’inerzia è la tendenza a mantenere il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme. Tuttavia, per le caratteristiche del moto rettilineo uniforme, è superfluo aggiungere lo stato di quiete. Questo tipo di moto implica che un corpo si muova con velocità costante, cioè in assenza di accelerazione.
È importante notare che chi misura tale moto ne determina le caratteristiche. Un moto rettilineo uniforme è identificato da V = k (velocità media costante e accelerazione pari a zero), dove k può essere anche 0. Questo significa che un oggetto fermo rispetto al misuratore equivale a un oggetto in moto rettilineo uniforme.

Tutto ciò avviene nel contesto di un sistema cosiddetto inerziale, privo di campi gravitazionali e/o accelerazioni, che sotto molti punti di vista sono la stessa cosa. Come sappiamo dai tempi di Galileo, il moto è relativo: il misuratore, ovvero colui che effettua la misura, gioca un ruolo fondamentale ed è parte integrante della misura stessa.

In questo contesto, si può intravedere il principio di indeterminazione proposto da Werner Heisenberg2, secondo cui la nostra misura non può essere considerata un sistema a parte. Le velocità nei moti relativi sono affascinanti proprio per questo aspetto “relativistico”.

Immaginiamo di trovarci nello spazio siderale, lontani da stelle, pianeti e punti di riferimento. Vediamo un corpo in moto rettilineo uniforme rispetto a noi. In realtà, non sappiamo se siamo noi a muoverci o se è il corpo. Misuriamo solo una velocità costante e un apparente moto rettilineo. Rispetto a un diverso osservatore, potremmo anche noi muoverci in moto rettilineo uniforme. Avremmo quindi due visioni diverse del corpo in movimento: la nostra e quella dell’altro osservatore, che vede muoversi in moto rettilineo uniforme sia noi sia il corpo che osserviamo.

La capacità di spostarsi tra sistemi di riferimento (in questo caso inerziali) non è così semplice come potrebbe sembrare. Il sistema di riferimento incide in modo determinante su una misura. Possiamo attribuire a un corpo quiete o moto rettilineo uniforme in base al nostro sistema di riferimento. Potremmo affermare che basta cambiare il nostro sistema di riferimento per conferire a un corpo moto o quiete, il che è davvero interessante.

Quando sosteniamo che un corpo è in quiete rispetto a noi, in realtà stiamo dicendo che noi (l’osservatore) condividiamo lo stesso sistema inerziale del corpo che stiamo osservando. Questo tipo di esperienze sono molto comuni, tanto che spesso non ce ne accorgiamo. La Terra, ad esempio, ruota a una velocità di circa 465,11 m/s all’equatore3 (1670 chilometri all’ora). Essendo noi solidali con il sistema Terra, consideriamo il nostro stato come di quiete. Nella pratica, non siamo in grado di sfruttare questa velocità perché non possiamo cambiare localmente il sistema di riferimento.

Se si potesse trovare un modo per cambiare sistemi di riferimento in modo locale, avremmo situazioni bizzarre e utilissime. Immaginate di prendere una ruota di un carro (quelle classiche di legno con i raggi) e poggiarla sul terreno, dritta davanti a noi. Normalmente, essendo nel nostro sistema di riferimento e solidale con la Terra, rimarrà in quiete.

Se riuscissimo a modificare il sistema di riferimento della ruota, ponendolo fuori dall’orbita terrestre, per esempio, la ruota inizierebbe a girare! Posta all’equatore, con la giusta direzione, ruoterebbe a 465,11 m/s! Fantastico!

L'idea di definire l'ora o l'istante come l'insieme completo degli stati dell'universo ci invita a riflettere profondamente sulla natura del tempo e sulle sfide del viaggio temporale. Ogni istante è composto da un insieme specifico e dettagliato di posizioni, velocità e temperature di tutte le particelle dell'universo, fornendo una definizione complessa e ricca del concetto di istante.

Immaginiamo di voler tornare indietro nel tempo di N minuti. Se ipotizziamo di poter ripercorrere esattamente gli stessi stati dell'istante attuale, senza alcuna consapevolezza del nostro viaggio nel tempo, emergono questioni fondamentali. Essere consapevoli di questo ritorno indietro contraddice la definizione stessa di istante, poiché la nostra consapevolezza modificherebbe inevitabilmente gli stati dell'universo, creando una condizione diversa e potenzialmente privilegiata rispetto al nostro stato precedente.

In questo contesto, l'istante appare come un insieme unico e irripetibile di stati, dove anche la più piccola variazione genera un nuovo istante, sia esso precedente o successivo, mantenendo un'armonia con la nostra percezione abituale del tempo.

La percezione e la misurazione delle variazioni negli stati globali dell'universo sono cruciali per la nostra comprensione del tempo e per la nostra percezione soggettiva. Se non fossimo in grado di cogliere tali variazioni, il concetto stesso di tempo potrebbe dissolversi, insieme alla nostra sensibilità nei confronti di esso come parte fondamentale degli stati universali.

La prospettiva di ritrovarsi in un'epoca passata, come il diciottesimo secolo, solleva riflessioni epiche sulla natura della realtà circostante. L'idea che potremmo essere inseriti casualmente in una configurazione degli stati universali simile a una passata, con minime differenze, illumina l'ipotetica possibilità di un viaggio nel tempo che si avvicini al 100% di fedeltà alla realtà passata.

Guardando al futuro, la nostra capacità di prevedere in dettaglio gli stati futuri dell'universo si scontra con la complessità e l'incertezza intrinseca di tale processo. Il concetto di freccia del tempo emerge come risultato delle nostre scelte, che plasmano il futuro dell'universo attraverso N istanti. Il dibattito sul libero arbitrio si inserisce qui, suggerendo la possibilità di influire su una parte di tali stati e delineando la distinzione tra futuro e passato.

La finzione di una simulazione completa di un ritorno nel passato tramite una riorganizzazione totale degli stati universali va oltre le nostre attuali capacità. Tuttavia, il potere delle nostre scelte individuali potrebbe offrire la chiave per influenzare almeno una frazione di tali stati, aprendo un dialogo affascinante tra le nostre azioni e il tessuto del tempo universale.

A titolo esclusivamente speculativo, vorrei ragionare insieme a voi su una questione particolarmente interessante riguardo ai "possibili" viaggi nel tempo. Non entrerò nei dettagli tecnici della questione dei viaggi nel tempo, poiché per il nostro ragionamento sono sufficienti semplici basi accessibili a tutti. Inoltre, non intendo entrare in contrasto con nessun esperimento (passato o recente, teorico o pratico) riguardo alla possibilità dei viaggi nel tempo. Sono sicuro che molti di voi sono a conoscenza di alcuni esperimenti in cui sembra si sia riusciti a mandare nel "passato" una particella.

Quello che vorrei affrontare è l’ipotesi di un possibile viaggio nel tempo (nell'accezione comune) e le sue conseguenze rispetto a uno dei principi fondamentali della termodinamica.

Per i non addetti ai lavori, cercherò di essere semplice ed efficace, e vedrete che tutto sarà – per quanto possibile a noi esseri umani – chiaro.

Principi della Termodinamica

Come promesso, non scenderò in tecnicismi inutili; qui basta il buon senso. L'universo in cui esistiamo (o la porzione del sistema solare) è composto da una moltitudine di energie (radiazioni, masse di stelle, pianeti, comete veloci come razzi, ecc.). Similmente a un salvadanaio, possiamo concentrarci sulla tipologia delle singole monete (di vario tipo e taglio) o sulla somma totale dei nostri averi. La termodinamica, in modo assai acuto, sostiene che i soldi nel nostro salvadanaio non possono né aumentare né diminuire! Possono sì trasformarsi (ad esempio, invece di un biglietto da 5 soldi posso trovare 5 monete da un soldo l'una), ma il totale non può cambiare, a meno di un intervento esterno che aggiunga o sottragga denaro! (Come diceva Totò: “è la somma che fa il totale”).

La Questione

Se apprezziamo quanto detto sopra, o lo riteniamo quantomeno accettabile, viene spontaneo chiedersi se un ipotetico viaggio a ritroso nel tempo (anche di una singola particella) non crei qualche problema alla termodinamica. In un dato istante, infatti, possiamo immaginare di calcolare l'energia totale dell'universo, o per semplicità di un sottoinsieme, un sistema isolato per intenderci. All'interno di questo sistema riteniamo valide le leggi della termodinamica (come qui sulla Terra, ad esempio, o all'interno del nostro sistema solare). Possiamo eseguire tutta una serie di esperimenti per verificare che nel nostro sistema l'energia totale rimane invariata: sommando tutte le forme di energia facenti parte del nostro sistema.

Se "domani" inviassi ad "oggi" una particella (un elettrone o un sasso, se preferite), romperei questo equilibrio. Ad un tratto, "apparirebbe" una "moneta" in più nel mio salvadanaio!

Tuttavia, questo ragionamento è valido solo se per viaggio nel tempo intendiamo sostanzialmente quel meccanismo ipotetico (non esiste fenomeno naturale o esperimento che abbia mai identificato un fenomeno simile – ad oggi, almeno che io sappia) tramite il quale è possibile riavvolgere la nostra attuale realtà come un film cinematografico! Quello che voglio dire è che se il mio "ora" (quello che io percepisco come il mio adesso mentre digito sulla tastiera) è la destinazione di un viaggio a ritroso di una particella, dovrei vederla dinanzi a me ora! Ne deriva che, se così fosse, dovrei rivalutare la termodinamica, quantomeno una sua parte cruciale! Ammettere un viaggio nel tempo in questi termini appare, dunque, sconveniente.

È interessante notare che le 6 cifre del numero 142.857 compaiono, nello stesso ordine, anche nei suoi multipli. Quando si moltiplica questo numero "magico" per 7, si ottiene 999.999. Se si dispongono le cifre di 142.857 in cerchio e si inizia a leggere da qualsiasi punto, procedendo in senso orario, si ottiene sempre un numero che è multiplo di 142.857. Ecco perché è chiamato un numero ciclico1. Un'altra proprietà affascinante è che sommando le due cifre opposte nella disposizione circolare si ottiene sempre 9. Queste caratteristiche sono comuni a tutti i numeri ciclici.

Il numero 142.857 è il più piccolo numero ciclico e si ottiene dividendo 1 per 7, considerando le prime 6 cifre decimali del risultato. Un altro esempio di numero ciclico si ottiene dividendo 1 per 17, che dà 0.0588235294117647, ripetendo le cifre 588.235.294.117.647. Dividendo 1 per 97, si ottiene un numero ciclico composto da ben 96 cifre!

Queste particolarità rendono i numeri ciclici un argomento affascinante nello studio della matematica e della teoria dei numeri.