Una possibile spiegazione neurologica del tempo
“che cos’è dunque il tempo? Se nessuno me lo chiede, lo so se voglio spiegarlo a chi me lo chied enon lo so”. Da una dichiarazione famosa di Sant’Agostino che risale a circa 16 secoli fa.
Introduzione
Nelle equazioni di Newton era sempre presente, ma oggi nelle equazioni fondamentali della fisica il tempo sparisce. Passato e futuro non si oppongono più̀ come a lungo si è pensato. E a dileguarsi per la fisica è proprio ciò̀ che chiunque crede sia l’unico elemento sicuro: il presente.
Tic-tac, tic-tac. Il suono rassicurante delle lancette che scandiscono i secondi, i minuti, le ore.
Ma se vi dicessi che quell’orologio non misura nulla di reale?
Che il tempo, così come lo percepiamo, calcoliamo con estrema precisione potrebbe essere solo un’illusione generata dalle bizzarre leggi della meccanica quantistica?
È questa l’audace ipotesi avanzata da un team di fisici italiani del CNR, che in un recente articolo (1) propongono di spiegare la natura del tempo attraverso il meccanismo Page-Wootters. Il concetto di tempo è una delle nozioni più basilari e intuitive della nostra esperienza quotidiana, ma è anche soggetto a diverse interpretazioni e distorsioni sia a livello neurologico che fisico.
Questo articolo esplora le spiegazioni neurologiche e fisiche che contribuiscono alla nostra comprensione del tempo, evidenziando come sia un costrutto soggettivo influenzato da processi cognitivi e quantistici. Diversi approcci suggeriscono quindi che il tempo emerga da processi più fondamentali, come le fluttuazioni quantistiche o l’entanglement.
Per quanto strano c’è anche una spiegazione neurologica alla necessità umana che ci porta a concepire l’idea di tempo. Il cervello umano è incapace di percepire a livello cosciente e razionale la realtà a corpo come richiederebbe qualsiasi sistema complesso dinamico. Per inferire ed elaborare a livello di coscienza gli stimoli che gli arrivano necessita di collegarli secondo un processo lineare e realizza un “processo narrativo” ovvero li associa e correla secondo una sequenza lineare che assegna a tutti gli stimoli una posizione in sequenza facendo auto emergere con questo il concetto di tempo.
In pratica e come se dovesse annotare tutto in un nastro infinito tutti gli stimoli che riceve legandoli con dei fattori di correlazione.
Il cervello umano dunque percepisce la realtà attraverso l’interazione e la stimolazione dei suoi sensi che alloca sequenzialmente mediante un processo narrativo che colloca e assegna una sequenza lineare agli stimoli sensoriali che entrano nell’orizzonte cognitivo del cervello.
Questo processo è essenziale per inferire la realtà poiché il cervello non può percepire direttamente la realtà a corpo, come un tutto assieme, in quanto sistema complesso dinamico. Questo processo per altro da adito a fenomeni distorsivi derivati da questa allocazione sequenziale, ovvero una sorta di processo di collegamento di fatti e stimoli spesso senza una perfetta correlazione reale ma solo funzionale al processo di interazione sequenziale, questo genera interazioni arbitrarie spesso errate in pratica si genera quella che è una “fallacia narrativa”.
Un esempio insolito di effetto distorsivo è l’effetto prospettiva, se guardo una fila di pali di identica misura da un piano perpendicolare mi sembrano ridursi progressivamente ma se li guardo da un piano parallelo mi accorgo che sono tutti uguali.
Ricordiamo che la luce è uno stimolo che giunge al cervello e subisce la stessa sorte di allocazione. I bias ottici e cognitivi ci aiutano infatti a capire i meccanismi di funzionamento del nostro cervello. Ora piano piano si scopre che il tempo è un sintomo auto emergente di un bias cognitivo.
La narrazione consente di collegare gli eventi in una sequenza logica, creando così la percezione del tempo che scorre, assegniamo ad ogni stimolo un posto nella narrazione, o ipotetico nastro, che creiamo.
Fallacia narrativa e distorsioni
Tuttavia come accennato questo processo narrativo può portare a fenomeni distorsivi nell’inferire con gli stimoli e assegnarli una sequenza logica da qui nella fase di elicitazione di quanto percepito e correlato nascono fenomeni come la cosiddetta “fallacia narrativa”. Questa fallacia consiste nel creare storie o spiegazioni per collegare eventi anche quando non esiste una reale connessione tra loro. Un ulteriore esempio di distorsione cognitiva è quando in una indagine o una analisi ci si “costruisce una storia” sugli indizi o gli elementi a disposizione dove la percezione di informazioni cambia a seconda del punto di osservazione.
Spiegazione fisica del tempo: meccanismo Page-Wootters
Il tempo come illusione quantistica
Recenti teorie in fisica quantistica, come il meccanismo Page-Wootters, suggeriscono che il tempo potrebbe non essere una proprietà fondamentale dell’universo, ma piuttosto un’illusione un fenomeno emergente dalle interazioni tra sistemi quantistici. Secondo questa teoria, il tempo si manifesta attraverso l’entanglement tra un sistema e un “orologio” quantistico, piuttosto che essere una dimensione intrinseca dello spazio-tempo.
Le implicazioni del Meccanismo Page-Wootters: questo approccio teorico ha implicazioni profonde sulla nostra comprensione del tempo. Se il tempo è un prodotto delle interazioni quantistiche, allora la nostra percezione lineare del tempo potrebbe essere solo un’illusione generata dalle leggi della meccanica quantistica e dai limiti di inferenza del cervello umano. Ciò solleva interrogativi fondamentali sulla natura della realtà e sulla nostra esperienza soggettiva del tempo. In sintesi, il tempo è un costrutto complesso che può essere analizzato sia dal punto di vista neurologico che fisico. Mentre il cervello crea la percezione del tempo attraverso processi narrativi, la fisica quantistica suggerisce che il tempo potrebbe essere un’illusione emergente dalle interazioni quantistiche.
Queste prospettive diverse offrono una visione più completa e sfaccettata del concetto di tempo, evidenziando come sia soggetto a distorsioni e interpretazioni multiple. Se poi si vuole approfondire la connessione tra il cervello e la percezione del tempo, si può esplorare le basi neuroanatomiche infatti le regioni cerebrali implicate: il cervello utilizza una rete di aree neurali per elaborare il tempo, tra cui il cervello frontale (specialmente il lobo prefrontale), il cerebello, i gangli della base e l’area motoria supplementare.
Queste aree sono coinvolte nella memoria, nell’attenzione e nella coordinazione motoria e spaziale, tutti fattori che influenzano la percezione del tempo e che sarebbero molto diverse se si avesse la capacità si percepire “all’insieme” la realtà che ricordo è un sistema complesso dinamico multidimensionale composto di N sistemi complessi interagenti fra loro.
Tradizionalmente, la percezione del tempo è stata descritta come un “orologio biologico” che si adatta in base all’attenzione e all’eccitazione. Tuttavia, nuove ricerche suggeriscono che il tempo sia elaborato da una rete complessa di aree cerebrali, piuttosto che da un singolo “orologio”.
Le tecniche come la risonanza magnetica funzionale (fMRI), l’elettroencefalografia (EEG) e la stimolazione magnetica transcranica (TMS) sono utili per studiare come il cervello elabora il tempo e infatti le influenze emotive e cognitive l’attenzione e la memoria possono distorcere la nostra percezione del tempo. Ad esempio, il tempo può sembrare rallentare durante eventi stressanti o accelerare quando siamo impegnati in attività piacevoli questo dimostra che a livello di percezione gli stimoli consentono di concentrarsi nelle sequenze piacevoli arricchendole e dando la sensazione di una dilatazione temporale.
Il meccanismo Page-Wootters è l’interessante e recente teoria fisica che suggerisce che il tempo potrebbe essere un’illusione emergente dalle interazioni quantistiche, offrendo una prospettiva completamente diversa sulla natura del tempo rispetto alla percezione soggettiva.
Ci sono molti libri e articoli scientifici riportate tra risorse come “Neural Bases of Timing and Time Perception” e “Subjective Time” per approfondire le basi neuroscientifiche e filosofiche della percezione del tempo.
Nota sul meccanismo di Page-Wootters
L’idea principale di una formulazione di Page-Wootters di un circuito quantistico.
Punto di partenza è stato il meccanismo di Page-Wootters (PaW), introdotto circa 40 anni fa, secondo cui l’evoluzione temporale dei sistemi fisici – siano essi una particella, una macchina, o anche un essere umano – emerge dalla loro reciproca relazione, laddove uno di essi può svolgere il ruolo di orologio per gli altri. In altre parole ritroviamo uno degli strumenti più usati nella letteratura e nel cinema, dove per dare il senso di un tempo che si ferma, l’intero ambiente circostante il, la, protagonista viene congelato, in-traducendo così l’idea fondamentale che la percezione dello scorrere del tempo richieda necessariamente una correlazione con ciò che ci circonda.
Nel meccanismo PaW tutto ciò si esprime mediante lo straordinario fenomeno dell’entanglement, un ingarbugliamento tra sistemi fisici distinti, tipico ed esclusivo della MQ, che stabilisce una relazione tra le loro rispettive proprietà tanto sostanziale da sopravvivere anche quando tali sistemi, allontanati nello spazio e nel tempo, non interagiscono più.
D’altra parte, il meccanismo PaW non conduce di per sé alla descrizione del fluire del tempo fornita dalla fisica classica. Rielaborando tale meccanismo e integrandolo con una trattazione formale del quantum-to- classical crossover, siamo però riusciti a mostrare che esiste un parametro dell’orologio che identifica il “tempo” per tutti i sistemi che condividono quello stesso orologio, indipendentemente dalla descrizione utilizzata, quantistica o classica.
L’assoluta necessità che sistema e orologio siano entangled dimostra che questa forma di correlazione, genuinamente quantistica, è fondamentale per la realizzazione dell’Universo intorno a noi e del modo in cui lo percepiamo. Il nostro risultato getta le basi per costruire un ponte tra relatività generale e meccanica quantistica, e può traghettarci verso una più profonda comprensione di come e perché il tempo scorra intorno a noi e nell’intero Universo.
Note
(1) La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications dagli autori Caterina Foti, Alessandro Coppo, Giulio Barni, Alessandro Cuccoli e Paola Verrucchi: https://www.nature.com/articles/s41467-021-21782-4
Qualche link e documenti da leggere:
Julian Barbour “The End of Time” (1999) e “Shape Dynamics” (Physical Review Letters, 2012).
Carlo Rovelli : Pubblicazione: “The Order of Time” (2018, libro divulgativo) e articoli tecnici come”Forget time” (Foundations of Physics, 2011)
Mark Van Raamsdonk “Building up spacetime with quantum entanglement” (General Relativityand Gravitation, 2010).
Zeilinger e altri, “Quantum Darwinism” (Nature Physics, 2009) spiega come la percezione classica (incluso il tempo) emerga dall’interazione quantistica con l’ambiente
https://cora.ucc.ie/items/7fa7d259-1972-4571-9a1e-f65e2254a4ae
https://en.wikipedia.org/wiki/Time_perception
Il tempo non esiste: la fisica quantistica riscrive le regole
https://www.esquire.com/it/lifestyle/passioni/a45613482/architettura-coscienza/
https://www.corriere.it/salute/neuroscienze/24_luglio_11/la-fisica-quantistica-apre-nuovi- orizzonti-alle-neuroscienze-167c7585-e929-41b2-a493-c8612a240xlk.shtml
https://www.cpt.univ-mrs.fr/~rovelli/IntroductionLQG.pdf
