In un articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters , Neil Turok, ricercatore del Perimeter Institute for Theoretical Physics, delinea un quadro noto come "meccanica quantistica dipendente dal tempo", che postula l'esistenza di una seconda dimensione nascosta del tempo.
Questa seconda dimensione temporale, sostiene Turok, potrebbe fornire un quadro matematico coerente per conciliare le teorie apparentemente incompatibili della meccanica quantistica e della relatività generale, due dei pilastri fondamentali della fisica moderna.
Al centro della tensione tra meccanica quantistica e relatività generale si trova la questione di come conciliare le leggi che governano il comportamento di minuscole particelle (regno quantistico) con quelle che descrivono il comportamento di oggetti massicci e le loro interazioni gravitazionali (regno relativistico).
La meccanica quantistica, sviluppata all’inizio del XX secolo, descrive il mondo a livello atomico e subatomico, dove le particelle possono mostrare comportamenti sia ondulatori che particellari e le loro interazioni sono governate da probabilità.
La relatività generale, invece, formulata da Albert Einstein all'inizio del XX secolo, descrive la forza di gravità come una curvatura dello spazio-tempo causata dalla presenza di massa ed energia. Ha avuto uno straordinario successo nello spiegare la struttura e la dinamica su larga scala dell'universo.
Nonostante il loro notevole successo nei rispettivi ambiti, queste due teorie si sono dimostrate ostinatamente resistenti all’unificazione. La meccanica quantistica e la relatività generale operano con quadri matematici diversi e sembrano fondamentalmente incompatibili.
La teoria proposta da Turok, la meccanica quantistica dipendente dal tempo, sfida la nozione tradizionale secondo cui il tempo è un'entità unidimensionale che progredisce in modo uniforme. Invece, suggerisce che il tempo sia in realtà bidimensionale, con una dimensione che sperimentiamo direttamente e un’altra che rimane nascosta.
In questo quadro, la seconda dimensione del tempo potrebbe fornire un ponte naturale tra la meccanica quantistica e la relatività generale. Potrebbe offrire una descrizione matematica coerente che incorpori sia la natura probabilistica delle interazioni quantistiche sia la dinamica deterministica delle forze gravitazionali.
"L'idea è che se guardiamo le equazioni della meccanica quantistica e quelle della relatività generale, entrambe contengono strutture matematiche che suggeriscono l'esistenza di una dimensione nascosta del tempo", ha spiegato Turok in un comunicato stampa del Perimeter Institute.
Introducendo questa seconda dimensione del tempo, Turok mira a superare alcune delle sfide concettuali che hanno ostacolato l’unificazione della meccanica quantistica e della relatività generale, come il problema della dualità onda-particella e la natura delle singolarità gravitazionali (buchi neri).
Se la teoria di Turok si rivelasse valida, potrebbe avere profonde implicazioni per la nostra comprensione dell'universo. Potrebbe fornire un quadro unificato per descrivere tutti i fenomeni fisici, dal comportamento delle particelle subatomiche alla dinamica delle galassie e all’espansione del cosmo.
La teoria ha anche il potenziale per far luce su alcune delle osservazioni più sconcertanti in astrofisica, come l’espansione accelerata dell’universo, la natura della materia oscura e l’origine della radiazione cosmica di fondo a microonde.
Tuttavia, Turok riconosce che la verifica sperimentale della seconda dimensione del tempo sarà estremamente impegnativa. Potrebbe richiedere lo sviluppo di nuove tecnologie e apparati sperimentali in grado di sondare la dimensione temporale nascosta.
Nonostante queste sfide, la proposta di un continuum temporale bidimensionale rappresenta un audace tentativo di unificare le leggi della fisica e svelare alcuni dei misteri più profondi del nostro universo. Evidenzia la continua ricerca di una teoria completa che possa comprendere tutti gli aspetti della realtà fisica, dalle scale più piccole alla vastità del cosmo.
