La scienza di Tenet, tra entropia inversa e viaggi nel tempo

Entropia inversa, viaggi nel tempo, ipotesi di Feynman-Wheeler e paradosso del nonno. Tenet, l’ultima fatica di Cristopher Nolan, è pieno di spunti fanta-scientifici interessanti che vale la pena approfondire dopo aver visto il film

In un modo o nell’altro ogni film di Christopher Nolan lascia parlare di se, anche dal punto di vista scientifico. Se grazie a Interstellar e alla consulenza di Kip Thorne i buchi neri hanno ora una rappresentazione grafica nell’immaginario comune, grazie a Tenet il cinema dei viaggi nel tempo fa qualche passetto in avanti. La trama di Tenet si basa infatti su un modo diverso di viaggiare nel tempo che ricerca sicuramente una più solida giustificazione scientifica rispetto a titoli storici ma più naïf come Ritorno al futuro.

L’entropia e l’entropia inversa

Fin dall’inizio del film si sente parlare di una misteriosa inversione dell’entropia. L’entropia è una misura del livello di disordine di un sistema, è una cosa che sentiamo dire già ai tempi della scuola. Più precisamente, è una misura del numero di stati in cui si possono trovare distribuite le particelle all’interno di un sistema, di quante informazioni servono per descriverlo. Per esempio l’entropia aumenta quando un blocco di ghiaccio si scioglie, perché nell’acqua le particelle sono molto più libere di muoversi.

L’entropia ha la particolarità di non poter mai diminuire in un sistema chiuso (uno che non abbia scambi di energia o materia con l’ambiente che lo circonda), può solo aumentare o tuttalpiù rimanere costante. Un sistema non può quindi spontaneamente diventare più ordinato, può solo disordinarsi e aumentare il numero di stati in cui le particelle si possono disporre. Si tratta di un concetto astratto ma tutti lo conosciamo in maniera intuitiva: se un pezzo di carta brucia, il materiale che lo compone passa allo stato gassoso e nessuno di noi si aspetterebbe di vedere il fumo ricomporsi in carta. Al di là dell’esempio, quella dell’aumento dell’entropia è una legge fisica così solida da essersi meritata il titolo di “principio”, il Secondo principio della termodinamica.

Sir Arthur Eddington definì il Secondo Principio come una freccia del tempo, perché determina una direzione univoca in cui il sistema Universo può evolvere: verso un aumento del livello di disordine. Con lo scorrere del tempo, l’Universo diventa sempre più disordinato dal punto di vista statistico, non si torna indietro. Per invertire il tempo si potrebbe quindi invertire questa tendenza?

È proprio nella risposta a questa domanda che si trova lo stratagemma di Tenet. In Tenet c’è un meccanismo che rende possibile invertire l’entropia e quindi il verso della freccia del tempo. Nolan ci fornisce solo qualche cenno su cosa avviene, ma il come è avvolto nel mistero. Sappiamo solo che qualcuno nel futuro ha inventato una tecnologia che lo rende possibile in barba alla Termodinamica.

Quando una persona viene invertita, ossia viaggia a cavallo della freccia del tempo invertita, tutto ciò che si muove nel tempo normale va al contrario. I suoni sono emessi al contrario, i proiettili rientrano nelle pistole, il Sole sorge con il tramonto e tramonta all’alba. Se un meccanismo come quello di Tenet fosse possibile, dovremmo rivedere gran parte della fisica che abbiamo imparato a conoscere negli ultimi secoli.

La teoria di Feynman-Wheeler

Nel film le persone invertite devono stare molto attente a ciò che fanno. Per esempio, devono respirare ossigeno del loro tempo (e non quello invertito) tramite delle maschere. Uno dei punti più delicati è però il bisogno di evitare qualunque contatto con i propri io del passato. Pena: l’annichilazione di entrambi.

La spiegazione di questo fenomeno è uno dei pochi cenni che viene dato chiaramente e a cui viene dato anche un nome: teoria di Feynman-Wheeler. La teoria assorbitore-emettitore è stata formulata nel 1949 da John Archibald Wheeler e Richard Phillips Feynman, due pezzi grossi della storia della fisica teorica. Senza entrare troppo nei dettagli, l’idea di Feynman e Wheeler è che non c’è ragione per cui le leggi dell’elettrodinamica (lo studio dell’interazione tra le particelle cariche come elettroni e protoni) debbano preferire una direzione della freccia del tempo.

In questo contesto, un elettrone e un positrone – che altro non è che una particella di antimateria con stessa massa dell’elettrone ma carica positiva – si possono interpretare come lo stesso tipo di particella che scorre in due direzioni opposte del tempo. Quindi nell’interpretazione di Feynman-Wheeler un positrone si potrebbe vedere come un elettrone invertito. In realtà è molto più complicata di così, le antiparticelle si muovono dal passato al futuro come noi, ma è l’idea che Nolan ha voluto trasporre nella sua trama.

Quando un elettrone e un positrone si scontrano, lo sappiamo, avviene l’annichilazione. Le due particelle scompaiono e la loro massa si trasforma in energia, molta energia. Per questa ragione, viene detto nel film, se una persona invertita venisse a contatto con sé stessa, si annichilirebbe. In realtà, se l’effetto dell’inversione fosse quello di rendere antimateria la materia, ci sarebbe un’annichilazione immediata, perché il mondo circostante è fatto di materia. E l’energia liberata dall’annichilazione della massa di una persona sarebbe forse sufficiente a distruggere il mondo intero.

Ma quindi è possibile viaggiare nel tempo?

Più che trasportare a un momento del passato come nella macchina di wellsiana memoria, il tornello di Tenet inverte la freccia del tempo. Se si vuole andare indietro di una settimana si entra nel tornello, si vive contromano per una settimana e poi si rientra nel tornello per viaggiare di nuovo nel normale verso di circolazione. Non sappiamo come il tornello funzioni: sicuramente non trasforma le persone in antimateria, abbiamo detto.

Il viaggio nel tempo presentato in Tenet è abbastanza lineare, c’è una sola linea nel tempo su cui i personaggi viaggiano cambiando il verso di percorrenza. Se un viaggio nel tempo fosse possibile, la realtà sarebbe probabilmente molto più paradossale e confusionaria, con linee temporali che si sovrappongono. Si arriverebbe forse al cosiddetto paradosso del nonno che viene nominato anche nel corso del film: se una persona potesse viaggiare nel tempo e uccidere il proprio nonno, come sarebbe potuta nascere per uccidere il proprio nonno? Non c’è una soluzione, è appunto un paradosso.

Ma quindi possiamo viaggiare nel tempo? Sì, lo facciamo ogni istante della nostra vita, all’incredibile velocità di un secondo al secondo verso il futuro. Possiamo distorcere il tempo con la gravità, velocizzando o rallentando il suo fluire grazie alla Relatività generale, ma non è propriamente un viaggio. Possiamo guardare ciò che è avvenuto nel passato dell’Universo, guardando gli oggetti celesti come erano quando partì la loro luce. Ma no, per quanto ne sappiamo ora, i principi della Termodinamica sono inviolabili e i viaggi nel tempo come quelli di Tenet restano solo del buon materiale per racconti di fantascienza.

La scienza di Tenet ha quindi solo l’odore della scienza. Come in molti prodotti di fantascienza, la componente scientifica è un pretesto su cui ricamare una trama di fantasia. E non c’è nulla di male: del resto la fantascienza senza fantasia si chiama scienza.