Sunday, 18 Nov 2018

È possibile viaggiare nel tempo? Cosa sappiamo

Tutti noi viaggiamo nel tempo, in qualsiasi momento e qualunque cosa stiamo facendo. Ovviamente si tratta del viaggio inevitabile verso il futuro ma la domanda che molti si pongono è se sia possibile tornare nel passato. Per quanto ne sappiamo, non esiste alcun meccanismo conosciuto che consenta di trasmettere fisicamente materia o informazioni dal presente al passato. Il viaggio nel tempo richiede di andare più veloce della velocità della luce, un’impresa al di fuori della nostra portata. Quindi è altamente improbabile che il viaggio verso qualsiasi punto nello spazio-tempo possa effettivamente accadere nel futuro prossimo o remoto.

Detto questo, sembrerebbe che il caso sia chiuso ma ci sono due ragioni per cui è importante parlare di viaggi nel tempo. La prima è che il viaggio nel ci affascina e praticamente chiunque vorrebbe avere l’occasione di tornare indietro e cambiare qualcosa. La seconda è che è particolarmente interessante sfidare una delle più grandi incognite della fisica: il tempo.

Perché il tempo scorre in un’unica direzione? Non lo sappiamo. Deve sempre andare avanti? Forse, ma non ne siamo veramente sicuri. Il tempo è continuo o quantizzato? È costituito da unità piccole e limitate? Non lo sappiamo. Grande è la nostra ignoranza rispetto al tempo.

La relatività ci dà (qualche) speranza di poter tornare al passato

Questa ignoranza ha conseguenze sulle nostre teorie. Una volta formulate le teorie, alle persone piace giocare con loro e spingerle al limite. I buchi neri e il Big Bang erano una volta semplici idee fuori dalla relatività generale. Potrebbe succedere lo stesso per i viaggi nel tempo? È improbabile, ma nell’interesse della correttezza esistono soluzioni speciali che consentono la creazione di regioni in cui è possibile ingannare la fisica e andare più veloci della luce.

Si può cominciare pensando ad una soluzione che descriva il tempo come una curva chiusa: in questo modo sarebbe possibile viaggiare nel tempo semplicemente perché il tempo è un ciclo. Pensiamo al film “Ricomincio da capo” in cui il protagonista, un meteorologo inviato come reporter al Giorno della marmotta, si trova intrappolato in un loop temporale che lo costringe a rivivere continuamente la stessa giornata… Insomma, si potrebbe vedere il tempo come un Groundhog Day ma con più matematica. Una soluzione alternativa potrebbe essere quella di creare un wormhole, un ponte tra due punti distinti nello spazio e nel tempo. L’unico problema è che entrambe le ipotesi richiedono condizioni che, almeno per ora, non abbiamo visto nell’universo conosciuto.

Un’altra soluzione è un po ‘più forte. Potresti tecnicamente muoverti più veloce della luce comprimendo letteralmente lo spazio-tempo in modo tale da coprire enormi distanze in brevi intervalli di tempo. Questo è il principio alla base del motore di Alcubierre uno speculativo motore a curvatura con cui un veicolo spaziale potrebbe raggiungere velocità maggiori della velocità della luce. Se questo non è abbastanza folle, un’altra soluzione che potrebbe consentire il viaggio nel tempo richiede un cilindro infinitamente lungo che ruota su sé stesso. Mentre gira, il cilindro torcerebbe lo spazio-tempo attorno al proprio asse e ciò consentirebbe a un’ipotetica macchina del tempo di spostarsi indietro o avanti nel tempo seguendo percorsi specifici intorno all’oggetto. L’unica condizione richiesta è che il cilindro rotante abbia una lunghezza infinita, cosa realisticamente impossibile.

Cosa ci dice la meccanica quantistica

La relatività non lavora bene con la meccanica quantistica sotto molti aspetti, e il tempo è uno di questi. Quasi tutti i tentativi di creare una macchina del tempo quantica finiscono sempre per violare alcuni principi chiave della teoria.

Alcuni ricercatori sono stati in grado di risolvere uno dei problemi del tempo, il cosiddetto paradosso del nonno. Come è noto si tratta una storia secondo la quale si viaggia nel tempo con lo scopo di uccidere il proprio nonno, cosa che impedirebbe al protagonista di esistere e quindi di viaggiare nel tempo per uccidere il nonno. In sostanza, con il viaggio nel tempo non si dovrebbero poter cambiare gli eventi. La  soluzione proposta dalla meccanica quantistica è quella di inviare un quanto di informazioni (qubit) indietro nel tempo, ma non nel proprio vero passato bensì in un universo parallelo, creando un sistema quantistico complesso, in cui il qubit esiste e non esiste.

Ma nel mondo dei quanti è stata scoperta una regola che suggerisce che il viaggio nel tempo è davvero impossibile. I ricercatori hanno scoperto  nuclei a forma di pera  che violano alcune leggi piuttosto solide della fisica fondamentale. Queste leggi si aspettano che la fisica delle particelle sia simmetrica in determinate trasformazioni. Ad esempio, se si modifica l’aspetto del sistema in uno specchio speciale che inverte tutte le direzioni, la fisica delle particelle dovrebbe comunque comportarsi allo stesso modo, la cosiddetta simmetria di parità. La stessa cosa accade guardando indietro o avanti nel tempo, per via della simmetria temporale. Lo stesso accadrebbe sostituendo la materia con l’antimateria, a causa della simmetria della carica.

Ma i nuclei a forma di pera non sembreranno uguali se li capovolgerai e poi avranno un aspetto diverso a seconda che li guardi da davanti o da dietro oppure da sinistra o da destra. Solitamente tali violazioni vengono risolte combinando insieme i due aspetti grazie alla simmetria Charge-Parity ma questo è uno dei pochi esempi in cui il CP viene violato. Ciò implica che anche la simmetria temporale viene violata combinando il CPT. Questa violazione può essere risolta solo se il tempo ha una direzione molto specifica.

 Tutto sommato, il viaggio nel tempo sembra un affare piuttosto difficile e disordinato. Non possiamo provare oltre ogni dubbio che è impossibile, ma non è che abbiamo molte prove che ne suggeriscono la fattibilità. Ovviamente, non capendo bene il tempo stesso, ci manca una grande fetta del puzzle.

Questo non significa che la ricerca sui viaggi nel tempo sia sprecata, può effettivamente aiutarci a capire meglio le teorie correnti.

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