“Se uno ha fatto un assegno di ricerca applicazione al lavoro sul viaggio nel tempo sarebbe dimesso immediatamente”, scrive il fisico Stephen Hawking nel suo libro postumo Brevi Risposte alle Grandi Domande. Aveva ragione. Ma aveva anche ragione che chiedere se il viaggio nel tempo è possibile è una “domanda molto seria” che può ancora essere affrontata scientificamente.,
Sostenendo che la nostra attuale comprensione non può escluderlo, Hawking, a quanto pare, era cautamente ottimista. Allora, dove ci porta questo? Non possiamo costruire una macchina del tempo oggi, ma potremmo farlo in futuro?
Iniziamo con la nostra esperienza quotidiana. Diamo per scontata la possibilità di chiamare i nostri amici e familiari ovunque si trovino nel mondo per scoprire cosa stanno facendo in questo momento. Ma questo è qualcosa che non possiamo mai sapere in realtà. I segnali che trasportano le loro voci e immagini viaggiano incomprensibilmente veloci, ma ci vuole ancora un tempo finito per quei segnali per raggiungerci.,
La nostra incapacità di accedere all ‘ “ora” di qualcuno lontano è al centro delle teorie dello spazio e del tempo di Albert Einstein.
Velocità della luce
Einstein ci ha detto che lo spazio e il tempo sono parti di una cosa – lo spaziotempo – e che dovremmo essere disposti a pensare alle distanze nel tempo come siamo distanze nello spazio. Per quanto strano possa sembrare, rispondiamo felicemente ” circa due ore e mezza”, quando qualcuno chiede quanto sia lontana Birmingham da Londra. Quello che intendiamo è che il viaggio dura così a lungo ad una velocità media di 50 miglia all’ora.,
Matematicamente, la nostra dichiarazione equivale a dire che Birmingham si trova a circa 125 miglia da Londra. Come scrivono i fisici Brian Cox e Jeff Forshaw nel loro libro Perché E = mc2?, tempo e distanza “possono essere scambiati usando qualcosa che ha la valuta di una velocità”. Il salto intellettuale di Einstein è stato quello di supporre che il tasso di cambio da un tempo a una distanza nello spaziotempo è universale – ed è la velocità della luce.
La velocità della luce è la più veloce che qualsiasi segnale possa viaggiare, ponendo un limite fondamentale su quanto presto possiamo sapere cosa sta succedendo altrove nell’universo., Questo ci dà “causalità” – la legge che gli effetti devono sempre venire dopo le loro cause. È una seria spina teorica nella parte dei protagonisti che viaggiano nel tempo. Per me viaggiare indietro nel tempo e mettere in moto eventi che impediscono la mia nascita è mettere l’effetto (me) prima della causa (la mia nascita).
Ora, se la velocità della luce è universale (nel vuoto dello spazio vuoto), dobbiamo misurarla per essere la stessa – 299.792.458 metri al secondo – per quanto velocemente ci stiamo muovendo. Einstein si rese conto che la conseguenza della velocità della luce che è assoluta è che lo spazio e il tempo stesso non possono essere., E si scopre che gli orologi in movimento devono spuntare più lentamente di quelli fissi.
Se dovessi volare via ad una velocità incredibile in un’astronave e tornare sulla Terra, passerebbe meno tempo per me di quanto lo sarebbe per tutti quelli che ho lasciato alle spalle. Tutti quelli a cui tornavo concludevano che la mia vita era corsa come al rallentatore – sarei invecchiato più lentamente di loro – e concludevo che la loro era corsa come in avanti veloce. Il più veloce ho viaggiato, il più lento il mio orologio sarebbe ticchettare rispetto agli orologi sulla Terra. E se avessi fatto il viaggio alla velocità della luce, sarei tornato come se fossi stato congelato nel tempo.,
Quindi, se dovessimo viaggiare più velocemente della luce, il tempo correrebbe all’indietro come la fantascienza ci ha insegnato?
Sfortunatamente, ci vuole energia infinita per accelerare un essere umano alla velocità della luce, figuriamoci oltre. Ma anche se potessimo, il tempo non correrebbe semplicemente indietro. Invece, non avrebbe più senso parlare di avanti e indietro. La legge di causalità sarebbe violata e il concetto di causa ed effetto perderebbe il suo significato.
Wormholes
Einstein ci ha anche detto che la forza di gravità è una conseguenza del modo in cui la massa deforma lo spazio e il tempo., Più massa stringiamo in una regione dello spazio,più lo spaziotempo è deformato e più lenti sono gli orologi vicini. Se comprimiamo abbastanza massa, lo spaziotempo diventa così deformato che anche la luce non può sfuggire alla sua attrazione gravitazionale e si forma un buco nero. E se dovessi avvicinarti al bordo del buco nero – il suo orizzonte degli eventi – il tuo orologio ticchetterebbe infinitamente lentamente rispetto a quelli lontani da esso.
Quindi potremmo deformare lo spaziotempo nel modo giusto per chiuderlo su se stesso e viaggiare indietro nel tempo?
La risposta è forse, e la deformazione di cui abbiamo bisogno è un wormhole attraversabile. Ma abbiamo anche bisogno di produrre regioni di densità di energia negativa per stabilizzarla, e la fisica classica del 19 ° secolo lo impedisce. La moderna teoria della meccanica quantistica, tuttavia, potrebbe non.
Secondo la meccanica quantistica, lo spazio vuoto non è vuoto. Invece, è pieno di coppie di particelle che spuntano dentro e fuori dall’esistenza., Se riusciamo a creare una regione in cui meno coppie possono entrare e uscire che altrove, allora questa regione avrà densità di energia negativa.
Tuttavia, trovare una teoria coerente che combini la meccanica quantistica con la teoria della gravità di Einstein rimane una delle maggiori sfide nella fisica teorica. Un candidato, la teoria delle stringhe (più precisamente la teoria M) può offrire un’altra possibilità.
La M-teoria richiede che lo spaziotempo abbia 11 dimensioni: quella del tempo e tre dello spazio in cui ci muoviamo e altre sette, raggomitolate invisibilmente piccole., Potremmo usare queste dimensioni extra spaziali per abbreviare spazio e tempo? Hawking, almeno, era fiducioso.
Salvataggio della cronologia
Quindi il viaggio nel tempo è davvero una possibilità? La nostra attuale comprensione non può escluderlo, ma la risposta è probabilmente no.
Le teorie di Einstein non riescono a descrivere la struttura dello spaziotempo a scale incredibilmente piccole., E mentre le leggi della natura possono spesso essere completamente in contrasto con la nostra esperienza quotidiana, sono sempre auto-coerenti, lasciando poco spazio ai paradossi che abbondano quando si scherza con causa ed effetto nella fantascienza sui viaggi nel tempo.
Nonostante il suo ottimismo giocoso, Hawking ha riconosciuto che le leggi sconosciute della fisica che un giorno sostituiranno quelle di Einstein potrebbero cospirare per impedire a grandi oggetti come te e io di saltare casualmente (non causalmente) avanti e indietro nel tempo. Chiamiamo questa eredità la sua “congettura di protezione della cronologia”.,
Indipendentemente dal fatto che il futuro abbia in serbo o meno macchine del tempo, possiamo confortarci con la consapevolezza che quando scaliamo una montagna o acceleriamo nelle nostre auto, cambiamo il modo in cui il tempo scorre.
Quindi, questo ” fingi di essere un time traveller day” (8 dicembre), ricorda che lo sei già, ma non nel modo in cui potresti sperare.