Il concetto di viaggio nel tempo ha sempre catturato l’immaginazione di fisici e profani. Ma è davvero possibile? Ovviamente lo è. Lo stiamo facendo proprio ora, no? Stiamo tutti viaggiando nel futuro un secondo alla volta.
Ma non era quello che stavi pensando. Possiamo viaggiare molto più avanti nel futuro? Assolutamente. Se potessimo viaggiare vicino alla velocità della luce, o in prossimità di un buco nero, il tempo rallenterebbe permettendoci di viaggiare arbitrariamente lontano nel futuro. La domanda davvero interessante è se possiamo tornare indietro nel passato.
Sono un professore di fisica all’Università del Massachusetts, Dartmouth, e ho sentito parlare per la prima volta del concetto di viaggio nel tempo quando avevo 7 anni, da un episodio del 1980 della classica serie TV di Carl Sagan, ” Cosmos “. Decisi proprio allora che un giorno avrei intrapreso uno studio approfondito della teoria che sta alla base di idee così creative e straordinarie: la relatività di Einstein.
Uno dei miei studenti di dottorato ha pubblicato un articolo nel 2018 sulla rivista Classical and Quantum Gravity che descrive come costruire una macchina del tempo.
Curve a tempo chiuse
La teoria della relatività generale di Einstein consente la possibilità di deformare il tempo a un livello così alto da ripiegarsi su se stesso, dando luogo a un ciclo temporale. Immagina di viaggiare lungo questo anello; ciò significa che ad un certo punto, finiresti in un momento nel passato e inizieresti a vivere gli stessi momenti di allora, tutto da capo – un po’ come un déjà vu, tranne per il fatto che non te ne rendi conto. Tali costrutti sono spesso indicati come “curve chiuse simili al tempo” o CTC nella letteratura di ricerca e comunemente indicati come “macchine del tempo“. Le macchine del tempo sono un sottoprodotto di efficaci schemi di viaggio più veloci della luce e comprenderli può migliorare la nostra comprensione di come funziona l’universo.
Negli ultimi decenni fisici famosi come Kip Thorne e Stephen Hawking hanno prodotto lavori seminali su modelli relativi alle macchine del tempo.
La conclusione generale emersa da ricerche precedenti, comprese quelle di Thorne e Hawking, è che la natura vieta i loop temporali. Questo è forse meglio spiegato nella “Cronologia di protezione congettura” di Hawking, che essenzialmente afferma che la natura non consente cambiamenti alla sua storia passata, risparmiandoci così dai paradossi che possono emergere se il viaggio nel tempo fosse possibile.
Forse il più noto tra questi paradossi che emergono a causa del viaggio nel tempo nel passato è il cosiddetto “paradosso del nonno” in cui un viaggiatore torna nel passato e uccide il proprio nonno. Questo altera il corso della storia in modo tale da far emergere una contraddizione: il viaggiatore non è mai nato e quindi non può esistere. Ci sono stati molti film e trame di romanzi basati sui paradossi che risultano dai viaggi nel tempo, forse alcuni dei più popolari sono i film “Ritorno al futuro” e “Il giorno della marmotta“.
Materia esotica
A seconda dei dettagli, diversi fenomeni fisici possono intervenire per impedire lo sviluppo di curve chiuse di tipo temporale nei sistemi fisici. Il più comune è il requisito per un particolare tipo di materia “esotica” che deve essere presente affinché esista un ciclo temporale. In parole povere, la materia esotica è materia che ha massa negativa. Il problema è che la massa negativa non è nota in natura.
Caroline Mallary, una studentessa di dottorato presso l’Università del Massachusetts Dartmouth, ha pubblicato un nuovo modello di macchina del tempo sulla rivista Classical & Quantum Gravity. Questo nuovo modello non richiede alcun materiale esotico di massa negativa e offre un design molto semplice.
Il modello di Mallary è composto da due auto super lunghe – costruite con materiale non esotico e di massa positiva – parcheggiate in parallelo. Un’auto avanza rapidamente, lasciando l’altra parcheggiata. Mallary è stata in grado di dimostrare che in una tale configurazione, è possibile trovare un loop temporale nello spazio tra le auto.
Quindi puoi costruirla nel tuo cortile?
Se sospetti che ci sia un problema, hai ragione. Il modello di Mallary richiede che il centro di ogni automobile abbia densità infinita. Ciò significa che contengono oggetti – chiamati singolarità – con densità, temperatura e pressione infinite. Inoltre, a differenza delle singolarità che sono presenti all’interno dei buchi neri, il che li rende totalmente inaccessibili dall’esterno, le singolarità nel modello di Mallary sono completamente nude e osservabili, e quindi hanno veri effetti fisici.
I fisici non si aspettano nemmeno che in natura esistano oggetti così particolari. Quindi, sfortunatamente una macchina del tempo non sarà disponibile a breve. Tuttavia, questo lavoro mostra che i fisici potrebbero dover affinare le loro idee sul motivo per cui le curve chiuse simili al tempo sono vietate.
Autore
Gaurav Khanna, Professor of Physics, University of Massachusetts Dartmouth
