Viaggiare nel tempo: solo fantascienza?
Vista l’estrema relatività del tempo, è tanto insensato pensare di poterlo modificare a nostro piacimento per poter evadere dal suo scorrere sempre in avanti? Secondo le nostre attuali conoscenze, è possibile viaggiare nel tempo?
Anche la minima possibilità di effettuare un viaggio temporale affascina a tal punto tanti scienziati da far sì che essi continuino a studiare non solo se ciò sia possibile, ma anche come potrebbe realizzarsi tale viaggio.
Le ultimissime teorie giungono, proprio in questi giorni, da un gruppo internazionale di ricercatori (tra cui ci sono due italiani) del Mit di Boston, guidati dal fisico-informatico Seth Lloyd.
Prima di illustrare il punto d’arrivo delle loro ricerche, è utile conoscere i risultati di altri studiosi:
Gary T. Horowitz, professore di fisica all’Università Santa Barbara in California, considera l’idea di viaggiare nel tempo come qualcosa di più di un’idea fantascientifica: nessuno, infatti, fino ad ora ne ha mai dimostrato l’impossibilità.
William A. Hiscock, professore di fisica al Montana State University, separa il viaggio verso il futuro dal viaggio nel passato. Il primo, infatti, può essere realizzato utilizzando la dilatazione del tempi della Relatività Speciale di Einstein, che sostiene che un orologio, anche biologico, si muove più lentamente man mano che raggiunge la velocità della luce. Perciò partendo dalla Terra su una astronave che riesce ad accelerare fino a raggiungere velocità prossime a quella della luce, si potrebbe compiere un viaggio fino al centro della nostra galassia e ritorno in 40 anni (tempo misurato sulla navicella). Sulla Terra, intanto, sarebbero però passati 60.000 anni e, al ritorno, l’eventuale astronauta si troverebbe quindi nel futuro. Purtroppo un viaggio del genere richiederebbe una grandissima quantità di energia, del tutto irraggiungibile con le tecnologie attuali.
Più complicato risulta il viaggio indietro nel tempo. Esistono, infatti, molte soluzioni dell’equazione della Relatività Generale di Einstein che permettono ad una persona di seguire una linea del tempo che la porterebbe ad incontrare se stessa o un progenitore in un’epoca precedente. Il problema è decidere se queste soluzioni non siano solamente bizzarri risultati matematici: nessun esperimento infatti ha mai dimostrato che un tale viaggio nel tempo possa accadere nel nostro universo. Tuttavia sono stati realizzati da fisici teorici alcuni studi sulla possibilità di manipolare la materia e la geometria dello spazio-tempo in modo da creare “vie che girino intorno al tempo”.
Come si potrebbe costruire una macchina del tempo? Si pensa che la via più semplice potrebbe essere quella di creare un “wormhole”, cioè un tunnel che connetta gli spazi di due regioni di spazio-tempo separate e dare ad un lato del tunnel una velocità molto maggiore rispetto all’altro lato. Il passaggio attraverso questo tunnel permetterebbe di viaggiare nel tempo. Purtroppo, nonostante i lunghi studi nel decennio passato circa le proprietà di un eventuale wormhole, non è ancora chiaro come sia possibile crearne uno. Alcune teorie speculative sulla teoria della gravità quantistica affermano che lo spazio-tempo abbia una complicata struttura simile a quella di una schiuma, fatta di wormholes della grandezza di 10-33 cm, cioè un miliardo di miliardi di volte più piccoli di un elettrone! Soltanto pochi fisici ritengono sia possibile afferrare uno di questi microscopici wormholes e allargarlo affinché possa essere utilizzato dall’uomo.
Altri scienziati, come Fernando De Felice, docente di fisica all’Università di Padova, ritengono che alcuni buchi neri nascondano macchine del tempo. Infatti i buchi neri sono stelle la cui materia è concentrata in un punto infinitesimo chiamato “singolarità”, dove tempo e spazio si deformano al punto che la traiettoria di una particella si curva su se stessa creando una situazione detta “time loop”. In pratica, la particella in movimento, pur viaggiando nel futuro, ritrova se stessa nel passato. Si ipotizza che, entrando in un buco nero, ci si ritrovi in un anello nel quale il futuro si congiunge al passato e quindi, pur camminando in avanti, prima o poi si torna al punto di partenza. Il rischio sarebbe “solo” quello di rimanere stritolati dalle immense forze gravitazionali.
Il viaggio indietro nel tempo porta però anche ad altri problemi di natura logica. Infatti, anche se avessimo la possibilità di passare attraverso un wormhole, la natura ci permetterebbe di viaggiare indietro nel tempo? Secondo la “Chronology Protection Conjecture” formulata da Stephen Hawking, le leggi della natura impediscono la creazione di una macchina del tempo.
Se fosse possibile viaggiare indietro nel tempo sarebbero inevitabili alcuni paradossi. Il “paradosso del nonno”, descritto dall’autore di libri di fantascienza René Barjavel in “Le voyageur imprudent” (1943), immagina che un nipote torni indietro nel tempo e uccida suo nonno prima che egli incontri sua nonna, prima dunque che essi possano sposarsi e avere una discendenza. In tal caso il nipote non sarebbe mai potuto nascere e quindi come avrebbe fatto a tornare indietro nel tempo e uccidere suo nonno? Talune teorie tentano di risolvere questo paradosso ipotizzando che ogni evento produrrebbe un nuovo universo parallelo nel quale la storia si evolve in maniera indipendente, ma qui il limite tra scienza e fantascienza si fa sempre più sottile…
Un altro paradosso prende in considerazione che un oggetto qualsiasi torni indietro nel tempo. Pertanto, nel momento di arrivo nel passato la massa che costituisce l’oggetto comparirebbe dal nulla, essendo quella materia già presente sotto altra forma, e quindi ci sarebbe una “copia ridondante” priva di passato. Questo, oltre che violare le leggi della logica, viola anche la legge fisica della conservazione della massa-energia.
Il “paradosso del nonno” sembrerebbe essere stato risolto dal gruppo guidato da Seth Lloyd, che ipotizza una macchina del tempo basata sulla natura probabilistica della meccanica quantistica, sfruttando il principio di “post selezione”. Una tale macchina del tempo non richiederebbe alcuna distorsione dello spazio-tempo. Ma stiamo davvero per assistere al primo viaggio indietro nel tempo? In realtà il meccanismo proposto da Lloyd può essere valido solo se la meccanica quantistica è non lineare, ma questo è possibile solo in teoria, in quanto, finora, tutte le prove evidenziano la linearità della meccanica quantistica e la non linearità non è mai stata osservata.
Si può concludere, pertanto, che le attuali teorie su eventuali viaggi temporali aprono nuovi, seppur molto lontani, orizzonti verso la completa relatività del tempo, affascinando chiunque si accosti a questo argomento.
Foto di Brooke Campbell da Unsplash
Due domande.
1.) Dov’è stata pubblicata la ricerca di Seth Lloyd?
2.) Che cosa si intende per “linearità” della meccanica quantistica?
M.C.
Una sfida affascinante, che mette insieme fisica e filosofia.
Le conseguenze di un viaggio nel passato sembrano ancora più insormontabili di quelle legate alla sua realizzazione “tecnica”. Probabilmente, stavolta siamo davvero in un vicolo cieco.
Ciao Marco,
1) La ricerca di Lloyd puoi trovarla qui: http://arxiv.org/abs/1007.2615 e scaricare l’intero paper (in inglese e comprensibile solo per gli addetti ai lavori). Sempre in inglese c’è questo breve articolo in cui vengono riassunti i risultati: http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/25494/.
2) Per linearità della meccanica quantistica si intende che gli operatori usati sono lineari (operatore somma, prodotto..) e vale quindi il principio di sovrapposizione, cioè l’effetto dell’azione combinata di cause concomitanti è pari alla somma degli effetti prodotti da ciascuna causa isolata (per approfondire c’è questo articolo si wikipedia: principio di sovrapposizione nella meccanica quantistica)
Nel caso invece di non linearità, la cooperazione tra più cause può produrre effetti nuovi e inattesi. Si ha un sistema non lineare quando le equazioni che descrivono i fenomeni non sono esprimibili come combinazione lineare delle incognite presenti e di una costante.
Spero di essere riuscita a spiegare meglio il concetto! E’ più chiaro ora?
Il paradosso del nonno è affascinante, però è basato sull’assunto che al viaggiatore spaziale sia concesso portare con se il proprio corpo e interagire con il mondo fisico “passato”. E’ fantascienza dire quanto sto per affermare, però il paradosso si potrebbe risolvere immaginando il viaggiatore spaziale come un’ombra, capace di essere presente nei mondi passati ma che non può interagirvi in alcun modo…
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Salve amici mi chiamo John Titor e vengo da 2036, quello che leggete quà sopra è la pura verità. Nel 2034 verrà ultimato il lavoro iniziato al cern nel 2000. Lo so l’altra volta che sono venuto ho detto un sacco di caxxate circa la guerra civile in america del 2004, mi ero dimenticato di parlare dell’11 settembre 2001 e prevedevo un sacco di sventure nucleari mai avvenute, ma che ci volete fare la contrazione dell spaziotempo mi aveva obnubilato il cervello e alcuni neuroni si sono persi nel tunnel quantico generato dal mini buco nero che mi ha portato indietro nel tempo.
Tornerò a trovarvi con una mia biografia presto su http://www.scetticamente.it .
Bene ragazzi non è solo Titor ad avere il cervello obnubilato, mi ci aggiungo anch’io 😉
Ottimo articolo
Articolo affascinante. L’intelligenza non va in vacanza, per fortuna.
Questi argomenti mi affascinano, per cui mi leggerò avidamente l’articolo.
Comunque il paradosso del nonno è stato affrontato da diversi fisici (uno e’ Lifshitz, quello che ha scritto la summa della fisica con Landau), che han trovato come non ci sono paradossi se si ipotizza che la storia debba essere autoconsistente. Io non posso andare ad ammazzare mio nonno (supponendo che possa andare nel passato) perché il passato è passato, e nessuno ha ammazzato mio nonno. Il passato può contenere un me stesso viaggiatore nel tempo, che ha interagito e modificato la realtà. Ma queste modifiche (rispetto ad un’ipotetica storia “imperturbata” che non è mai avvenuta) non possono essere arrivate al punto di impedire la mia esistenza, la “perturbazione” chiudendosi ad anello su di me che compio l’azione che perturba e mi impedisce di compierla.
Almeno, con le palle da biliardo funziona benissimo.
Anche la conservazione della massa non credo ponga particolari problemi, dipende dal meccanismo che si sfrutta. Ad esempio se ho un qualsiasi sistema per viaggiare piu’ veloce della luce (che so, un motore a curvatura o un wormhole) posso “facilmente” creare una macchina del tempo. La superficie “equitempo” in cui calcolare la conservazione della massa risulta un po’ annodata, ma niente di drammatico.
Che poi i viaggi FTL o le macchine del tempo siano possibili in pratica è tutto un altro paio di maniche, naturalmente.
Un conto è studiare in laboratorio il comportamento dell’ Energia, della Massa, della Luce, delle radiazioni Elettromagnetiche, un altro è studiare a quali conseguenze pratiche possano portare le Teorie fin qui elaborate sull’ Origne e sulla costituzione del Cosmo. Studiando paradossi si elaborano altri paradossi, come hanno sempre fatto i Filosofi. Studiando la Materia e l’ Energia, forse si può arrivare a capire cosa effettivamente siano. E, magari, scopriremo di avere a che fare con qualcosa di superlativamente intelligente, non con qualcosa di materiale che possiamo plasmare a nostro piacimento. Intanto, nel breve termine, abbiamo parecchi problemi a raggiungere anche la Luna. In 41 anni non siamo riusciti a ritornarci con volo low-cost.
Il tempo è un argomento sempre affascinante. Secondo Einstein la velocità della luce è il limite superiore per le particelle ordinarie, mentre molto fisici hanno preso in considerazione la possibile esistenza si particelle, chiamate tachioni, che si muovono sempre più velocemente della luce e per le quali la vel. della luce costituisce un limite inferiore. Tutt’oggi dai numeri esperimenti effettuati negli acceleratori nessuna particella è stata in grado di superare tale limiti; quindi prima ogni teoria bisogna dar maggior peso agli esperimenti.
Inoltre gli scrittori furono i primi ad ipotizzare che ogni volta che un individuo mette piede nel passato, l’universo si divide in mondi paralleli. Sorprendentemente c’è un’interpretazione della meccanica quantistica che si fonda su questo concetto di universi che si biforcano. Si chiama “teoria dei molti mondi” e a essa è stato dedicato il libro The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics (http://plato.stanford.edu/entries/qm-manyworlds/). Secondo questa teoria l’universo si ramifica ogni millisecondo in innumerevoli altri mondi paralleli; ognuno dei quali è una possibile combinazione dei microeventi che potrebbero avvenire in quell’istante.
In conclusione, la storia ci ha insegnato che non bisognerebbe mai porre nelle mani dell’uomo strumenti così pericolosi; di sicuro userebbe questo strumento per modificare la storia a proprio piacimento e cosa succederebbe se cadesse nelle mani di qualche accanito terrorista?
Articolo molto interessante, soprattutto la prima parte che illustra i diversi punti di vista accademici.
Relativamente all’oggetto del post, da informatico, penso che in questo caso l’obiettivo sia talmente poco noto e vago (non sappiamo granché ecco perché scienza e fantascienza sono vicine) da ritenere che il problema in sé sia mal posto.
Non sappiamo cosa significhi viaggiare nel passato o nel futuro, perché la nostra concezione di tempo e spazio è ancora troppo poca profonda. Di conseguenza è normale che vi sia un forte disaccordo nella comunità scientifica. I vari paradossi non possono che esserne un’evidenza.
L’argomento è molto interessante e mi avvince tenermi aggiornato. Tuttavia mi riservo di farlo leggendo i chiarissimi post di Giuliana Galati piuttosto che le pubblicazioni internazionali dei colleghi fisici. 😛
Ciao,
michele.
Ok…carino il post!!Ma i “problemi” sarebbero tanti…e non solo “tecnici” ma anche teorici!!!
il viaggio nel tempo difatti resta VIETATO da qualsiasi legge fisica… solo appunto la relatività ristretta consente qualcosa per il futuro….ma resta comunque una discrepanza di tempo ..poichè accellerare a velocità infraluminali è vietato dalla stessa relatività poichè nessun corpo avente “massa” può raggiungere quella velocità(il “fotone” infatti è l’unico e non ha MASSA)….
I Worm-hole restano soltanto un “costrutto” matematico…qualora esistessero sono per loro natura “instabili” quindi qualsiasi oggetto di materia ordinaria tenterrebbe di attraversarlo si chiuderebbero all’istante….per mantenere un worm.hole aperto ci vorrebbe un energia IMMENSA…un energia a densità “negativa” che nè conosciamo …nè sappiamo se esiste…e ne riusciamo ad ipotizzare le sue caratteristiche e capaicità di manipolarla….
Il viaggio nel tempo invalida tra l’altro uno dei princìpi base del nostro Universo ..cioè il 2° principio della termodinamica…che ci dice che l’entropia può solo aumentare e non diminuire…qualora viaggiassimo nel tempo anche tramite un worm-hole…cunicoli ecc. vorrà dire che dovremmo tassativamente trovarci in un Universo parallelo con uno “stato entropico” precedente dal nostro…quindi le stelle di quella dimensione paralella che verebbe a crearsi dovrebbero avere la loro immensa energia persa nel nostro universo …l’Universo stesso dovrebbe essere meno “espanso” di oggi ecc ecc..insomma non pensate che si sta giocando con la fantasia???..
ragazzi OKKIO agli articoli pubblicati… molti sono solo “bufale”…leggerli senza avere una buona conoscenza di Fisica ….può “sviare” e trarre in inganno…
Ciao
Sì, le cose attualmente impossibili sono molte più di quelle possibili, queste ultime secondo alcune teorie peraltro difficili da sostenere. Nell’articolo, comunque, viene dato spazio ad una teoria molto recente, senza la presunzione di voler risolvere il problema – molto probabilmente irrisolvibile – del viaggiare nel tempo. Non si tratta di una bufala ma di una teoria, ed in quanto tale è da provare assumendo che si disponga dei mezzi e delle conoscenze per farlo. Purtroppo in materie così complesse ed astratte il confine tra teoria fondata ed illazione è molto labile, perciò anche una conoscenza approfondita della materia trattata può non essere sufficiente e secondo me l’articolo è abbastanza prudente da non tirare conclusioni certe su qualcosa che è “solamente” un’idea.
ho iniziato il primo liceo e a fisica abbiamo visto che la fisica quantistica
si sta evolvendo tantissimo.strano che aristotele non abbia mai fatto studi su come tornare indietro nel tempo ma se è vero che la fisica studia fenomeni inanimati come il moto, il moto
degli oggetti e il tempo allora si può benissimo fare la macchina del tempo.
i geni e gli scenziati possano usare metodi come la notazione scientifica e i suoi calcoli per trovare in poco tempo una souluzione a questa cosa.
se sì farei di tutto per rifare la terza media , da settembre 09 a giugno 10.
in quei nove mesi ho vissuto cose bellissime come la cresima o la gita .
spero di cuore in questa scoperta.
Inizialmente io, anche se concordavo già sul proverbio secondo cui nella vita tutto è possibile, ritenevo che nella realtà non ci fosse alcuna speranza per l’uomo di viaggare nel tempo perchè ciò portava a conseguenze assurde ed impossibili o, come dicono gli scienziati, paradossi(rimodulazione del passato che non ritorna mai più e conoscenza del futuro ancora ignoto).
Poi, quando ho fatto alcuni sogni sul futuro che successivamente si sono addirittura realizzati, ho scoperto che invece ci si può spostare in avanti nel tempo in caso uno volesse sapere come sarebbe andata a finire una tragedia lasciata in sospeso oppure vuole approfittare di un divertimento che non vuole aspettare tra molto tempo. Inoltre sono d’accordo con Albert Einstein sul fatto che il tempo non è unidirezionale, anche se non lo ho capito bene, perchè senza questa deduzione logica non sarebbero mai iniziate le ricerche sulla possibilità dei viaggi nel tempo. Ho notato infine che i viaggi a ritroso nel tempo, per essere possibili e senza paradossi, devono assolutamente avvenire senza cancellare il passato e questo lo ha compreso anche Einstein.
Con queste 3 scoperte ho cambiato totalmente idea e credo che ciò verrà realizzato dopo parecchi anni, data la moltitudine di progetti per il futuro e le continue ricerche scientifiche e fantascientifiche quasi concluse; attualmente, l’uomo sta cercando di far migliorare le teconologie attuali in modo da renderle atte per realizzare tutti queste condizioni
Ciao io credo che il paradosso del nonno non esiste, perchè si formerebbe un ciclo di azioni che si ripete fino a una variazione delle azioni svolte tale da deviare il cilo e continuare nel tempomi spiego se io uccidessi mio nonno prima di far nascere mio padre scomparirei all’istante perchè non sono mai nato avendo una prima deviazione nel tempo, ma se non sono mai nato non avrei mai potuto commettere l’omicidio allora sarei nato deviando ancora il corso degli eventi e ritrovandomi di nuovo all’inizio, ora potrei ripetere all’infinito il ciclo ma quante probabilità ci sono che io compia le stesse precise azioni? Quindi potrei arrivare che dopo un certo numero di giri io potrei fallire nell’omicidio e uscire dal ciclo deviando definitivamente il corso degli eventi e reimmettendomi nel tempo che vi era gia o creando un nuovo universo che viaggia parallelo a quello gia esistente.Tutto questo solo se il tempo viene visto come una linea infinita di eventi.
Se penso che fino ad oggi, non è mai atterrato nessuno che provenisse dal futuro..direi che viaggiare nel tempo è impossibile…spero abbiate capito il concetto 😉
sicuramente affascinante… punto… spero che i soldi delle mie tasse non finanzino queste “ricerche”… perchè sicuramente è più affascinante, egualmente utile, e meno dispendioso, una table dance
Secondo me, il viaggio nel tempo esisterà sia in avanti che a ritroso e, quasi sicuramente, potrebbe essere realizzato con la meccanica quantistica non lineare di Seth Lloyd perchè questa scoperta porta l’universo ad una grande svolta. Ovviamente tale teoria rende sicuramente possibile il viaggio nel passato perchè ciò non viola leggi della natura in quanto non deforma lo spazio-tempo e poi evita i paradossi grazie al nuovo effetto di post-selezione poichè la freccia del tempo viene invertita e gli eventi, compiuti nel viaggio nel passato, hanno una probabilità finità di accadere: questo significa che l’effetto di post-selezione elimina le impossibilità. Il viaggio nel passato è possibile solo in questo modo perchè avviene senza alterare gli eventi trascorsi. Il viaggio nel futuro sarebbe risolto in questo modo invece di aspettare che l’uomo riesca a raggiungere una enorme quantità di energia per viaggiare alla velocità della luce. Allo stato attuale solo Seth Lloyd è l’unica arma che può dare lasciare la porta aperta allo spostamento nel passato.
Voglio solo fare un appunto curioso…
LIoyd oltre che ad essere il nome del fisico di cui parla l’articolo, è anche il nome dell’attore che ha interpretato Emmett brown in Ritorno al Futuro… via è destino!
Infine, se si potesse viaggiare nel tempo, dove sono i viaggiatori del tempo?