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A spasso nel tempo

by Lettere21

Ideato (grazie alla Relatività generale di Einstein) un nuovo modo per viaggiare nel passato… Funzionerà?

Viaggiare indietro nel tempo è possibile: non è il lancio di un nuovo film di fantascienza, ma il risultato di una ricerca scientifica condotta da Caroline Mallary, dottoranda in Fisica alla University of Massachusetts a Dartmouth (Usa), insieme al suo docente Gaurav Khanna. C’è da crederci? Forse. Di certo, lo studio si basa sulla teoria della Relatività generale di Albert Einstein, che da più di un secolo continua a regalarci sorprese. Tante sue previsioni, considerate inizialmente solo curiosità matematiche (come l’esistenza dei buchi neri o delle onde gravitazionali), si sono poi dimostrate vere. Chissà allora che un giorno non incontreremo un viaggiatore del tempo, che magari ci racconterà come l’idea di Mallary gli abbia consentito di raggiungerci dal futuro.

EFFETTI SPECIALI. In realtà, il fatto che la Teoria della Relatività – con la sua idea rivoluzionaria di un tempo e di uno spazio “flessibili” – consenta almeno in linea di principio i viaggi nel tempo è cosa ormai risaputa. Secondo la Relatività generale, infatti, il tempo scorre più lentamente per chi si trova in un campo gravitazionale più intenso. Per esempio, in pianura il tempo misurato dall’orologio che abbiamo al polso rallenta rispetto a quando siamo in montagna, perché siamo più vicini al centro della Terra e la gravità è più intensa. Questo fenomeno è stato verificato per mezzo di sofisticati orologi atomici, solo che nella vita quotidiana non ce ne rendiamo conto perché la gravità varia di pochissimo e la differenza di tempo è una frazione infinitesima di secondo.

DÉJÀ VU. Immaginiamo ora di avvicinarci a un buco nero ma a distanza di sicurezza, in modo da orbitarci attorno senza venirne catturati. Ci troviamo così in un campo gravitazionale decisamente più forte di quello terrestre. Giriamo ora un po’ intorno alla meta con il nostro razzo e, dopo qualche ora, torniamo a casa. Vicino al buco nero, per noi il tempo è rallentato così tanto che, una volta sulla Terra, scopriamo che per le altre persone sono trascorsi… decenni: rispetto a loro, abbiamo viaggiato avanti nel tempo, mantenendoci giovani mentre gli altri invecchiavano. È proprio quello che capita (attenzione, spoiler!) agli astronauti di Interstellar (2014), un film di fantascienza garantito dalla consulenza di uno scienziato d’eccezione: Kip Thorne, tra i massimi esperti di Relatività generale e buchi neri, che ha vinto il Nobel per la fisica nel 2017 per la scoperta delle onde gravitazionali. Fin qui va bene. Se anche possedessimo la tecnologia per avvicinarci a un buco nero come avviene in Interstellar, però, avremmo un mezzo per viaggiare nel futuro ma non nel passato…

E se invece volessimo andare indietro nel tempo, come Marty McFly in Ritorno al futuro (1985)? Ancora una volta la Relatività generale ci stupisce: la risposta è sì. Per esempio, Einstein afferma che la massa e l’energia distorcono lo spaziotempo attorno a loro, curvandolo. Se realizzassimo una grandissima concentrazione di massa ed energia, potremmo avvolgere una porzione di spazio-tempo completamente su se stessa, in modo che gli estremi combacino. Il nostro razzo, muovendosi in questa regione, percorrerebbe un circolo non solo nello spazio, ma anche nel tempo: andremmo nel passato per poi tornare al punto di partenza, nel presente. Una traiettoria di questo genere è detta “curva chiusa di tipo tempo”. C’è però uno spiacevole effetto collaterale: compiremmo lo stesso percorso ancora e ancora, prigionieri di un ciclo che si ripete all’infinito.

UNA NUOVA IDEA. Per fortuna non corriamo questo rischio. Per cominciare, non sappiamo come concentrare così tanta massa ed energia. Inoltre, perché la curva chiusa di tipo tempo sia stabile, cioè non scompaia all’improvviso lasciandoci in un punto a caso dello spazio e del tempo, è necessario concentrare massa negativa, cioè materia la cui gravità respinge e non attrae. Se matematicamente basta mettere un più al posto di un meno, nella realtà la massa negativa non sembra esistere. Per diversi studiosi, tra cui lo scienziato britannico Stephen Hawking, ciò dimostra che non è possibile viaggiare indietro nel tempo. In questo modo sono risolti alla radice pericolosi paradossi come quello del nonno: immaginate un viaggiatore del tempo che torni nel passato per uccidere un suo antenato, rendendo così impossibile la sua stessa esistenza: nella visione di Hawking, la natura previene questa possibilità.

Con la sua ricerca, Caroline Mallary cambia le carte in tavola, costruendo ideal mente una macchina del tempo senza usare la massa negativa. Come? Per mezzo di due ipotetiche concentrazioni di massa filiformi e parallele infinitamente dense – come due spaghetti sottilissimi e pesantissimi –, una ferma e una in movimento. Si tratta di strutture puramente ipotetiche, che attualmente nessuno saprebbe realizzare, ma che hanno senso da un punto di vista matematico. I calcoli di Mallary mostrano che, in una situazione di questo tipo, il viaggio nel tempo avverrebbe così: con un razzo immaginiamo di metterci in moto lungo uno dei fili, quello fermo. Poi passiamo dal primo filo al secondo, cambiando direzione di marcia. Se il secondo filo è abbastanza veloce in direzione opposta alla nostra, un osservatore lontano vedrà il razzo arrivare al punto di partenza prima che sia partito. Ecco la macchina del tempo!

GIOCHI DI FILI. «Combinando più fili di diversa lunghezza e velocità, possiamo viaggiare indietro nel tempo a piacere, raggiungendo qualsiasi luogo dello spazio in qualsiasi epoca», ci spiega Gaurav Khanna, commentando la ricerca della sua studentessa. «Non siamo imprigionati in un ciclo eterno, perché allontanandoci dai fili usciamo dalla curva chiusa di tipo tempo». Tuttavia, anche per realizzare questa macchina del tempo, ci sono difficoltà pratiche attualmente insuperabili. Tra tutte, i fili devono avere densità infinita. Alcune teorie prevedono che all’inizio della storia dell’universo si siano formate le stringhe cosmiche, lunghissimi “spaghetti” di energia pura. Pur differendo dai fili di Caroline Mallary, se queste stringhe venissero scoperte vorrebbe dire che strutture filiformi di questo genere possono esistere. «La nostra analisi si limita a dimostrare a livello teorico che la massa negativa non è indispensabile per viaggiare indietro nel tempo», conclude prudentemente Gaurav Khanna. L’universo però ci ha sorpreso varie volte con le sue meraviglie e chissà che non capiti ancora. Dobbiamo avere pazienza: è una questione di tempo.

Negativa ma non troppo

A CACCIA NEL COSMO. Ligo e Virgo, i due osservatori di onde gravitazionali (rispettivamente degli Stati Uniti e in Italia), hanno cercato nello spazio anche le tracce lasciate dalle stringhe cosmiche – ipotetiche strutture filiformi che potrebbero nascondersi nell’universo – ma non ne hanno ancora trovate. Intanto, alla fine dello scorso anno, Jamie Farnes, ricercatore della University of Oxford, nel Regno Unito, ha pubblicato uno studio in cui sostiene di riuscire a spiegare i fenomeni ora attribuiti alle misteriose materia oscura ed energia oscura immaginando che nel cosmo avvenga una produzione continua di materia con massa negativa. Il radiotelescopio SKA, costituito da migliaia di innovative antenne distribuite tra l’Africa e l’Australia, potrà confermare o smentire l’ipotesi: se la trovasse, avremmo a disposizione un elemento cruciale in più per la realizzazione di una macchina del tempo.

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