Progettare una macchina del tempo
L’interesse
per la costruzione di una macchina del tempo sembra essersi risvegliato.
In linea puramente ipotetica, la relatività generale non vieta
i viaggi nel passato. Già verso la fine degli anni Trenta del secolo
scorso, sulla scia delle sconcertanti conseguenze delle idee di Einstein
sui concetti consolidati di spazio e tempo, alcuni fisici affrontarono
la questione prendendo in considerazione il movimento rotatorio di corpi
molto pesanti, che ha l’effetto di trascinare con sé lo spazio
e anche il tempo, quindi di deviare la freccia temporale. Einstein rimase
cauto su tali conseguenze, pensando che le soluzioni della relatività
generale che permettono i viaggi nel passato violano probabilmente qualche
altro principio fisico. Negli anni Novanta, per avvalorare la possibilità
di viaggiare a ritroso nel tempo, fu ipotizzata l’esistenza delle
cosiddette stringhe cosmiche, ossia filamenti di lunghezza infinita residuo
dell’Universo primordiale.
La spiegazione teorica più semplice di possibili viaggi nel tempo
richiede la progettazione di una struttura spaziotemporale appropriata,
il cosiddetto cunicolo spaziotemporale (ipotetico tunnel nello spazio-tempo).
Modelli teorici di macchine del tempo basati su tale struttura sono stati
sviluppati dai ricercatori del California Institute of Technology e del
Technion Israel Institute of Technology. I cunicoli spaziotemporali sono
regioni di spazio che interagiscono con lo spazio ordinario soltanto nelle
due imboccature e agiscono da scorciatoie nello spazio e nel tempo. Se
le due imboccature del cunicolo sono ferme l’una rispetto all’altra,
il tempo passa per entrambe allo stesso modo ed esse sono contemporanee;
se invece una delle due imboccature si muove velocemente rispetto all’altra
e poi torna nella sua posizione, per essa il tempo è rallentato
(per i principi della relatività ristretta) e il cunicolo unisce
due punti non più contemporanei, diventando una macchina del tempo:
chiunque entri da un lato e ne esca dall’altro ha viaggiato nel
tempo. I cunicoli spaziotemporali non sono mai stati osservati, ma esistono
come soluzioni matematiche delle equazioni di Einstein. Un semplice progetto
di una macchina del tempo richiede pertanto di trovare un cunicolo spaziotemporale
abbastanza grande (per poterci entrare dentro) e di far muovere ad alta
velocità una delle due imboccature rispetto all’altra.
I cunicoli spaziotemporali potrebbero essere la conseguenza delle fluttuazioni
quantistiche del campo gravitazionale. Secondo altre ipotesi, un cunicolo
spaziotemporale (ossia una rottura della trama dello spazio) potrebbe
essere creato manipolando la distribuzione di massa ed energia, che influisce
sulla struttura dello spazio-tempo. In accordo con i principi della teoria
della relatività, i campi gravitazionali della massa presente nell’Universo
curvano lo spazio-tempo in modo ben definito: per tornare indietro nel
tempo, la curvatura dello spazio-tempo deve però possedere la forma
specifica di un cunicolo spaziotemporale. La questione da risolvere è
se le leggi della gravità permettano lo sviluppo di uno spazio-tempo
con la curvatura appropriata per viaggiare nel tempo. Tale possibilità
suscita molte obiezioni.
La difficoltà principale che si incontra nella progettazione di
una macchina del tempo che sfrutti un cunicolo spaziotemporale è
la necessità di avere a disposizione materiale con densità
negativa. Infatti, affinché una macchina del tempo di tale tipo
possa essere effettivamente utilizzata dovrà essere stabile, mentre
i cunicoli spaziotemporali, se vuoti, si chiudono dopo pochi microsecondi:
la presenza di materia con una gravità repulsiva potrebbe controbilanciare
la tendenza al collasso. Tale materia non esiste (si tratta di una forma
non identificata con proprietà inusuali, solo ipotizzata) e non
si sa nemmeno se le leggi della natura ne permettano l’esistenza
nelle quantità richieste. Un buco nero in rotazione potrebbe formare
un cunicolo spaziotemporale e allo stesso tempo esercitare una forza centrifuga
che attenui la tendenza del cunicolo a richiudersi; ci sono però
evidentemente problemi pratici connessi con l’enorme forza gravitazionale
del buco nero.
Il modello proposto dai ricercatori del Technion Israel Institute of Technology
supera questa difficoltà perché consiste essenzialmente
in uno spazio vuoto contenente materiale con densità positiva standard,
curvato in modo opportuno. La ricerca è basata appunto sulla curvatura
dello spazio-tempo, e in particolare sull’esistenza di possibili
curve che si annodino in modo tale da tornare al punto di partenza. La
forza gravitazionale associata alla distribuzione di materia curva lo
spazio-tempo, ma per la costruzione di una macchina del tempo si ha bisogno
di una curvatura accentuata. Il campo gravitazionale dovrebbe essere intenso
come quello che si trova nei pressi di un buco nero, dove lo spazio-tempo
si curva in modo tanto intenso da formare una ‘voragine’ apparentemente
senza fine, un pozzo, che potrebbe terminare con una zona di margine (la
cosiddetta singolarità) oppure riaprirsi su un’altra superficie,
formando un cunicolo spaziotemporale. Non esiste ancora la tecnologia
in grado di controllare i campi gravitazionali in modo adeguato per lo
sviluppo di una macchina del tempo, ma i principi sviluppati potrebbero,
secondo lo studio, costituire un passo significativo nella risoluzione
di questioni aperte, per esempio la possibilità che la presenza
di instabilità nello spazio-tempo possano distruggere la macchina
del tempo (fluttuazioni quantistiche del vuoto potrebbe continuamente
propagarsi dal passato al futuro e viceversa riempiendo il cunicolo di
energia sempre crescente fino a distruggerlo).
Le ricerche sulla costruzione di una macchina del tempo si basano su una
giustificazione teorica (sono consentite dalle equazioni della relatività
generale), nonostante sollevino un giustificato scetticismo. Almeno fino
a quando non verrà dimostrato che i viaggi nel tempo sono impossibili,
gli studi riguardanti questo settore hanno se non altro il merito di spingersi
in zone estreme della conoscenza umana.
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