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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. Un'interessante cortometraggio sui viaggi nel tempo è Wormhole, realizzato dalla compagnia teatrale Rottura Spontanea della Simmetria, che affronta i paradossi che ne conseguono. Il cortometraggio è presentato qui di seguito: mandateci i vostri commenti riguardo l'argomento trattato, in particolare se siano possibili gli effetti che il filmato prospetta o se siano soltanto ipotesi fantascientifiche.



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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