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Crononauti

Introduzione

L’idea di poter viaggiare nel tempo ha sempre affascinato l’umanità; nel 1895 H. G. WELLS pubblicava La macchina del tempo in cui veniva descritto un vero e proprio viaggio nel passato e nel futuro remoti.

Solo dieci anni più tardi, nel 1905, ALBERT EINSTEIN pubblicava la Teoria della Relatività Speciale – basata sul concetto di insuperabilità della velocità della luce – spiegando come il tempo possa trascorrere in modi diversi a seconda della velocità di un osservatore (è la fine quindi del concetto di contemporaneità).

Nel 1915 viene invece pubblicata la Teoria Generale della Relatività in cui si dimostra – tra le tante altre cose – che il tempo viene rallentato dalla forza gravitazionale.

Nel 1948 KURT GODEL prova che un universo rotante può permettere i viaggi nel tempo, e nel 1957 JOHN WHEELER congettura l’esistenza di cunicoli spazio-temporali.

Nel 1976 FRANK TIPLER dimostra che il viaggio nel tempo è possibile nelle vicinanze di cilindri infiniti in rotazione.

Nel 1989 KIP THORNE inizia lo studio di macchine del tempo basate sui cunicoli, mentre nel 1991 J. RICHARD GOTT III propone una macchina del tempo basata sulle corde cosmiche.

1) Viaggi nel futuro

Per quanto riguarda la possibilità di viaggiare nel futuro, essa è realizzabile muovendosi ad alta velocità (prossima o in una frazione apprezzabile di quella della luce nel vuoto, indicata con “c”, cioè circa 300.000 Km/s) oppure sfruttando l’accelerazione temporale data nello spazio dalla mancanza di gravità. Infatti sia la velocità che la gravità distorcono il tempo.

Esperimenti su particelle chiamate “muoni” hanno dimostrato la realtà della dilatazione temporale dovuta alla velocità (ad una velocità pari a metà di quella della luce il tempo risulta esser rallentato del 13%), mentre è stata misurata la distorsione temporale tra la cima di una torre (alta 22,5 metri) e il terreno: 0,000000000000257%. Si calcola che utilizzando un’astronave che viaggi al 99,99999% della velocità della luce occorrerebbero meno di sei mesi per giungere dal 2006 al 3000.

2) Viaggi nel passato

Il concetto è quello di alterare il tessuto del continuum spazio-temporale (cronotopo), principalmente mediante intensissime forze gravitazionali. P. DAVIES fornisce addirittura un progetto pratico costituito da quattro elementi.

I) Il collisore

Serve a creare un cunicolo spazio-temporale, che è in pratica una scorciatoia nello spazio per raggiungere immediatamente luoghi anche molto distanti. Vi sarebbero diversi modi per creare un cunicolo, alcuni poco pratici (come quello di utilizzare un buco nero), altri più agevoli per la nostra attuale tecnologia: per esempio avvalendoci della meccanica quantistica. Infatti lo spazio-tempo non è una superficie “piatta” e levigata come una semplicistica rappresentazione ci farebbe supporre, bensì è solcata da strutture spugnose (“schiuma”) che sono l’effetto della meccanica quantistica sulla struttura della gravità.

I cunicoli spazio-temporali quantistici compaiono e scompaiono in continuazione.

La tecnica di Davies prevede l’utilizzo un acceleratore per ioni pesanti allo scopo di creare una bolla di “plasma quark-gluoni”.

II) Dispositivo di implosione

Occorre ora dare energia alla bolla creata, ad esempio facendola implodere tramite una serie di bombe termonucleari disposte a configurazione sferica. Il risultato sarebbe quello di generare un minuscolo buco nero o un cunicolo spazio-temporale.

III) Il dilatatore

Successivamente è necessario ingrandire il cunicolo tramite energia negativa, generata ad esempio dal vuoto quantistico (il cosiddetto “effetto Casimir”).

IV) Il differenziatore

Infine occorre generare una sorta di “differenza di potenziale temporale” tra gli estremi del cunicolo ingrandito. Si può quindi utilizzare come differenziatore sia un campo gravitazionale che un acceleratore di particelle, per creare – tramite la velocità o la gravitazione – una differenza temporale tra l’ingresso e l’uscita.

È chiaro però che il viaggio nel futuro/passato avrà come date di inizio e fine quelle relative al differenziale temporale creato agli estremi del cunicolo. In pratica, se si creasse oggi (tempo zero) il cunicolo, occorrerebbe aspettare x anni per portare un’estremità ad una certa data e poi solo al tempo x si potrebbe utilizzare il cunicolo, dapprima solo per tornare nel passato di x anni.

In seguito del cunicolo si potrà poi attraversarlo nei due versi liberamente.

Si verrebbe cioè a creare una sorta di vero e proprio “ponte spazio-temporale”.

3) I paradossi

Ogni qual volta si effettuassero viaggi nel passato si creerebbero – inevitabilmente – dei paradossi, dovuti alla potenziale violazione del “principio di causalità”, che afferma che la causa deve sempre precedere l’effetto.

Supponiamo, per esempio, che Alberto decida di utilizzare una macchina del tempo per tornare a fare visita a suo nonno Amilcare, nel passato, trovandolo giovane e non ancora sposato con quella che diventerà in seguito sua nonna.

Ebbene, mentre Alberto sbalordisce il nonno con particolari familiari che solo lui può conoscere, Amilcare, che è un chiacchierone e si distrae facilmente, si dimentica di un appuntamento con la sua futura moglie. La signorina, indispettita dal comportamento del giovanotto, non lo vuole più vedere. Ed ecco che per colpa di Alberto il nonno Amilcare non si sposerà più e di conseguenza lo stesso Alberto non potrà più nascere.

Questo tipo di paradosso è detto di “coerenza”.

Insomma, una situazione obiettivamente complicata. Al di là della storiella, come ci dobbiamo comportare con i paradossi temporali? Alcuni scienziati, come STEPHEN HAWKING o ROGER PENROSE (tra i più famosi cosmologi viventi), ritengono che, qualora Alberto tentasse in qualche modo di fare qualcosa che mutasse significativamente il passato, una sorta di “censura cosmica” interverrebbe per impedirlo, preservando in tal modo le relazioni causali. Ad esempio, la voce di Albero potrebbe “misteriosamente” affievolirsi e così la conversazione col potenziale (a questo punto) nonno potrebbe finire prima, cosicché Amilcare giungerebbe puntuale all’appuntamento.

Tuttavia che ne sarebbe del libero arbitrio? E poi in che modo questa censura agirebbe? Cioè come farebbe l’universo ad “accorgersi” che qualcosa non va, che un piccolo crono-vandalo è in procinto di provocare seri guai alla storia futura?

Un’altra variante del paradosso è quella proposta dal filosofo MICHAEL DUMMETT. Un critico d’arte torna nel passato per conoscere colui che diventerà il più famoso pittore del futuro. Ebbene, questo pittore, quando incontra il critico fa quadri in verità molto mediocri, ben lontani dai capolavori che il futuro potrebbe (?) riservargli. Ecco quindi che il critico d’arte, una persona accorta, gli mostra delle stampe dei futuri capolavori. Il pittore ne è talmente entusiasta che glieli sottrae e li va a ricopiare. Nel frattempo, il critico d’arte si deve reimbarcare nella macchina del tempo per tornare alla sua epoca e lascia quindi le copie nel passato. A questo punto si è creato un “valore” dal nulla, cioè: chi ha fatto lo sforzo creativo per dipingere i capolavori?

Questo paradosso è detto di “conoscenza”.

Per evitare la bizzarra “censura cosmica” si è utilizzata una teoria quantistica nota come “teoria a molti mondi” che fu proposta nel 1957 da HUGH EVERETT III. Questa teoria sostiene che esistono tante copie del nostro mondo quante sono le possibili variazioni quantistiche delle particelle che lo compongono. Quindi un numero altissimo.

Per chiarirci le idee pensiamo a un elettrone che ruota intorno a un protone nell’atomo di idrogeno. Secondo la meccanica quantistica, l’energia di tale elettrone non ha un valore ben determinato, si può solo dire che sarà contenuta in un certo set di valori con una certa probabilità. L’impredicibilità della natura a livello quantistico è una caratteristica intrinseca. Ebbene, secondo la “teoria a molti mondi”, per ogni energia dell’elettrone esisterebbe un differente universo, e così per tutte le altre particelle. Quindi ci sarebbero mondi in cui il nonno Amilcare si sposa con la nonna di Albero, e mondi in cui questo fatto non avviene più. Alberto, nel suo viaggio nel tempo, qualora facesse perdere l’appuntamento al nonno, si troverebbe in realtà “atterrato” in un mondo variante in cui lui non sarebbe destinato a nascere, e pertanto le sue azioni non genererebbero alcun paradosso temporale.

Ovviamente resta da spiegare quale principio (e quali forze!) di carattere generale interverrebbero per far scegliere ad Alberto l’universo “giusto”; comunque – in questo caso – sia il libero arbitrio che il principio di causalità sono salvi.


Bibliografia

Paul Davies, Come costruire una macchina del tempo, Mondatori, Milano, 2003
David Deutsch, Franck Lockwood La fisica quantistica del viaggio nel tempo, in Le Scienze n. 309, maggio 1994
Marcus Chown, The Universe Next Door, Review, London, 2003