“Non
prendo molto sul serio i viaggi nel tempo”.
Così
A. Clarke si esprimeva a proposito di queste situazioni. Sta di fatto
però che, nonostante le obiezioni addotte dalla filosofia, la quale
invocando il principio di non contraddizione si para le spalle
da queste evenienze, la fisica moderna non esclude affatto questa eventualità.
La teoria
della relatività ristretta (SR) ci afferma che le linee d’universo
di oggetti fisici devono essere di tipo tempo. Questo significa che la
sequenza temporale di un avvenimento come , ad esempio, il lancio di una
palla dal punto A fino al suo arrivo nel punto B dove colpisce un bersaglio,
rimane inalterata in qualsiasi riferimento. Quello che può variare
è la durata di questo intervallo che però sarà sempre
del tipo evento A – evento B.
Tuttavia
per eventuali particelle (tachioni) che viaggiassero a velocità
superiori a quelle della luce, questa sequenza risulterebbe alterata.
Se il proiettile
fosse di tipo “tachionico” allora un osservatore esterno vedrebbe
prima il bersaglio colpito (evento B) poi il lancio (evento A); il tempo
gli sembrerebbe quindi viaggiare all’indietro. La stessa SR comunque,
ci impedisce di girovagare a velocità della luce giacché
proibisce che corpi dotati di massa finita possano raggiungere tale limite
.
Quello che
possiamo fare al più è inviare un segnale di tachioni nel
passato.
Graficamente
la situazione è illustrata facendo riferimento alla linea d’universo
di una particella che deve sempre essere racchiusa all’interno del cono
luce il cui bordo è formato dalle linee d’universo dei raggi
luminosi.
Il discorso
si fa più interessante quando utilizziamo la relatività
generale (GR).
Sappiamo
infatti che la massa può curvare lo spazio-tempo (lo dicono le
equazioni di Einstein) questo significa che la gravità influenza
il comportamento della luce.
Possono,
quindi , venirsi a creare particolari geometrie dello spazio-tempo, nelle
quali i coni di luce prima visti risultano essere inclinati e le linee
d’universo delle particelle piegate fino a formare un loop senza che ,
e qui sta il fatto rilevante, localmente si abbia una violazione del principio
della relatività . La linea d’universo del corpo rimane sempre
all’interno del cono luce. La figura sottostante chiarirà il punto
in questione .
Niente vieta
a queste linee temporali di chiudersi in un loop. Nel 1949 Kurt Godel,
un geniale quanto bizzarro matematico, pubblicò una soluzione delle
equazioni di Einstein che incorporava curve di tipo tempo chiuse. Sempre
tra le soluzioni di queste equazioni, ne troviamo una molto interessante
che rappresenta un buco nero (BH) rotante (Kerr, 1963) . Dallo studio
di questa soluzione è possibile vedere che non solo esistono altri
universi identici al nostro, ma che esistono traiettorie di tipo tempo
che possono attraversare un BH e congiungere due di questi universi .Addirittura
è possibile guardare la singolarità, attraversarla (per
la stessa natura della singolarità che è differente da quella
di un BH non rotante dove non è possibile fare questo viaggio)
senza venire distrutti !. Tuttavia la natura di questi cunicoli o wormhole
che ci permetterebbero tali imprese, è piuttosto instabile;
la presenza di perturbazioni, come un astronauta, potrebbe modificare
il tunnel e il malcapitato astronauta potrebbe ritrovarsi nella spiacevole
situazione di vedere la singolarità nel momento in cui viene a
contatto con essa . Questo significherebbe la fine dell’astronauta e dei
suoi sogni di gloria. Un approfondito studio sulle singolarità
(e sulla loro inevitabilità) è stato condotto da ricercatori
del calibro di S. Hawking e R. Penrose i quali, per evitare situazioni
strane come viaggio nel tempo e incontri-scontri con singolarità,
hanno sviluppato delle ipotesi e delle congetture che nei loro studi (e
in quelli di molti altri) verranno sempre assunte e mai dedotte (il che
può essere un grosso limite visto che dietro a certe assunzioni
si potrebbe nascondere della fisica importante). Una delle proprietà
delle loro congetture è che negli spazi che si vanno a studiare
non possono esistere curve di tipo tempo chiuse. (Se vuoi approfondire
il discorso prova a leggere
Hawking Penrose,
Sulla natura dello spazio e del tempo. Biblioteca scientifica Sansoni.
(E’ un libro venduto come divulgativo ma non lo è affatto!!) .
Da un punto
di vista quantistico la questione sulle singolarità meriterebbe
una bella discussione e sarebbe fuori luogo; quello che però risulterebbe
interessante sarebbe la presenza di curve di tipo tempo chiuse su scala
microscopica dove gli effetti quantistici diventano predominanti. In questo
ambito vorrei citare la proposta di Everett III secondo cui se qualcosa
può fisicamente accadere allora accade. La presenza di molti universi
paralleli ( o multiversi) renderebbe la cosa “fattibile”.
Inoltre la
presenza di questi universi connessi da tunnel temporali permetterebbe
loop temporali senza violazioni di principi addotti , come ad esempio
il principio di autonomia secondo il quale è possibile creare,
nelle nostre immediate vicinanze, qualsiasi configurazione di materia,
localmente ammesse dalle leggi della fisica, senza far riferimento al
resto dell’universo (cosa questa che viene violata da leggi di tipo classico)
.
Come puoi
capire ci sarebbe da scrivere tantissimo sulla questione; il tutto in
maniera assolutamente affascinante in termini sia di approccio classico-relativistico
che quantistico. Ho visto comunque che ci sono altre risposte in merito
alla questione, quindi hai di che farti un’idea.
Un discorso
chiaro e fisicamente consistente è quello che riguarda la radiazione
Hawking e che nulla centra con i viaggi nel tempo. La radiazione scoperta
da Hawking nel 1975 è un effetto puramente quantistico; egli raggiunse
questo risultato quantizzando campi di materia sopra una metrica (una
soluzione delle equazioni di Einstein) classica. L’origine di questa radiazione
è da ricercarsi nella natura non più invariante del vuoto
in presenza di un campo gravitazionale. Brutalmente questo significa che
uno stato che rappresenta il vuoto per un osservatore, risulta essere
pieno di particelle per un altro osservatore! Intuitivamente possiamo
vedere l’effetto Hawking come la cattura da parte del BH, di una particella
di una coppia virtuale che si forma in prossimità dell’orizzonte
degli eventi. Mentre una particella viene catturata l’altra, ormai priva
della sua controparte da annichilare, diventa una particella reale e fugge
verso l’infinito dove è rilevata come radiazione termica, alla
quale associamo una temperatura ben precisa che rappresenta fisicamente
la temperatura del BH.