Macchine per Viaggiare nel Tempo: Come Funzionano
Per tanti anni si è pensato che il tempo fosse immutabile e ci siamo affidati alla teoria di Newton. Poi è arrivato Albert Einstein con delle idee nuove e con una teoria sulla relatività generale.
La Teoria della Relatività di Einstein
Detto molto semplicemente, uno dei punti fondamentali di questa teoria è che il tempo è elastico e dipende dalla velocità: rallenta o accelera a seconda della velocità con cui si muove un oggetto o una persona. Sono stati fatti diversi esperimenti per provare questa idea e in effetti funzionava.
Esperimenti e Prove Empiriche
Nel 1971, quattro orologi atomici a fascio di cesio, estremamente precisi, furono fatti volare intorno al mondo per poi essere confrontati con degli orologi altrettanto precisi rimasti a terra. Il risultato fu una minuscola differenza, un piccolo fuso orario. Avevano viaggiato nel tempo.
Nel settembre 2015, il cosmonauta Gennady Padalka è tornato sulla Terra per l'ultima volta. Aveva appena completato la sua sesta missione nello spazio e ha battuto il record per la maggior parte del tempo complessivo trascorso oltre l'atmosfera terrestre: 879 giorni. A causa di questi 2,5 anni trascorsi in orbita attorno al pianeta ad alta velocità, Padalka divenne anche un viaggiatore nel tempo, sperimentando la teoria della relatività generale di Einstein in azione. Come un orologio anche lui è una frazione di secondo più giovane rispetto all'età che avrebbe avuto se fosse rimasto sulla Terra. Per la precisione 1/4 di secondo più giovane. Quindi Padalka viene dal futuro.
Come Costruire una Macchina del Tempo
Quindi adesso lo sappiamo: per costruire una macchina del tempo dobbiamo costruire qualcosa che viaggi a una velocità elevatissima intorno alla nostra orbita, qualcosa che si avvicini il più possibile alla velocità della luce. L'astronauta russo viaggiava più o meno a 27 mila chilometri all'ora, ottenendo però un viaggio un po' troppo modesto. Un razzo di ultima generazione si viaggerebbe a 25 mila chilometri l'ora. Ancora lentissimo mi dispiace.
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L'Acceleratore di Particelle
Gli scienziati ci dicono che questa macchina è stata creata, però per esperimenti subatomici. L'acceleratore di particelle ha la capacità di spingere i protoni al 99,999999 per cento della velocità della luce, una velocità alla quale il loro tempo relativo si muove circa 6.900 volte più lentamente rispetto ai loro osservatori umani fissi. Noi inviamo regolarmente particelle subatomiche nel futuro. Ora però metterci un umano forse diventerebbe un problema.
Viaggiare nel Tempo e la Fisica Quantistica
I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno dimostrato che manipolando l’entanglement - una caratteristica della teoria quantistica che fa sì che le particelle siano intrinsecamente legate - sono in grado di simulare ciò che potrebbe accadere se si potesse viaggiare indietro nel tempo. In questo modo sarebbe possibile, in alcuni casi, modificare retroattivamente le azioni passate e migliorare i loro risultati nel presente.
La possibilità che le particelle possano viaggiare all’indietro nel tempo è un argomento controverso tra i fisici, anche se gli scienziati hanno già simulato modelli di come potrebbero comportarsi tali loop se esistessero. «Immaginate di voler inviare un regalo a qualcuno: dovete spedirlo il primo giorno per essere sicuri che arrivi il terzo», dice l’autore principale David Arvidsson-Shukur, del Hitachi Cambridge Laboratory. «Tuttavia, ricevete la lista dei desideri di quella persona solo il secondo giorno. Quindi, in questo scenario che rispetta la cronologia, è impossibile sapere in anticipo cosa vorrà come regalo e assicurarsi di inviare quello giusto. Ora immaginate di poter cambiare ciò che avete inviato il primo giorno, avendo le informazioni della lista dei desideri ricevuta il secondo giorno.
La simulazione si basa sull’entanglement quantistico, che consiste in forti correlazioni che le particelle quantistiche possono condividere, a differenza delle particelle classiche - quelle governate dalla fisica quotidiana - che non possono farlo. La particolarità della fisica quantistica è che se due particelle sono abbastanza vicine l’una all’altra da interagire, possono rimanere “connesse” anche quando sono separate. «Nella nostra proposta, un fisico sperimentale connette intrinsecamente due particelle», spiega la coautrice Nicole Yunger Halpern, ricercatrice presso il National Institute of Standards and Technology e l’Università del Maryland. «La prima particella viene poi inviata per essere utilizzata in un esperimento.
«L’effetto è notevole, ma si verifica solo una volta su quattro», riferisce Arvidsson-Shukur. «In altre parole, la simulazione ha il 75 per cento di possibilità di fallire. Ma la buona notizia è che si sa quando fallisce. Per dare al loro modello una rilevanza tecnologica, i teorici lo hanno collegato alla metrologia quantistica, ossia alla metrologia che tiene conto delle correlazioni quantistiche. In un comune esperimento di metrologia quantistica, i fotoni - piccole particelle di luce - vengono fatti brillare su un campione di interesse e poi registrati con uno speciale tipo di telecamera. Affinché l’esperimento sia efficiente, i fotoni devono essere preparati in un certo modo prima di raggiungere il campione. Per contrastare l’alta probabilità di fallimento, i teorici propongono di inviare un numero enorme di fotoni entangled, sapendo che alla fine alcuni porteranno le informazioni corrette e aggiornate.
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«Torniamo alla nostra precedente analogia sui regali», spiega Aidan McConnell, che ha svolto questa ricerca durante il suo master al Cavendish Laboratory di Cambridge e ora è dottorando all’Eth di Zurigo. «Supponiamo che l’invio di regali sia poco costoso e che possiamo spedire numerosi pacchi il primo giorno. Il secondo giorno sappiamo quale regalo avremmo dovuto inviare.
«Il fatto che dobbiamo usare un filtro per far funzionare il nostro esperimento è piuttosto rassicurante», conclude Arvidsson-Shukur. «Il mondo sarebbe molto strano se la nostra simulazione di viaggio nel tempo funzionasse sempre. La relatività e tutte le teorie su cui stiamo costruendo la nostra comprensione dell’universo sarebbero fuori dalla finestra. Non stiamo proponendo una macchina per viaggiare nel tempo, ma piuttosto un’immersione profonda nei fondamenti della meccanica quantistica.
Breve Storia del Viaggio nel Tempo
Costruire una macchina del tempo è stato il sogno di generazioni intere. Oggi sappiamo come farlo. Il problema è che possiamo andare in una sola direzione… Senza annoiarvi troppo, diremo solo che nel 1680 Isaac Newton disse che tempo fosse uguale e progredisse allo stesso modo in qualsiasi punto dell’universo, indipendentemente dalle forze esterne o dalla posizione.
Per due secoli abbondanti l’intero mondo scientifico ha aderito a questo pensiero e nessuno se ne è più preoccupato. Nel XX Secolo si credeva che il tempo fosse totalmente immutabile e il viaggio nel tempo un’impossibilità da non prendere nemmeno in considerazione. Poi arrivò Albert Einstein. Il signore dallo sguardo allampanato e la lingua di fuori rivelò tutte le sue idee sulla relatività speciale. I suoi calcoli hanno introdotto alcuni concetti relativi al tempo e, senza girarci troppo intorno, ci hanno dato nozioni fino ad allora pionieristiche. Il tempo è elastico e dipende dalla velocità, rallenta e accelera in maniera dipendente dalla velocità con cui un oggetto o una persona si muove. E come hanno provato questa teoria? Con quattro orologi atomici al cesio. I quattro segnatempo furono fatti volare a diverse velocità e poi confrontanti con orologi da polso rimasti a terra. Una minuscola differenza di fuso orario mostrava che Einstein, quel pazzo geniale, aveva ragione.
La Macchina Subatomica per un Viaggio nel Tempo
Cosa succederebbe se creassimo qualcosa che può andare infinitamente più veloce dell’orbita geostazionaria? No, non parliamo di un aereo commerciale o di un razzo della NASA, ma di qualcosa che si avvicina molto alla velocità della luce. Un acceleratore di particelle ha la capacità di spingere protoni quasi alla stessa velocità della luce. Parliamo di una velocità dove il tempo è relativo e per gli atomi si muove 6.950 volte più lentamente rispetto a noi osservatori umani. Quindi non solo è possibile viaggiare nel tempo, ma è già accaduto. Abbiamo inviato atomi nel futuro, e lo abbiamo fatto negli ultimi 10 anni. Però, inviarvi essere umani è tutta un’altra storia.
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Come Funziona un Viaggio del Tempo per gli Esseri Umani
Si tratta di una cosa concettualmente facilissima (si fa per dire, parliamo pur sempre di fisica) ma attualizzabile solo seguendo regole rigidissime e ancora in una fase assolutamente nebulosa della loro esistenza. Se spingiamo le particelle quasi alla velocità della luce su una base di tempo cadenzata e regolare, per inviare gli esseri umani nel tempo tutto ciò che dobbiamo fare è farli salire su un’astronave e raggiungere il 99% della velocità della luce.
Supponiamo che una persona venga messa su un’astronave e inviata su un pianeta distante 500 anni luce. Calcoli basici: se viaggia al 99% della velocità della luce e il pianeta X dista 500 anni, l’astronave ci impiega 500 anni ad arrivare. L’astronauta arriva, scende, si fuma una sigaretta e mangia un panino, poi riparte per tornare sulla Terra. Altri 500 anni. Quindi, in totale, parliamo di 1000 anni A/R. Sulla Terra, sarebbe il 3021. Tuttavia, visto che l’astronave si muove molto velocemente, l’effetto relativista della velocità avrebbe provocato una grossa dilatazione nel tempo che avrebbe fatto invecchiare l’astronauta solo di 10-12 anni, mentre per la Terra sarebbe passato un millennio intero.
Sfide Tecnologiche
Allora come si superano le immense sfide tecnologiche della costruzione di una macchina del tempo? C’è un enorme divario fra ciò che è teorico e ciò che è reale. Costruire un’astronave che viaggia nel tempo potrebbe essere il modo migliore per iniziare, ma le difficoltà tecniche sono ancora disarmanti. Tanto per dirne una, non siamo nemmeno vicini a saper costruire un’astronave che viaggia alla velocità della luce. Il veicolo spaziale più veloce mai creato sarà la Parker Solar Probe, che viaggerà presto allo 0,00067% della velocità della luce. Quindi, fate un po’ voi. E poi ci sono tutti i problemi di accelerazione, carburante, rifornimenti, contatti con il suolo terrestre, comunicazioni. Non stiamo nemmeno a elencarli tutti.
Possibilità e Limiti Attuali
Nella sostanza, è possibile viaggiare nel tempo? Sì. Siamo abbastanza coraggiosi e capaci da farlo? No. E poi, c’è il problema di tornare indietro. Il grande dramma a cui ancora non sappiamo rilanciare la palla per segnare il punto. Il grande avvertimento in questo meraviglioso dipinto futurista va dritto a meta: la macchina del tempo si muove in una sola direzione. Scienziati, ricercatori e amanti della fantascienza dovranno trovare un modo per aggirare le regole della fisica se vogliono viaggiare indietro nel tempo. Esatto, si va solo avanti. Fino a oggi l’ipotesi di stringere la mano al nostro personaggio storico preferito rimane solo un sogno a occhi aperti.
Il Viaggio nel Tempo nella Scienza e nella Fantascienza
Le teorie scientifiche reputano possibile viaggiare nel tempo. Il tema dei viaggi nel tempo affascina gli scienziati da almeno 125 anni, ed è un concetto che risulta particolarmente intrigante. Alla fine del XIX secolo gli scienziati cominciarono a pensare al tempo come una dimensione simile allo spazio. “Nello spazio possiamo andare dove vogliamo, quindi forse è possibile farlo anche nel tempo”, afferma Nikk Effingham, filosofo presso l’Università di Birmingham nel Regno Unito.
Qualche anno dopo, il matematico tedesco Hermann Minkowski dimostrò che, secondo la teoria di Einstein, spazio e tempo possono essere concepiti come due aspetti di un’unica entità quadridimensionale nota come spaziotempo. Poi, nel 1915, Einstein elaborò la seconda parte della sua teoria: la relatività generale. La relatività ristretta non ci indica un modo per tornare indietro nel tempo, ma uno per andare avanti ad una velocità che potremmo controllare.
Paradossi Temporali
Inoltre, c’è la questione di cosa accadrebbe alle nostre nozioni di causa ed effetto se il viaggio indietro nel tempo fosse possibile. Il più famoso di questi enigmi è il cosiddetto “paradosso del nonno”: supponiamo che voi andiate indietro nel tempo a quando vostro nonno era un ragazzo. Lo uccidete (magari per sbaglio), il che significa che i vostri genitori non sono nati e quindi anche voi non siete nati. Negli anni, fisici e filosofi hanno ponderato varie soluzioni per il paradosso del nonno.
Una possibilità è che questo dimostri semplicemente che un tale viaggio non è possibile: le leggi della fisica, in qualche modo, impediscono di viaggiare indietro nel tempo. Ma ci sono anche altre soluzioni più intriganti: forse il viaggio indietro nel tempo è possibile, ma non è possibile cambiare il passato anche provandoci. Effingham, che all’inizio del 2020 ha pubblicato il libro "Time Travel: Probability and Impossibility" (in italiano "Viaggio nel tempo: probabilità e impossibilità") la mette in questo modo: “Potresti uccidere la persona sbagliata, oppure cambiare idea. Il che significa anche che la tanto discussa fantasia di uccidere Hitler prima dello scoppio della Seconda guerra mondiale è fuori discussione. “È impossibile perché è accaduto”, afferma Fabio Costa, fisico teorico presso l’Università del Queensland in Australia. “Non è nemmeno pensabile. Sappiamo come sono andate le cose.
Linee Temporali Multiple
Alcuni fisici ipotizzano che il nostro universo sia solo uno di tanti. “Potreste quindi decidere, per un qualche motivo, di tornare nel passato e commettere il crimine di uccidere vostro nonno. A quel punto il mondo ‘si dividerebbe’ in due diverse realtà”, afferma Levin. Quindi, “anche se avete l’impressione di alterare il vostro passato, in realtà non lo state facendo. State creando una nuova storia”.
Wormhole e Viaggio nel Tempo
Ma i buchi neri sono solo l’inizio: i fisici hanno formulato ipotesi anche sulle implicazioni di una struttura molto più esotica nota come wormhole, o cunicolo spazio-temporale. I wormhole, se esistono, potrebbero collegare un luogo nello spaziotempo con un altro. Un astronauta che entra in un wormhole nella Galassia di Andromeda nell’anno 3000 potrebbe uscire dall’altra estremità della nostra galassia nell’anno 2000. “Si può immaginare di costruire un ponte da una regione di spaziotempo a un’altra”, spiega Levin, “ma richiederebbe tipi di massa ed energia che non sono noti nella realtà, cose come l’energia negativa”.
Il Caso di John Titor
Diversi sono stati i cosiddetti viaggiatori nel tempo, cioè coloro che affermano di tornare dal futuro, ma il caso di John Titor suscitò grande scalpore perché nel novembre del 2000 si presentò in uno dei primi forum dell’epoca. Titor disse di essere venuto dall’anno 2036, prima della terza guerra mondiale che sarebbe avvenuta sulla Terra entro quella data. Interloquì con loro per 5 mesi, fino al 24 marzo 2001 quando nell’ultimo messaggio annunciò il suo ritorno nel futuro. Titor aveva detto di essere un soldato statunitense mandato indietro nel 1975 per recuperare un computer IBM 5100. Tra le sue affermazioni confermò l’esistenza del multiverso.
Titor lasciò qualche foto sulla sua macchina del tempo e disse: «… le basi scientifiche dei viaggi nel tempo verranno gettate entro un anno nei laboratori del CERN a Ginevra e si completeranno nel 2034 con la costruzione della prima macchina del tempo». Fornì un manuale d’istruzioni di tale macchina.
La Ricerca al CERN
È risaputo che il CERN, alla cui attività partecipano vari Paesi, è sede di esperimenti che hanno a che fare proprio con il tempo attraverso la fisica dei buchi neri. Gli esperti che analizzarono il caso John Titor ebbero posizioni scettiche: nessuna prova che un individuo con il suo nome sia mai esistito negli USA. Le foto da lui postate non sono a fuoco e non dimostrano nulla. Le sue previsioni avrebbe potuto farle chiunque e per altro furono infondate.
Prospettive Future
Su un fatto sono quasi tutti d’accordo, da Einstein ad altri scienziati: nel futuro, per alcuni vicino, il viaggio nel tempo potrà essere una realtà, sia usando la tecnologia sia grazie a quelle capacità dell’essere umano ora inibite ma che l’umanità ripristinerà un domani da sé stessa.
La vera scienza non si autoproclama come “esatta”, per il semplice fatto che è in costante divenire. Ogni tanto, tutti ci sentiamo di sognare di viaggiare nel tempo. Non sarebbe meraviglioso ritornare in quel punto specifico del passato per cambiare una decisione negativa o rivivere un'esperienza.
Macchina del Tempo: Ultime Scoperte
Due studenti australiani dell'Università del Queensland, sembrerebbero aver trovato un modo per dimostrare che viaggiare nel tempo potrebbe essere più sicuro di quanto non crediamo. Germain Tobar e Fabio Costa, questi i nomi dei due studenti, hanno elaborato un modello matematico che risolverebbe questo storico nodo della fantascienza. Secondo la loro teoria, lo scorrere degli eventi ha una sorta di "resilienza interna", che gli permette di auto-correggersi per evitare contraddizioni logiche.
I due ricercatori hanno dimostrato con formule matematiche che, anche se qualcuno viaggiasse indietro nel tempo per modificare la storia, l'universo troverebbe comunque un modo per mantenere intatta la sequenza degli eventi chiave, facendo sì che i fatti nel loro complesso rimangano coerenti.
Il COVID e il Viaggio nel Tempo
Per spiegare meglio questa idea, Costa ha fatto un esempio molto concreto, legato alla pandemia di COVID-19 che pochi anni fa ha sconvolto il mondo intero. Supponiamo che un viaggiatore temporale torni al 2019 per impedire al cosiddetto paziente zero di contrarre il virus, con l'intenzione di evitare lo scoppio della pandemia. Se riuscisse davvero a impedire l'infezione, verrebbe meno il motivo stesso del suo viaggio: senza pandemia, non ci sarebbe alcuna ragione per tornare indietro e intervenire: un classico paradosso temporale, che suggerirebbe l'impossibilità di viaggiare nel tempo. Ma secondo il modello di Tobar e Costa, il tempo non si lascerebbe manipolare così facilmente. Anche se il paziente zero venisse salvato, il virus troverebbe comunque un altro modo per diffondersi: magari un'altra persona verrebbe infettata, o - perché no? - lo stesso viaggiatore, cercando di prevenire il contagio, finirebbe per diventarne involontariamente il portatore. In altre parole, il tempo "si aggiusta da solo" per evitare che si creino contraddizioni, assicurando che i grandi eventi storici si verifichino comunque, anche se attraverso dinamiche leggermente diverse.
Se la teoria fosse corretta, chiunque riuscisse in futuro a costruire una macchina del tempo potrebbe viaggiare nel passato senza temere di distruggere la realtà con un'azione incauta. Le modifiche locali sono possibili, ma solo fino a un certo punto: la storia tende sempre a riequilibrarsi per garantire coerenza.
Tabella Riassuntiva delle Sfide e Possibilità
| Aspetto | Possibilità | Sfide |
|---|---|---|
| Velocità | Accelerazione di particelle a velocità prossime a quella della luce | Difficoltà nel raggiungere velocità tali per oggetti macroscopici (astronavi) |
| Paradossi | Teorie di linee temporali multiple, auto-correzione degli eventi | Paradosso del nonno e alterazione della causalità |
| Tecnologia | Simulazioni quantistiche, wormhole subatomici | Stabilizzazione e ingrandimento dei wormhole, energia negativa necessaria |
| Direzione | Viaggio nel futuro teoricamente più accessibile | Viaggio nel passato presenta maggiori ostacoli teorici e pratici |