I VIAGGI TEMPORALI

I VIAGGI TEMPORALI

di Barbara Marchand
per Edicolaweb

La teoria degli Universi paralleli è ben lungi dall’essere inconcepibile ed alcuni fisici come
Stephen Hawking addirittura la sostengono. Infatti, Einstein ha dimostrato, grazie ai suoi studi
sulla relatività ristretta, che i viaggi intra-dimensionali sono, in teoria, possibilissimi.

Teoria della relatività ristretta

Fu pubblicata da Einstein nel 1905. Prima di tutto, si regge su un’analisi critica delle nozioni di
spazio e di tempo, resa necessaria dalla contraddizione della meccanica classica e
dell’elettromagnetismo.
Einstein si interrogò sulle nozioni di tempo assoluto e di spazio universale e in particolare sulla
nozione di simultaneità di due eventi che si producono in due luoghi diversi: ciò significa che due
eventi possono prodursi simultaneamente per un osservatore posto in un punto A senza per questo
prodursi per un osservatore posto in un punto A1 in movimento rispetto ad A.
Ecco alcuni dei postulati della relatività ristretta che vale la pena di ricordare:

“Nulla si sposta più rapidamente della velocità della luce e solo i fotoni o altre particelle senza
masse intrinseche possono raggiungerla.”

Non-esistenza del riposo assoluto nell’Universo: Einstein afferma che due osservatori, spostandosi
uno rispettivamente all’altro ad una velocità costante, osservano “leggi della Natura” identiche.
Però, uno degli osservatori può registrare due eventi su stelle lontane come se avessero luogo
simultaneamente, mentre il secondo osservatore constata che un evento è successo prima dell’altro.
Questa divergenza di osservazioni non rappresenta un’obiezione valida per la teoria della
Relatività. Infatti, secondo quest’ultima, la simultaneità non esiste per gli eventi lontani. In
altri termini, è impossibile delineare il momento in cui l’evento ha luogo e senza precisare il
punto in cui si produce. La “distanza” o “l’intervallo” tra due eventi può essere descritto
esattamente combinando gli intervalli di tempo e di spazio, ma non l’uno o l’altro separatamente. Lo
spazio-tempo a quattro dimensioni (tre dimensioni per lo spazio e una per il tempo), nel quale
avvengono tutti gli eventi dell’Universo, viene chiamato “continuum spazio-tempo”. In questo spazio,
il movimento spazio-temporale di un corpo viene descritto con la sua linea universale.

Non vi è tempo assoluto: Non c’è alcuna ragione teorica che lo stesso orologio messo in mano a due
diversi osservatori (che si trovino in luoghi diversi) indichi la stessa ora.

Sappiamo quindi, grazie alla relatività ristretta, che il tempo “rallenta” in un punto di
riferimento in movimento e cioè più un oggetto si sposta velocemente, più il tempo passa lentamente
per esso. Da qui nasce il celebre esempio del “Paradosso dei Gemelli di Langevin”:

“Immaginiamo che Giulio e Aurelio siano due gemelli di 20 anni che vivono sulla Terra. Giulio decide
di imbarcarsi su di un razzo spaziale mentre Aurelio rimane sulla Terra. Immaginiamo ora che Giulio
viaggi ad una velocità ultra-rapida a bordo del suo razzo (diciamo 2/3 della velocità della luce)
Giulio rimane due anni a bordo del razzo che viaggia a questa velocità ultra-rapida e decide di
rientrare sulla Terra. Per lui sono trascorsi due anni e quindi ha allora 22 anni. Quando atterra
rimane stupefatto poiché scopre che suo fratello è diventato un vecchietto. Sulla Terra, sono
trascorse molte decine di anni…”

La parola Paradosso deriva dal ragionamento naif (e falso) che vuole che l’effetto sia simmetrico
(con la scusa che nella relatività, la velocità non ha alcun carattere assoluto), ma ciò ci porta ad
una situazione contraddittoria. Infatti, applicando gli stessi argomenti per suo fratello che
viaggia “rispetto a lui” nello spazio (il fratello si allontana e poi si riavvicina), Giulio
potrebbe concludere che Aurelio, e non se stesso, dovrebbe essere più giovane al momento della
rimpatriata. Avrebbe torto. In realtà, l’avventura non ha niente di simmetrico: è Aurelio che si
muove. Il razzo deve, tra le altre cose, fare inversione per ritornare sulla Terra, manovra che
scatena un cambiamento completo di riferimento (tecnicamente si parla di cambiamento di riferimento
“galileiano”) mentre nulla sconvolgerà la tranquillità di Aurelio sulla Terra. Quindi, diciamo, se
un unico sistema di riferimento (galileiano, cioè in movimento uniforme) basta per localizzare
Aurelio (e possiamo scegliere di vederlo costantemente a riposo), ne occorrono almeno due per
localizzare il razzo di Giulio, uno all’andata, un altro al ritorno (e Giulio deve imperativamente
cambiare sistema di riferimento se vuole rimanere a riposo in ognuno dei riferimenti successivi).

Per spiegare la differenza di età, prendiamo come base, un faro enorme nello spazio di modo che sia
visibile dalla Terra e dal razzo (si potrebbe optare per un pulsar). Consideriamo che in un secondo
trascorso sulla Terra, vi sia un lampo del faro. Notiamo che all’interno del razzo, in 100 secondi
letti sui quadranti, si conteranno non i 100 lampi previsti ma 110. Siccome il faro non ha
modificato il suo ritmo intrinseco solo per via dello spostamento del razzo, ne possiamo concludere
che in senso inverso sono gli orologi che si trovano sul razzo che si sono messi a scandire il tempo
più lentamente: a 110 lampi del faro non corrispondono 110 secondi letti (come sulla Terra) ma
soltanto 100. E cioè, ad un certo lasso di tempo nel razzo misurato con gli apparecchi a bordo (100
secondi) corrisponde un tempo terrestre più lungo (110 secondi).
Torniamo all’orologio che sostituisce il faro: Giulio e Aurelio hanno naturalmente contato lo stesso
numero di lampi. Come mai quindi Giulio si ritrova più giovane di Aurelio? Semplicemente perché ha
visto l’oggetto pulsare più rapidamente in un lasso di tempo più breve.
Questo compensa quello.

Questa teoria fu completata nel 1916 con la “Teoria della relatività generale”. Questa ci insegna
che lo spazio-tempo che comprende le tre dimensioni di spazio più una quarta, quella del tempo, è
curvo vicino ad una massa e che il movimento di una particella vicino a questa massa si effettua
secondo la via più corta in quel spazio-tempo.

E manipolando le teorie della relatività, notiamo che è teoricamente possibile trovare oggetti
abbastanza pesanti e densi per poter praticare un buco nello spazio-tempo. Così si formerebbero i
“buchi neri”, chiamati anche “singolarità”, che renderebbero possibile il viaggio in più realtà
alternative.

Formazione di un buco nero

Nel corso della sua esistenza, una stella sprigiona energia grazie alla fusione termonucleare
creando una pressione sufficiente per compensare gli effetti della gravitazione. Quando il suo
combustibile è esaurito, questa pressione diminuisce e la stella comincia a precipitare su se
stessa. Quando una stella è massiccia (circa 10 volte la massa del sole) il crollo è radicale, la
densità diventa gigantesca e il campo gravitazionale trattiene i fotoni (ciò spiega perché non
possiamo vedere un buco nero e ciò spiega anche probabilmente il nome stesso). Però, possono
comunque essere rilevati grazie ai loro effetti secondari se appartengono ad un sistema composto da
più stelle o grazie all’azione del loro campo di gravitazione sulle stelle vicine (ce ne sarebbe
d’altronde certamente uno al centro della nostra galassia).

Secondo il fisico britannico Stephen Hawking numerosi “buchi neri” sarebbero apparsi durante la
formazione dell’Universo. Se ciò fosse, la maggior parte di questi buchi neri è troppo lontana per
poter formare dischi di concrescenza rilevabili. Eppure rappresenterebbero una porzione
significativa della massa totale dell’Universo. Hawking è arrivato anche alla conclusione che i
buchi neri formino dei “corridoi di scarico” verso altri universi distinti dal nostro.
Albert Einstein e Nathan Rosen pensarono che alcuni buchi neri (o pozzi gravitazionali) potessero
sbucare su un altro pozzo simmetrico chiamato “fontana bianca”. Questo passaggio viene chiamato
“Wormhole” oppure Ponte Einstein-Rosen-Podolski (chiamato più semplicemente “Ponte Einstein-Rosen”).
Le fontane bianche sfocerebbero in un punto dello spazio e del tempo completamente diverso dal punto
di entrata nel buco nero.

Gli Universi Paralleli

La loro esistenza è provata in fisica quantistica di cui il concetto principale è il seguente:
Non si può conoscere simultaneamente la posizione e la velocità di una particella. È quello che
viene chiamato: “Principio di Incertezza di Heisenberg”.
La creazione degli Universi Paralleli può essere spiegata con l’ottimo esempio del gatto di
Schrödinger:

“Immaginiamo un gatto rinchiuso in una stanza senza finestre. All’interno di questa stanza si trova
una capsula di cianuro pronta ad essere frantumata da un martello. Immaginiamo che il movimento del
martello (che romperebbe la capsula) sia scatenato da un fotone, semplice particella di luce
proiettata verso uno specchio semi-trasparente. Tale specchio lascia passare il fotone una volta su
due. Se la particella attraversa lo specchio, il meccanismo si scatena e se si riflette sullo
specchio, non capita nulla. La probabilità che uno dei due eventi si produca è dunque di ½. C’è
dunque una probabilità su due che il gatto muoia.
Laddove le cose si complicano è che in fisica quantistica una particella si unisce non solo ad
un’altra particella ma anche ad un’onda. Quest’onda si spande nello spazio come le onde alla
superficie dell’acqua quando vi si getta un sasso. Il fotone indica anche un’onda e il suo aspetto
ondulatorio gli conferisce la proprietà di trovarsi in molteplici punti nello stesso momento. Il
fotone ha dunque la capacità di attraversare lo specchio e nello stesso momento di rimbalzarvi. Le
due possibilità coesistono e siccome il destino del gatto si trova intimamente legato
all’atteggiamento del fotone, ne deduciamo che il gatto è contemporaneamente morto (poiché il fotone
attraversa lo specchio) e vivo (poiché vi rimbalza sopra).”

Ma naturalmente, una tale situazione è inimmaginabile e fisicamente impossibile, la soluzione è la
seguente:

Ad ogni istante in cui una particella può assumere numerosi stati simultaneamente, si vengono a
creare universi corrispondenti ai diversi stati possibili. Esisterebbe quindi un universo in cui il
gatto è morto e un altro in cui il gatto è vivo e l’universo dal quale si osserva ciò sarebbe scelto
aleatoriamente.

Ma non è possibile vedere questi universi e ancor meno possibile viaggiarci dentro. Questi universi
paralleli non hanno probabilmente le stesse leggi fisiche del nostro. Si può quindi immaginare un
universo nel quale la freccia del tempo non punti verso il futuro ma verso il passato, oppure un
universo a 30 dimensioni. Ma alcuni fisici affermano che è possibile che si vengano a creare in
certi punti dell’universo altri universi a partire da buchi neri, in questo caso perché non
viaggiare in un “wormhole”?
Per l’unica buona ragione che esistono 2 problemi fondamentali:

Il primo problema che incontreremmo per utilizzare il “Ponte Einstein-Rosen” sarebbe già quello di
trovarlo. In effetti, anche se esiste, è solo su scala microscopica e rimarrebbe stabile solo per
meno di 35 secondi.

Eppure nel 1985, Kip Thorne dimostrò che l’unico modo di preservare la stabilità strutturale di un
buco nero sarebbe quello di tappezzarlo con un materiale anti-gravitazionale, che produrrebbe un
campo anti-gravitazionale. Nel 1996, questo esperimento è stato messo in evidenza sperimentalmente.
Si chiama “Effetto Casimir”: se imponiamo un forte campo elettrico fra due piastre separate dal
vuoto, il campo impone al vuoto una tensione tale che lo obbliga a fluttuare finché faccia nascere
degli elettroni, il che vuol dire estrarre energia dal vuoto e per di più solo negativa.

Il secondo problema è di poter entrare in tutta sicurezza nel buco nero (senza essere attratti verso
la singolarità di densità infinita ed essere così letteralmente stritolati).

Nel 1963, Roy Kerr trovò la soluzione del problema: affermò che i buchi neri girano intorno ad un
asse centrale (come un ciclone): ciò permette di definire un punto dal quale è possibile entrare in
tutta sicurezza, poiché questo punto sarebbe privo di qualsiasi forza gravitazionale.
Infine, anche se Quinn Mallory si rifiuta di ammetterlo, i “wormhole” potrebbero non solo farci
viaggiare verso universi paralleli ma anche “attraverso il tempo” (assolutamente NON contraddittorio
quando sappiamo che il tempo e lo spazio sono intimamente legati).

I Viaggi nel Tempo

Se l’imbocco di un buco nero è immobile rispetto a noi e se l’uscita (La Fontana di Luce) si sposta
ad una velocità vicina a quella della luce, il fenomeno della “dilatazione del tempo” previsto da
Einstein, avrà una conseguenza sorprendente: il tempo scorrerà diversamente all’ingresso e
all’uscita del tunnel.
Se pensiamo che la Fontana Bianca si sposta a 99,99% della velocità della luce, quando all’ingresso
saranno trascorse 48 ore, all’uscita saranno trascorsi solo 28 minuti. Un viaggiatore, entrando nel
tunnel 48 ore dopo la sua creazione, farà un viaggio nel tempo di 47 ore e 32 minuti!

Il dominio della costruzione dei buchi neri permetterebbe di scegliere il momento dell’uscita nel
passato.

Prima di entrare nei dettagli dei paradossi messi in luce dal viaggio nel tempo, è importante farsi
una domanda terribile:
“Perché i nostri posteri che dominano certamente questa tecnologia non ci fanno visita?”
La risposta è più semplice di quanto sembri.
L’anello temporale deve essere creato prima di essere utilizzato. Se un geniale inventore crea un
buco nero il 1° gennaio 2004, l’ingresso e l’uscita inizieranno la loro esistenza in quel momento.
L’ingresso evolverà normalmente e l’uscita sarà fissa nel tempo per quanto le si comunichi la
velocità della luce. L’inventore non potrà mai tornare prima della data della creazione.

È arrivato il momento di trovare una risposta ai due paradossi che seguono e che vietano logicamente
ogni possibilità di viaggio nel tempo:

Il Paradosso del Nonno: Sarebbe più che possibile che il nostro inventore vedesse sopragiungere il
suo nipotino alcuni secondi dopo aver creato il tunnel. Immaginiamo che quest’ultimo uccida
casualmente il nostro inventore, quest’ultimo non ha ancora figli. Con quell’atto, il figlio non
nasce, allora come potrebbe uccidere il suo avo…?!

Il Paradosso dello Scrittore: Se invece di uccidere suo Nonno il nostro, proveniente dal futuro,
regalasse al nostro inventore un libro che lo renderà celebre. L’uomo, non avendo mai scritto
alcunché, diverrà celebre semplicemente copiando quel libro. Non sarà quindi creato ma solo
ricopiato.

Accettare la possibilità di tali viaggi corrisponde a negare i principi di causalità e di coerenza
logica. In poche parole, o la fisica spiega questi paradossi oppure dobbiamo rinunciare ai viaggi
nel passato.
Per rispondere a questi paradossi, numerosi scienziati che utilizzano le proprietà che sono della
meccanica quantistica, ammettono l’esistenza degli Universi Paralleli.
Siamo quindi autorizzati a pensare che il viaggio nel tempo si possa fare in un mondo parallelo. E
così risolviamo i paradossi.
Il nipotino che risale il tempo si ritrova di fronte al Nonno che vive in un Universo che non è il
suo. Non nasce in quell’universo ma nel Suo. E così per il libro. Sarà stato copiato in un universo
e creato in un altro: l’atto della creazione avrà avuto luogo almeno in un universo.

Tutto questo vale a dire che per accettare l’ipotesi del viaggio nel tempo occorre ammettere
l’esistenza di una molteplicità di Universi…