Paul Davies e la sua macchina del tempo

Oggi parliamo di un personaggio speciale, uno dei tanti che ama la fisica quantistica, i paradossi e inevitabilmente i viaggi nel tempo. Quante volte saremmo voluti tornare indietro o avanti nel tempo e ci siamo chiesti quale fosse il mezzo per farlo?

Con quest’articolo che ho letto online, non riusciremo certo ad andare indietro nel tempo ma forse un bel viaggio nel futuro riusciremo a farlo.

Paul Davies è noto in tutto il mondo per le sue ricerche nel campo dei buchi neri, della cosmologia e della teoria quantistica, probabilmente il fisico più famoso dopo Stephen Hawking. Ha insegnato nelle università di Londra, Cambridge, Newcastle e Adelaide. Ha scritto, tra l’altro: L’universo che fugge (1979), Universi possibili (1981), Dio e la nuova fisica (1984), Sull’orlo dell’infinito (1985), Superforza (1986), Il cosmo intelligente (1989), La mente di Dio (1993), I misteri del tempo (1996, premio Rhone-Poulenc), Da dove viene la vita (2000). Nel 1995 ha vinto il prestigioso Premio Templeton; e di recente è stato insignito della Medaglia Kelvin da parte dell’UK Institute of Physics e del Faraday Award della Royal Society.

Paul Davies: “Viaggiare nel tempo è possibile e sappiamo come farlo“.

In Australia lo scienziato inglese ha ideato la prima macchina del tempo, e ha scritto come costruirla nel suo ultimo libro. La macchina non è ancora stata realizzata, perché ci sono prima da risolvere un po’ di problemi tecnici e politici, ma il progetto è già pronto. Anche gran parte dei pezzi che la compongono esistono già, sparsi nei più avanzati laboratori di ricerca di tutto il mondo.
Camicia a quadretti con le maniche corte, capelli e baffi ben curati, faccia rassicurante e inequivocabilmente inglese, Paul Davies parla dei viaggi nel tempo come di un’opportunità che non abbiamo ancora sfruttato per pigrizia, come se la macchina fosse già pronta a far partire i primi “temponauti”. Il punto di partenza è il concetto che il tempo è una dimensione variabile, come lo sono le tre spaziali.
Si tratta dell’idea centrale della Teoria della Relatività, formulata da Einstein nel 1905, per questo, secondo Davies, abbiamo in mano addirittura da quasi un secolo, la formula per viaggiare nel tempo.

“La Teoria della Relatività ci fornisce ben due metodi per viaggiare nel futuro. Il primo è muoversi ad alta velocità, sfruttando la distorsione del tempo dovuta al moto, prevista dalla Relatività ristretta. Se avessimo un’astronave che viaggiasse al 99,99999 per cento della velocità della luce, potremmo raggiungere l’anno 3000 in meno di sei mesi”. Questo tipo di viaggio è una conseguenza della Relatività, che ha a che fare con il celebre paradosso dei gemelli, una conseguenza poco intuitiva della teoria einsteiniana. Uno di due gemelli, Castore, parte per un viaggio spaziale a una velocità vicina a quella della luce, il fratello Polluce resta a casa. Castore raggiunge la sua meta, distante dieci anni luce, e torna subito indietro con la stessa velocità. Per Polluce, che è rimasto a Terra, sono passati poco più di venti anni, tanto, infatti, ha impiegato il fratello a percorrere venti anni luce a una velocità vicinissima a quella della luce. Per Castore invece, che era in viaggio, il tempo è trascorso molto più lentamente. La Relatività, infatti, ci dice che aumentando la velocità, il tempo rallenta. Per Castore sono passati solo tre anni, quindi, quando torna a Terra, si ritrova ad aver fatto un salto di diciassette anni nel futuro.

Non c’è nulla che vieti di viaggiare alla velocità della luce esiste solo un problema di costi. Per accelerare un carico di 10 tonnellate al 99,9 per cento della velocità della luce sono necessari dieci miliardi di miliardi di joule, una quantità di energia equivalente all’intera produzione energetica dell’umanità di diversi mesi”. Avvicinarsi ulteriormente ai 300 mila chilometri al secondo della luce diventa ancora più costoso. Non è escluso che ci si riesca. Esistono nello spazio fonti di energia illimitate che basterebbero decidere di sfruttare. In realtà si tratta di un problema politico: decidere di investire nella ricerca e sviluppo delle tecnologie per sfruttare le fonti energetiche che abbondano nello spazio. Ma c’è un altro problema. I viaggi nel tempo fatti con il sistema dell’alta velocità possono solo andare nel futuro, e non tornare indietro. Infatti, se la nostra superastronave una volta arrivata nel tremila rifacesse il viaggio a ritroso, otterrebbe solo di fare un ulteriore salto nel futuro terrestre. Questo perché il salto nel tempo non è dato dalla direzione del moto, ma solo dalla velocità cui si viaggia.

Un altro metodo è suggerito dalla Relatività generale, formulata da Einstein nel 1908, che estende la Relatività ristretta e include gli effetti della gravità sullo spazio-tempo. La sorprendente conclusione di questa teoria è che la gravità rallenta il tempo. E noi possiamo verificarlo. Per esempio, la forza gravitazionale della Terra rallenta gli orologi di un microsecondo ogni trecento anni. Nel 1976 i fisici Robert Vessot e Martin Levine lanciarono nello spazio con un razzo un orologio e videro che questo guadagnò un decimo di microsecondo rispetto a orologi uguali rimasti sulla Terra. Per spostarsi nel futuro, basterebbe sfruttare campi gravitazionali molto più intensi di quello terrestre, come quelli esercitati dalle stelle di neutroni. Sono stelle che, avendo esaurito il combustibile, si contraggono a causa della loro massa riducendosi a una piccolissima frazione del volume originario, ma mantengono una massa elevatissima; alcune di esse sono poco più grandi di una nostra città, ma hanno una massa superiore a quella del Sole. La loro gravità è talmente elevata che i loro atomi sono ridotti a una poltiglia di neutroni. Una gravità tanto forte provoca sugli orologi una distorsione temporale molto più percettibile di quella della gravità terrestre: sette anni su una stella di neutroni corrisponderebbero a dieci sulla Terra. Basterebbe quindi raggiungere con la nostra astronave una stella di neutroni (per esempio quella che si trova nella Nebulosa del Granchio) per compiere un consistente balzo in avanti nel tempo. Il problema è costruire un mezzo capace di resistere alle condizioni proibitive presenti in prossimità di una stella di neutroni. E anche in questo caso non potremmo comunque tornare indietro dal futuro”.

“La Relatività consente anche il viaggio nel passato. Per la Relatività generale, infatti, lo spazio-tempo può essere curvato fino al punto di riconnettersi con se stesso, e quindi creare “curve chiuse” sia nello spazio sia nel tempo. Il primo a tracciare curve temporali chiuse fu un amico di Einstein, il grande logico e matematico austriaco Kurt Gödel. Gödel risolvendo le equazioni della Relatività che descrivono i campi gravitazionali, scoprì che nello spazio era possibile trovare orbite che si avvolgono a spirale in un universo in rotazione. La sua soluzione presupponeva però che l’universo fosse in rotazione, mentre oggi si ritiene che l’universo non ruoti. Tuttavia, ha il merito di dimostrare che la Teoria della Relatività non esclude che una particella di materia, e quindi in teoria anche un essere umano, possa raggiungere il passato e tornare indietro dal futuro”.

Kurt Gödel: “Effettuando un percorso di andata e ritorno a bordo di un’astronave lungo una rotta sufficientemente ampia, è possibile viaggiare in qualunque regione del passato, presente e futuro e tornare indietro”.

“La rotazione di Gödel non è l’unico modo per fare visita ai nostri nonni. Una delle idee più recenti è il wormhole (cunicolo di tarlo), termine coniato dall’astrofisico americano John Wheeler, che ha anche battezzato i buchi neri. Un wormhole è una “scorciatoia” nella struttura dello spazio che permette di collegare due punti molto distanti, prima che la luce abbia avuto la possibilità di arrivarci, e quindi è un modo per andare indietro nel tempo attraverso una scorciatoia nello spazio”. La velocità della luce, infatti, è un limite invalicabile. Niente, neppure le informazioni, possono muoversi più velocemente. Quindi se noi riuscissimo ad arrivare in un posto prima che siano arrivate le notizie del nostro punto di partenza compiremmo un viaggio a ritroso nel tempo. Perché dopo un po’ che siamo arrivati saremmo raggiunti dal nostro passato, o se si preferisce, ci raggiungerebbero le informazioni del tempo in cui siamo partiti. Ma come facciamo a raggiungere un punto prima delle informazioni, se queste viaggiano alla velocità della luce? Prendiamo una scorciatoia che la luce non conosce e percorriamo meno strada. I wormhole sono proprio questo: scorciatoie tra due punti dell’universo che la luce non percorre.

La possibilità di visitare il passato crea veri paradossi, affascinanti e apparentemente impossibili da risolvere. Pensiamo ad esempio a un viaggiatore che torna nel passato e uccide sua madre ancora bambina. Come sarebbe potuto avvenire l’omicidio? Se uccidi tua madre prima che ti metta al mondo, tu non esisti e di conseguenza non esistono anche le conseguenti azioni come l’omicidio in questione. I paradossi mettono in crisi il concetto di causalità, cioè le relazioni tra causa ed effetto, e quindi la scienza. Stephen Hawking ha messo una toppa al problema con la sua “congettura della protezione cronologica”: la natura troverà sempre il modo per impedire i viaggi nel passato. Paul Davies invece accetta che eventi successivi possano influire su eventi precedenti, ma postula che le linee temporali si possano chiudere solo tra eventi che non creino problemi di causalità. Un esempio è quello di un ricco signore la cui fortuna deriva da un benefattore che aiutò la sua bisnonna un secolo prima. Con la macchina del tempo parte per scoprire chi è il benefattore. Una volta incontrata la bisnonna, le rivela la propria identità di viaggiatore del tempo e le mostra un giornale che ha portato dal futuro. La bisnonna legge il listino della borsa e investe di conseguenza. Gli investimenti sono l’origine della fortuna del ricco signore, che scopre così di essere il benefattore di se stesso. Questo per Davies non è problematico.
Quello del viaggiatore che uccide sua madre invece è irrisolvibile, quindi nessuno può uccidere un suo antenato. David Deutsch, esperto di viaggi nel tempo, risolve i paradossi con le leggi della fisica quantistica. Nel mondo subatomico regna l’indeterminazione quantistica: un elettrone che urta un protone può deviare verso sinistra o verso destra senza una regola. Secondo alcuni fisici l’indeterminatezza si risolve con la moltiplicazione degli universi.
Ogni volta che un elettrone va a destra si forma un nuovo universo con un elettrone che va a sinistra. Per Vetuschi i paradossi si risolvono allo stesso modo: se un viaggiatore del passato interferisce con la storia, l’universo si biforca in due o più rami, e la madre uccisa va a finire in un universo parallelo, non in quello da cui lui proviene.

Per oggi è tutto, prossimamente scoprirete con il nuovo articolo: “Come si costruisce una macchina del tempo?“. vi aspetto e per qualsiasi idea collaborazione o informazione o commento scrivetemi, sono sempre a disposizione. Ciao.

Antonio Cesario