Il signore del tempo e altri viaggiatori: la fisica del viaggio nel tempo

La teoria della relatività generale di Einstein consente "curve temporali chiuse" in cui una particella può ritornare allo stesso evento spazio-temporale da cui ha avuto origine. Viaggiando lungo una tale curva, tutto sembra a posto. Ma per gli osservatori esterni, qualcosa o qualcuno sembra semplicemente entrare e uscire dall'esistenza.

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Nel 1963, un extraterrestre con la sua macchina del tempo fece breccia sugli schermi televisivi britannici dal canale della BBC al ritmo di una melodia a tema elettronico deliziosamente inquietante.

Doctor Who era nato. L’eccentrico signore del tempo della pluridecennale serie da allora ha continuato a saltare tra passato e futuro nel suo TARDIS (Tempo e dimensione relativa nello spazio). Rigenerato 13 volte da altrettanti nuovi interpreti, compreso il dottore corrente, interpretato da una donna, Jodie Whittaker, il Dottore è ormai un personaggio conosciuto e popolare.

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L’atmosfera di “Doctor Who” è leggera ed il viaggio nel tempo in questa serie televisiva è vissuto quasi con allegria, senza tante spiegazioni ma, in gran parte della fantascienza le possibilità del viaggio nel tempo sono prese più sul serio: nei racconti, romanzi o film che ne parlano, l’autore tenta di costruire un insieme coerente di regole.

Questo perché una volta che si consente la capacità di cambiare passato o futuro, nel mondo reale o nella finzione, tutto sembra possibile. Per più di un secolo, i viaggi nel tempo sono stati una vena ricca per gli scrittori di fantascienza e anche per alcuni scienziati.

Il racconto di Robert HeinleinTutti i miei zombi” è noto per la sua logica interna rigorosa: tutti i personaggi principali sono lo stesso individuo in momenti diversi della sua vita soggettiva.

Il personaggio viaggia avanti e indietro nel tempo, cambiando sesso e finendo per diventare entrambi i suoi genitori.

In un certo senso, la storia è completamente auto-coerente: causa ed effetto sembrano essere preservati, dal punto di vista del protagonista; la vita progredisce, sebbene con cambiamenti sessuali fantascientifici e viaggi nel tempo. Ma qualcosa – cioè qualcuno – è stato creato dal nulla, apparentemente violando le leggi locali della fisica (e della biologia).

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Sorprendentemente, questo tipo di viaggio nel tempo non è ovviamente vietato dalle leggi della fisica.

La teoria della relatività generale di Einstein consente “curve temporali chiuse” in cui una particella può ritornare allo stesso evento spazio-temporale da cui ha avuto origine.

Viaggiando lungo una tale curva, tutto sembra a posto. Ma per gli osservatori esterni, qualcosa o qualcuno sembra semplicemente entrare e uscire dall’esistenza.

Ciò mette i fisici molto a disagio, quindi il fisico teorico Igor Novikov ha proposto un “principio di auto-coerenza” in cui è possibile viaggiare nel tempo.

Un viaggio del genere deve essere privo di paradossi e avere un’unica, coerente visione tridimensionale dello spazio e del tempo: il viaggio nel passato può avvenire solo se si è verificato nel passato dell’Universo!

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Matematicamente, perderemmo la capacità di fare previsioni in un tale Universo, o parti di esso: non abbiamo abbastanza informazioni sul futuro per sapere se un viaggiatore nel tempo emergerà nel presente (anche questo mette i fisici molto a disagio).

La serie televisiva americana Lost ha codificato il principio di autoconsistenza come “Qualunque cosa sia accaduta, è accaduta“: nulla può cambiare il passato. Il film del 1995 “L’esercito delle 12 scimmie (o il suo progenitore del 1962 La Jetée) gioca allo stesso modo con la cronologia di un singolo evento: un personaggio libera un virus apocalittico e avvia lo stesso futuro da cui era stato rimandato indietro nel tempo per impedire che il virus venisse liberato.

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Ma forse il viaggio nel tempo può avvenire in altri modi; forse, dopo tutto, è possibile cambiare il passato. L’episodio di Star Trek “City on the Edge of Forever” porta il dottor McCoy a viaggiare indietro nel tempo verso l’America dell’era della depressione. Lì salva la vita di una donna, modificando il futuro al punto che l’Enterprise non verrà mai costruita.

Così Kirk e Spock viaggiano indietro nel tempo e cambiano il passato, per salvare il presente, al prezzo di lasciare morire la donna di cui Kirk si era nel frattempo innamorato.

Nel romanzo di fantascienza del 2009 di Charles StrossPalinsesto” (molto influenzato da La fine dell’eternità di Isaac Asimov e dalle pessime visioni cosmiche del pioniere fantascientifico degli anni ’30 Olaf Stapledon), ogni intervento nel passato modifica il presente e il futuro.

In questo scenario, quando uccidi un tuo antenato, il futuro cambia in uno in cui non sei mai nato. Quindi non sei mai tornato indietro nel tempo, quindi non hai ucciso il tuo antenato, quindi sei nato, quindi sei stato in grado di viaggiare attraverso il tempo, quindi hai ucciso il tuo antenato, E così via, in un loop infinito…

Stross esalta questo concetto: l’iniziazione alla sua Stasi, una sorta di polizia del tempo, consiste proprio nel tornare indietro, nel passato, e uccidere il proprio nonno.

un motivo per cambiare il passato può essere quello di rendere il mondo di oggi un posto migliore sbarazzandosi di alcuni dei suoi abitanti più malvagi del passato – il racconto Wikihistory (go.nature.com/txib8y) di Desmond Warzel è la versione più divertente di questo: i neofiti che viaggiano nel tempo continuano a uccidere Hitler, quindi i guru devono tornare indietro e sistemare il passato ogni volta.

O, forse, ogni nuovo intervento crea un nuovo universo che diverge dal nostro, come nella interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica (essa stessa una ricca fonte di idee scientifiche e fantascientifiche).

In effetti, sembra che comprendere la possibile (o impossibile) fisica del viaggio nel tempo richiederà una piena comprensione della “teoria del tutto”, sposando la relatività generale e la meccanica quantistica.

In qualsiasi scenario, sembra impossibile viaggiare nel tempo senza creare paradossi o violazioni delle leggi fisiche.

Per questo, alcuni fisici hanno teorizzato che un corollario delle leggi fondamentali potrebbe essere che il viaggio nel tempo è effettivamente impossibile.

In alcune versioni del principio, ogni macchina del tempo viene censurata, nascosta all’interno di un buco nero che si forma come effetto collaterale alla sua creazione, murata dal resto dell’Universo da un orizzonte degli eventi.

Stephen Hawking ne escogitò una versione più forte, la “congettura della protezione della cronologia“: le leggi della fisica, relativistica e quantistica-meccanica, cospirano per prevenire la costruzione di macchine del tempo.

Alcuni adottano un approccio più sfumato, anche se meno fisicamente plausibile. Il libro di Stephen King22/11/63″ è basato sui tentativi di cambiare la storia del giorno in cui il presidente John F. Kennedy è stato ucciso. “Esiste una specie di regola che esprimeresti come rapporto“, ha detto King alla rivista Wired

Maggiore è il potenziale di un determinato evento per cambiare il futuro, tanto più difficile sarà cambiare tale evento”. Ma non tutti i viaggi di tempo immaginario devono coinvolgere corpi materiali e il problema della causalità. In Slaughterhouse-Five di Kurt Vonnegut, è la coscienza di Billy Pilgrim che è “svenuto nel tempo” e viaggia tra lo stato di New York, il pianeta Tralfamadore e la città di Dresda.

Più di un secolo fa, gli scrittori utilizzavano già i viaggi nel tempo per fini drammatici. Il romanzo di Mark TwainA Connecticut Yankee in King Arthur’s Court” infastidisce i tecnofili americani degli anni ottanta del 1800 tanto quanto gli inglesi del primo medioevo nel cui mondo entra. 

E “The Time Machine” di HG Wells è una polemica sulla stratificazione sociale della Gran Bretagna tardo-vittoriana, redatta attraverso una serie di dimensioni extra che influenzerà la fusione relativistica di Einstein di spazio e tempo nei decenni successivi.

Nel 1899, il drammaturgo Alfred Jarry inserì le idee di Wells sul viaggio nel tempo parte della sua assurda “patafisica”, nel suo opuscolo Commentario e Istruzioni per la costruzione pratica della macchina del tempo.

E poi, naturalmente, c’è il signore del tempo stesso. I paradossi raramente disturbano il dottore. Il viaggio nel tempo serve principalmente come dispositivo per la trama che gli consente di visitare gli umani in diverse circostanze, dal passato riconoscibile al lontano futuro, sconfiggendo i suoi nemici ancora e ancora.

Più recentemente, tuttavia, lo spettacolo ha tentato una sorta di continuità inter-temporale, anche quando ciò significa cambiare retroattivamente il passato e il futuro per riportare indietro i suoi nemici, i Dalek.

I creatori di Doctor Who sono molto laschi sulla precisione scientifica (o pseudoscientifica) ma hanno anche ispirato milioni di persone a meditare su profonde domande sulla natura dello spazio e del tempo e sui nostri movimenti attraverso di essi.