Può sembrare roba uscita dalla trama di un film di Star Trek, ma gli scienziati hanno davvero rilevato una distorsione temporale.
Bene, ma cosa sono le distorsioni temporali e cosa comporta il trovarne una?
Le distorsioni temporali gravitazionali o dilatazione gravitazionale del tempo è l’effetto per cui il tempo scorre a differenti velocità in regioni di diverso potenziale gravitazionale; minore è il potenziale gravitazionale (più vicino al centro di un oggetto massivo, ad es. vicino ad un buco nero), più lentamente scorrono gli orologi.
Albert Einstein in origine, previde questo effetto nella sua teoria della relatività e da allora è stato confermato dalle prove della relatività generale.
Ciò è stato dimostrato osservando che gli orologi atomici a differenti altitudini (e perciò a diverso potenziale gravitazionale) mostrano alla fine tempi differenti. Gli effetti rilevati in tali esperimenti sono estremamente piccoli, con differenze misurate in nanosecondi.
La dilatazione temporale gravitazionale venne descritta per la prima volta da Albert Einstein nel 1907 come una conseguenza della relatività ristretta nelle strutture accelerate di riferimento. Nella relatività generale, è considerata come la differenza nel passaggio di tempo proprio a posizioni diverse come descritte da un tensore metrico di spazio-tempo. L’esistenza della dilatazione temporale gravitazionale venne per la prima volta confermata direttamente dall’esperimento di Pound-Rebka.
In sostanza, per distorsioni temporali si intende un fenomeno che modifica il flusso del tempo, accelerandolo o facendolo scorrere più lentamente.
I fisici conoscono gli effetti del tempo da oltre 100 anni: a dirla tutta, anche in questo momento ci troviamo in una sorta di distorsione temporale.
Nel 1905, Albert Einstein pubblicò la sua teoria della relatività ristretta o speciale, una riformulazione ed estensione delle leggi della meccanica, necessaria per descrivere eventi che avvengono ad alte energie e a velocità prossime a quella della luce, in cui mostrava che spazio e tempo sono percepiti diversamente da osservatori che si muovano l’uno rispetto all’altro.
Due anni dopo, formulò il Principio di Equivalenza con il quale dimostrava che il tempo deve scorrere più lentamente in un campo gravitazionale.
Poi gli ci vollero altri otto anni di studi e sforzi prima che le sue intuizioni riguardo alla gravità potessero concretizzarsi in una teoria coerente, quella sulla relatività generale, che affermava che la gravità è una proprietà della curvatura dello spazio e del tempo, la trama del nostro universo.
L’immediata conseguenza di questa enunciazione è che qualunque cosa che sia provvista di massa deforma lo spazio tempo.
Naturalmente, le cose più grandi e dense, quindi con più massa, deformano maggiormente la trama dello spazio tempo.
Con masse miliardi di volte più grandi del sole, i buchi neri hanno molto peso, il che si traduce in un grande potenziale di distorsione temporale. Avvicinandosi ad un buco nero, la gravità di questo oggetto dovrebbe dilatare il tempo, facendo sì che qualunque evento accada molto più lentamente che per un osservatore esterno.
Cosa sono le distorsioni temporali
Un buco nero, però, non sarebbe una buona macchina del tempo, perché, una volta oltrepassato un certo punto chiamato orizzonte degli eventi, nulla potrebbe tornare indietro, sarebbe, quindi, impossibile fare un viaggio di ritorno.
Neanche la luce riesce a sfuggire all’attrazione, e alla distorsione temporale, di un buco nero.
Anche il Sole e la Terra dilatano il tempo in modo evidente.
Nel 2007, un satellite della NASA, il Gravity Probe B, ha confermato la relatività generale con un’accuratezza del 99% osservando come la Terra distorce lo spazio circostante.
Come ulteriore esempio, chi vive in montagna, invecchia più rapidamente di chi vive al livello del mare, dove la forza di gravità è più forte, e quindi il tempo vi scorre più lentamente. Chiaramente, l’invecchiamento accelerato per chi vive in montagna avviene ad un ritmo assolutamente impercettibile.
La dilatazione del tempo può essere ottenuta anche muovendosi più rapidamente. In base a quanto enuncia la relatività speciale, muoversi molto velocemente causa un rallentamento del tempo, relativamente ad un sistema di riferimento stazionario.
Questa deformazione temporale dovuta alla velocità e alla gravità si manifesta nelle nostre vite quotidiane ogni volta che utilizziamo il GPS sui nostri telefoni per trovare la nostra posizione.
“I satelliti GPS funzionano grazie ad orologi atomici super accurati posizionati su un satellite“, spiega Ken Olum, professore presso l‘Istituto di cosmologia della Tufts University di Medford, nel Massachusetts.
“Gli orologi sui satelliti funzionano a velocità diverse, a seconda di quale sia la distanza dalla Terra, e interagiscono sulle diverse velocità in base al movimento del satellite.” Affinché i GPS possano riportare accuratamente la propria posizione, i satelliti devono tenere conto della relatività generale e della relatività speciale nel calcolo del tempo.
Naturalmente, gli oggetti massicci che deformano lo spazio tempo non sono esattamente il tipo di viaggio nel tempo più considerato dagli autori di fantascienza.
Ma ci sono altri modi per deformare il tempo? Forse, ma non è probabile.
“Il consenso generale è che soluzioni strane che applichino la relatività generale per costruire macchine del tempo, ancorché non esplicitamente vietate, sono quasi certamente impossibili nell’universo reale“, ha detto Benjamin Shlaer, fisico teorico dell’Università di Auckland in Nuova Zelanda alla rivista online Live science. Ci sono, però, alcune opzioni alternative.
L’improbabile opzione numero uno è un wormhole, un ponte teorico in cui la materia e la luce potrebbero passare e che viene creato dalla curvatura dello spazio tempo. Alcune teorie prevedono che questi wormhole esistessero a livello microscopico nell’universo primordiale, ma che probabilmente fossero molto instabili per cui finirono per collassare rapidamente ed oggi non esistono più.
Affinché un wormhole funzioni effettivamente per viaggiare nel tempo, servirebbe l’esistenza di una specie di materia esotica per stabilizzare il wormhole, una forma sconosciuta di materia fondamentalmente diversa da quella che compone tutto ciò che vediamo, che dovrebbe avere massa e pressione negative, qualcosa che gli scienziati non hanno mai visto, né che si aspettano di scoprire prima o poi.
La seconda opzione riguarda le stringhe cosmiche.
Gli archi, o stringhe, cosmici sono ipotetici tubi di energia che, se esistessero, sarebbero estremamente piccoli. La teoria prevede che due stringhe che accelerano l’una con l’altra potrebbero alterare il tempo in modi strani, ad esempio creando curve chiuse nello spazio-tempo che potrebbero agire come macchine del tempo. Sarebbe, però, necessaria una quantità infinita di energia per accelerare queste stringhe quanto basta per ottenere questo effetto.
Se c’è qualche speranza di scoprire materia esotica o distorsioni temporali nel futuro, molto probabilmente verranno trovate attraverso la cosmologia osservativa, che potrebbe fornire nuove scoperte inattese.
“È chiaro che tutte le nostre cosiddette ipotesi sicure su ciò che esiste realmente non sono probabilmente vere se si va ai regimi estremi“, ha concluso Shlaer. “Possiamo sperare di trovare una risposta a queste domande solo nel campo della cosmologia“.
Questo articolo è stato ripubblicato dopo aggiornamenti relativi alla definizione di distrosione spazio-temporale.
