È un classico tropo della fantascienza: un viaggiatore del tempo torna indietro nel tempo e provoca un cambiamento nella storia che ha effetti disastrosi sul presente o addirittura minaccia la sua stessa esistenza.
Se questi cambiamenti mettono a repentaglio la sua capacità di viaggiare indietro nel tempo, allora sicuramente il viaggiatore non può apportare quel cambiamento al tempo, giusto? Ma, in quel caso, potrebbe tornare indietro nel tempo, quindi, potrebbe apportare di nuovo quei cambiamenti… e così via.
Questa è l’essenza di una trappola chiamata “paradosso del nonno“, un’idea che è stata utilizzata con grande efficacia in libri, film e programmi TV, dal racconto di Ray Bradbury “A Sound of Thunder” a Futurama, fino a Ritorno al futuro. E per quanto questo concetto sia divertente nella fantascienza, è anche qualcosa a cui i fisici e i filosofi reali stanno riflettendo intensamente.
“L’argomento funziona in questo modo: se tornassi indietro nel tempo a prima che tuo nonno avesse avuto figli e lo uccidessi, tu non saresti mai nato“, spiega Tim Maudlin, un filosofo della scienza che indaga i fondamenti metafisici della fisica. “Se ciò accadesse, allora uno dei tuoi genitori non sarebbe nato, quindi tu non saresti nato, quindi non ci saresti tu a tornare indietro nel tempo. Contraddizione“.
Questo problema nasce dal rischio che il viaggio nel tempo presenterebbe a una delle idee più conservate in fisica: la causalità, l’idea che la causa deve procedere all’effetto in tutte le circostanze.
“Il paradosso del nonno è solitamente presentato come una reductio ad absurdum, o una confutazione dell’idea che il viaggio nel tempo sia possibile“, dice Maudlin. “Quindi l’ipotesi deve essere impossibile per il paradosso del nonno; il viaggio nel tempo – o la causalità inversa – non è possibile”.
Sebbene alla fine non pensi che viaggiare indietro nel tempo sia possibile, Maudlin ritiene che il paradosso del nonno non dovrebbe impedire il viaggio nel tempo in sé e per sé. Invece, il paradosso impedisce solo quali azioni possono essere condotte in un viaggio nel tempo.
“Il paradosso del nonno non dimostra che non puoi tornare indietro nel tempo, dimostra solo che non puoi tornare indietro nel tempo e uccidere tuo nonno“, dice. “Non ci sarebbe nulla di logicamente sbagliato nel tornare indietro nel tempo e, diciamo, dire ‘Ciao’ a tuo nonno“.
I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno un’idea di come si potrebbe prevenire la violazione della causalità.
Il viaggio nel tempo che protegge il nonno
Seth Lloyd, professore di ingegneria meccanica al Massachusetts Institute of Technology e autodefinito “meccanico quantistico“, conduce ricerche da oltre un decennio che suggeriscono un modo per tornare indietro nel tempo ed evitare del tutto il paradosso del nonno.
Ciò coinvolge la fisica delle curve timelike chiuse (CTC), percorsi attraverso il tempo e lo spazio che ritornano al loro punto di partenza, che sono consentiti dalla relatività generale: la teoria della gravità di Albert Einstein e l’effetto che la massa ha sullo spazio e sul tempo, o la singola entità dello spaziotempo.
Esistono diversi tipi di modelli CTC, che Lloyd illustra con esempi tratti dalla narrativa popolare.
“Ci sono fondamentalmente due diversi possibili tipi di modelli per i CTC. In uno – che chiamiamo, immaginativamente, Tipo I – il viaggiatore del tempo può intervenire per cambiare il passato come lo ricorda, a quel punto entra in un diverso ramo quantistico dell’universo - come in Ritorno al futuro, Hot Tub Time Macchina e altri racconti sui viaggi nel tempo“, spiega. “In tali teorie di tipo I sul viaggio nel tempo, è perfettamente possibile che il viaggiatore del tempo uccida suo nonno“.
“Nelle teorie di tipo II, il viaggiatore del tempo non può cambiare il passato, non importa quanto ci provi“, dice Lloyd. “Esempi di narrazioni di viaggio nel tempo di tipo II includono Harry Potter e il prigioniero di Azkaban e il film di Terry Gilliam, L’esercito delle dodici scimmie“.
Lloyd e il suo team hanno iniziato a esplorare una versione di CTC di tipo II che combina i concetti di teletrasporto quantistico con la post-selezione, il fattore in un calcolo che consente di accettare determinati risultati mentre altri vengono rifiutati.
“Il teletrasporto quantistico è un processo in cui un sistema quantistico si smaterializza qui e poi si rimaterializza da qualche altra parte sulla base del fenomeno quantistico controintuitivo dell’entanglement [l’idea che due o più particelle possano essere collegate in modo tale che un cambiamento in una provochi istantaneamente un cambiamento nell’altro, non importa quanto siano distanti]“, dice Lloyd. “Nella teoria quantistica delle CTC che abbiamo sviluppato, il viaggio attraverso la curva temporale chiusa è strettamente correlato al teletrasporto “.
La meccanica quantistica ha aggiunto che l’aggiunta della post-selezione alla misurazione quantistica rende il processo deterministico piuttosto che probabilistico e vieta efficacemente eventi che si rivelerebbero paradossali.
Lloyd ha iniziato a testare questa idea sviluppando una macchina del tempo “in linea di principio“, una simulazione quantistica che invia effettivamente un fotone indietro di alcuni miliardesimi di secondo nel tempo per fargli tentare di “uccidere” il suo sé precedente.
I risultati hanno mostrato che più un fotone si avvicina a fare qualcosa di autoinconsistente, più frequentemente l’esperimento fallisce. I risultati di Lloyd potrebbero suggerire che il viaggio nel tempo potrebbe funzionare allo stesso modo: qualsiasi gita che porterebbe a un paradosso viene annullata preventivamente.
La fisica quantistica potrebbe fornire una via d’uscita al paradosso del nonno?
La fisica quantistica potrebbe fornire una via d’uscita al paradosso del nonno. Una particolare interpretazione della meccanica quantistica – L’interpretazione a Molti Mondi di Hugh Everett – suggerisce che per ogni possibilità quantistica che esiste, emerge un mondo separato e distinto.
Il fisico David Deutsch, un pioniere dell’informatica quantistica, ha immaginato l’idea a molti mondi nel caso del viaggio nel tempo. Ha immaginato una particella che viaggia lungo un ciclo CTC attraverso il tempo in una sovrapposizione quantistica , un fenomeno che esiste nella fisica quantistica che consente a un sistema di esistere in più stati, potenzialmente contraddittori, contemporaneamente.
Per evitare paradossi alla fine del viaggio e garantire che una particella torni al punto di partenza come era quando è partita, viene creato un mondo per ogni possibile stato. Vediamo come funzionerebbe per un viaggiatore umano nel tempo se una cosa del genere fosse possibile.
Immagina un ipotetico viaggiatore nel tempo, che chiameremo Susan, intraprende un viaggio indietro nel tempo basato su CTC per incontrare suo nonno da bambino nel 1963. Essendo iper-letterale ed estremamente preciso, fa atterrare questa macchina del tempo esattamente dove si trovava il nonno. Il deposito di rottami di Totter’s Lane, a Londra, schiacciandolo a morte. Susan aspetta di scomparire dall’esistenza, ma l’interpretazione della fisica quantistica a molti mondi potrebbe proteggerla.
Questo perché quando Susan arriva nel 1963, crea un mondo distinto dal mondo che aveva lasciato. Nel mondo che ha lasciato, chiamiamolo Terra 1, suo nonno non è stato schiacciato. Ha continuato ad avere una nipote di nome Susan che una volta è scomparsa in una macchina del tempo. Quindi, il bambino su cui Susan è atterrata in passato non è affatto suo nonno, solo una versione di lui proveniente da un mondo alternativo.
Tornando indietro nel futuro, Susan lo troverebbe diverso dal mondo che ha lasciato, non perché sia stato alterato dalle sue azioni, ma piuttosto perché questo mondo, la Terra 2, è stato creato da lei: non è lo stesso mondo.
L’interpretazione a molti mondi ha una conseguenza per il nostro viaggiatore del tempo; Everett insisteva sul fatto che una delle regole dei suoi teoremi era che i mondi non potevano interferire l’uno con l’altro. Ciò significa che il nostro viaggiatore del tempo non può tornare sulla Terra 1.
Se Susan tenta di viaggiare indietro nel tempo fino al 1963 per prevenire la morte di suo nonno, crea un terzo mondo – Terra 3 – in cui due viaggiatori del tempo sono apparsi nel deposito di rottami di Totter’s Lane nel 1963. Viaggia di nuovo in avanti rendendosi conto che non può tornare a Terra 1 o Terra 2.
Da qualche parte sulla Terra 1 e in quella linea temporale, il malinconico nonno di Susan attende il suo ritorno, che non avverrà mai.
Naturalmente, il paradosso del nonno non è l’unico argomento contro il viaggio nel tempo. Una domanda molto sensata è: se è possibile viaggiare nel tempo, cosa succederà quando tutti potranno viaggiare nel tempo?
“Per quel che vale da quando abbiamo avanzato la teoria ed eseguito l’esperimento di dimostrazione di principio, molte persone mi hanno scritto affermando di essere viaggiatori nel tempo che sono bloccati nel tempo e chiedendomi se possono usare la nostra macchina del tempo per tornare al loro proprio tempo“, dice Lloyd. “Consiglio loro di aspettare che i bug siano stati risolti“.
