Nel settembre 2015, il cosmonauta Gennady Padalka è tornato sulla Terra per l’ultima volta. Aveva appena completato la sua sesta missione nello spazio e aveva battuto il record di tempo complessivo trascorso oltre l’atmosfera terrestre: 879 giorni. E grazie questi due anni e mezzo trascorsi in orbita attorno al pianeta ad alta velocità, Padalka è divenuto anche un viaggiatore nel tempo, sia pure senza una macchina del tempo, sperimentando la teoria della relatività generale di Einstein in azione.
“Quando il signor Padalka è tornato dalle sue avventure, ha scoperto che la Terra era a 1/44 di secondo di distanza rispetto a dove si aspettava che fosse“, spiega J. Richard Gott, fisico di Princeton e autore del libro del 2001 ““Ha letteralmente viaggiato … nel futuro“.
Anche se essere una frazione di secondo più giovane che se fosse rimasto sulla Terra non è una cosa sconvolgente, ciò nonostante ha dato a Padalka la possibilità di fregiarsi del titolo di attuale recordman dei viaggiatori nel tempo, secondo Gott.
Sebbene non abbia viaggiato esattamente su una macchina del tempo come la DeLorean di “Ritorno al futuro“, il viaggio nel tempo è tutt’altro che finzione. I veri astrofisici come Gott sono abbastanza sicuri di sapere come costruire una macchina del tempo e l’altissima velocità – molto, molto più veloce del viaggio orbitale di Padalka – è l’ingrediente chiave.
Un corso accelerato sul viaggio nel tempo
Fino al XX secolo, si credeva che il tempo fosse completamente immutabile e il viaggio nel tempo un’impossibilità scientifica. Nel 1680, si riteneva, in linea con il pensiero di Sir Isaac Newton, che il tempo fosse uguale e progredisse nello stesso modo in qualsiasi punto dell’universo, indipendentemente dalle forze esterne o dalla posizione. E per due secoli il mondo scientifico ha aderito alla teoria di Newton.
Fino a quando arrivò Albert Einstein.
Nel 1905, Einstein rivelò le sue idee sulla relatività speciale, utilizzando questo quadro per la sua teoria della relatività generale un decennio dopo. I calcoli che definiscono l’universo di Einstein hanno introdotto, tra le altre molte cose, alcuni concetti relativi al tempo. La cosa più importante è che il tempo è elastico e dipende dalla velocità, rallenta o accelera a seconda della velocità con cui si muove un oggetto o una persona.
Nel 1971, quattro orologi atomici al cesio furono fatti volare a diverse velocità e furono poi confrontati con gli orologi a terra. La minuscola differenza di fuso orario risultante ha dimostrato che Einstein aveva ragione. C’è anche un’altra tecnologia, nascosta nel tuo smartphone, che convalida anche la teoria di Einstein.
“Senza la teoria generale di Einstein di relativamente, il nostro sistema GPS non funzionerebbe“, afferma Ron Mallet, astrofisico e autore del libro “Anche questa è una prova che le [teorie] di Einstein sono corrette“.
Ma oltre a questa versione mutevole del tempo, Einstein calcolò anche la velocità della luce. A 300.000.000 metri al secondo, Einstein descrive la cifra come il “limite massimo di velocità” e una costante universale, non importa se si è seduti su una panchina o si viaggia su un razzo.
L’ultima parte delle idee di Einstein suggeriscono che la gravità rallenta anche il tempo, il che significa che il tempo scorre più veloce dove la gravità è più debole come il vasto vuoto tra enormi corpi celesti come il Sole, Giove e la Terra.
Avanti veloce un secolo dopo, e tutte queste teorie – molto riassunte, ovviamente – ora formano i mattoni dell’astrofisica e, sepolto tra tutta questa matematica, Einstein ha anche dimostrato che il viaggio nel tempo è possibile.
La macchina del tempo subatomica
In effetti, non solo è possibile viaggiare nel tempo, è già accaduto.
Tornando al nostro cosmonauta viaggiatore nel tempo, Padalka, il suo salto nel futuro di 1/4 di secondo è così minuscolo perché stava viaggiando solo a 25.000 chilometri all’ora. Non è una gran velocità, almeno rispetto alla velocità della luce. Ma cosa succederebbe se creassimo qualcosa che possa andare molto più veloce dell’orbita geostazionaria? Non stiamo parlando di un aereo di linea commerciale o di un razzo, ma di qualcosa che potrebbe avvicinarsi alla velocità della luce?
“A livello subatomico, è stato fatto“, dice Mallett. “Un esempio è … il Large Hadron Collider. Invia regolarmente particelle subatomiche nel futuro“.
L’acceleratore di particelle ha la capacità di spingere i protoni al 99,999999 per cento della velocità della luce, una velocità alla quale il loro tempo relativo si muove circa 6.900 volte più lentamente rispetto agli osservatori umani.
Quindi, sì, abbiamo inviato atomi nel futuro e lo abbiamo fatto nell’ultimo decennio, ma inviarvi esseri umani è un’altra questione.
Gott dice che dato che spingiamo le particelle quasi alla velocità della luce su base regolare, concettualmente, è piuttosto semplice per gli esseri umani viaggiare nel tempo nel futuro. “Se vuoi visitare la Terra nell’anno 3000“, dice Gott, “tutto ciò che devi fare è salire su un’astronave e raggiungere il 99,995% della velocità della luce“.
Supponiamo che un essere umano venga messo su una nave del genere e inviato su un pianeta distante poco meno di 500 anni luce (ad esempio, Kepler 186f), il che significa che se viaggiasse al 99,995 percento della velocità della luce, ci vorrebbero circa 500 anni per arrivarci.
Dopo uno spuntino veloce e una pausa per il bagno, l’astronave tornerebbe sulla Terra, impiegando altri 500 anni. Quindi, in totale, impiegherebbe circa mille anni per andare e tornare. E, sulla Terra, sarebbe l’anno 3018.
Tuttavia, poiché l’astronave si muoveva molto velocemente, l’effetto relativisti della velocità avrebbe provocato una dilatazione del tempo che avrebbe fatto invecchiare l’astronauta solo di circa dieci anni, mentre per la Terra passava un intero millennio.
“Se dalla Terra potessimo guardare l’astronauta, lo vedremmo muoversi in modo incredibilmente lento“, dice Gott, “Ma per lui, tutto sarebbe normale“.
Ma c’è un enorme divario tra ciò che è teorico e ciò che è reale. Allora come si superano le immense sfide tecnologiche della costruzione di una macchina del tempo?
Macchina del tempo: il futuro non così lontano del viaggio umano nel tempo
Costruire un’astronave che viaggia nel tempo può essere il modo migliore per iniziare, ma le difficoltà tecniche, almeno per ora, sono enormi. Per prima cosa, non siamo nemmeno vicini ad avere un’astronave in grado di viaggiare alla velocità della luce. Il veicolo spaziale più veloce mai creato sarà presto la sonda
Parker Solar Probe, che viaggerà solo allo 0,00067 percento alla velocità della luce.
C’è anche l’enorme quantità di energia che sarebbe necessaria per spingere una nave ad una tale velocità. Gott suggerisce che un carburante ad antimateria altamente efficiente potrebbe essere la chiave e anche altre agenzie e scienziati mondiali pensano che un tale carburante potrebbe essere un pezzo potenzialmente inestimabile per i viaggi interstellari.
Ma garantire la sicurezza del carico umano in una missione così futuristica sarebbe complicato. Prima di tutto, la nave avrebbe bisogno di trasportare abbastanza rifornimenti, come carburante, cibo, acqua e medicine, ed essere autosufficiente per l’intero viaggio.
Poi c’è l’accelerazione. Per assicurarci che il nostro ipotetico viaggiatore non venga cancellato da una forza G travolgente, la nave dovrebbe accelerare gradualmente e costantemente. Mentre un’accelerazione costante di 1g (come quella che sentiamo sulla Terra) per un lungo periodo di tempo porterebbe alla fine la nave ad avvicinarsi alla velocità della luce, aumenterebbe la durata del viaggio e minimizzerebbe quanto lontano si potrebbe andare in futuro.
Utilizzando il nostro esempio di un pianeta a 500 anni luce, Gott calcola che l’accelerazione costante di 1 g fino a una velocità prossima a quella della luce aumenterebbe l’invecchiamento del viaggiatore del tempo a 24 anni, “ma potresti comunque visitare la Terra nell’anno 3000“, dice Gott.
Creare un veicolo con queste specifiche richiederebbe molto tempo, risorse e denaro. Ma lo stesso si può dire per altri esperimenti estremamente ambiziosi, come il rilevamento delle onde gravitazionali e la costruzione del Large Hader Collider. Una macchina del tempo potrebbe essere il prossimo megaprogetto scientifico che impegnerà il mondo della scienza.
Il problema di tornare indietro
Ma c’è un grande avvertimento in questo ritratto teorico del viaggio nel tempo nel mondo reale: la macchina del tempo si muove in una sola direzione. Scienziati e ricercatori devono trovare un modo per aggirare le regole della fisica per viaggiare indietro nel tempo.
Wormhole, buchi neri, stringhe cosmiche e fasci di luce circolanti sono stati tutti suggeriti come potenziali soluzioni per viaggiare nel tempo verso il passato.
Poiché la velocità della luce è considerata la massima raggiungibile, i fisici si stanno concentrando sulla ricerca di fenomeni come un wormhole, una sorta di macchina del tempo naturale che potrebbe fornire scorciatoie simili a tunnel per saltare attraverso lo spaziotempo.
Sebbene i wormhole siano previsti e funzionino entro i confini della teoria della relatività di Einstein, devono ancora essere osservati nello spazio e gli scienziati non hanno prove concrete che queste scorciatoie galattiche, ammesso esistano, possano funzionare.
Fonte: https://www.popularmechanics.com/science/math/a20718322/building-a-time-machine/
