L’idea dei viaggi nel tempo potrà sopravvivere alla teoria del tutto?

All’interno degli universi fantascientifici viaggiare nel tempo non è molto più difficile che guidare in mezzo al traffico caotico di una grande città. I protagonisti possono decidere di muoversi a loro piacimento, in quanto nessuna legge della fisica impedisce loro di raggiungere la destinazione in qualsiasi luogo essa sia.

Nella vita di tutti i giorni, viaggiare nel tempo non è così semplice. In effetti, è probabilmente impossibile realizzare un qualche tipo di dispositivo come in “Ritorno al futuro” che permetta all’inventore di muoversi a suo piacimento lungo linee temporali percorrendole avanti e indietro, saltando da un’epoca all’altra.

Tuttavia, il viaggio nel tempo non è vietato dalle leggi della fisica.

Nella teoria di Albert Einstein, la relatività generale, spazio e tempo si fondono in una nuova entità dinamica chiamata “spaziotempo“, che consente la possibilità di percorsi che potrebbero piegarsi verso il passato e riportarci nel futuro.

Questi percorsi, noti come curve a tempo chiuso, sono un po’ come dei grandi cerchi intorno alla superficie della Terra. Percorrendoli in una direzione e andando dritti, alla fine si ritorna al punto di partenza. In quel caso la curvatura della Terra ci riporta al punto precedente nello spazio; con curve temporali chiuse, la geometria dello spaziotempo ci riporterebbe a un momento precedente alla partenza.

Pur sembrando possibili, i cicli temporali della relatività generale non sarebbero pratici per viaggiare nel tempo. Tuttavia, l’esistenza di questi cicli è legata all’universo stesso che, come ha dimostrato Kurt Godel negli anni ’40 dovrebbe ruotare e non espandersi.
Proprio per questo, però, i viaggi nel tempo sembrano non essere possibili, sembrerebbe infatti che l’universo si stia espandendo ma senza ruotare.

Se questi cicli esistessero servirebbe qualcosa per percorrerli, una macchina capace di spostarsi a velocità prossime a quella della luce. In pratica oggi, non disponendo di un mezzo del genere, non possiamo spostarci nel tempo.

Tuttavia, in linea di principio, la sola possibilità di viaggiare nel tempo, avrebbe importanti implicazioni per la fisica di base dell’universo e potrebbero valere la pena di investigare approfonditamente la questione. I cicli del tempo potrebbero non permetterci di attraversare il cosmo come raccontato nei film e nei libri di fantascienza ma forse potrebbero aiutarci a capire il cosmo ed o suoi tanti misteri ancora insoluti.

Per risolvere i grandi misteri della fisica, della nascita e dell’evoluzione dell’universo, le teorie oggi a disposizione sembrano non essere sufficienti. La relatività generale di Einstein è una teoria che spiega un grande numero di eventi, ma indubbiamente non è in grado di sondare i lidi più estremi della fisica.

La relatività inizia a scricchiolare? Forse. La maggior parte delle previsioni derivate dalla relatività sono state confermate ed è indubbio che che la relatività ci spiega molto bene il funzionamento dell’universo a livello macroscopico, eppure è sempre più evidente che sarà difficilissimo, se non impossibile, renderla davvero compatibile con la meccanica quantistica, che governa il mondo dell’infinitamente piccolo, e visto che l’universo è comunque composto da “cose” infinitamente piccole, in qualche modo lo governa tutto.

La combinazione della relatività con la meccanica quantistica potrebbe consentire i viaggi nel tempo, ma serve qualcosa che le combini in maniera efficace, un qualcosa che non c’è ancora.

Sono state proposte diverse teorie per fondere la relatività generale e la meccanica quantistica in una teoria unificata. Secondo il filosofo Christian Wüthrich dell’Università di Ginevra, il viaggio nel tempo potrebbe essere possibile se una nuova teoria potesse in qualche modo includere l’equivalente dei cicli temporali della relatività generale.

Sebbene la teoria fondamentale rimarrebbe incompatibile con il viaggio nel tempo, tollererebbe la possibilità di viaggiare nel tempo su un’altra scala, meno fondamentale” scrive Wüthrich in un suo articolo pubblicato online a giugno. “A seconda di quale possa essere la relazione tra la teoria fondamentale e lo spaziotempo emergente, potremmo scoprire che la struttura emergente e macroscopica dello spaziotempo consente il viaggio nel tempo“.

Tuttavia, rivedere le principali proposte di teorie della gravità quantistica non fornisce molta speranza. Un approccio, noto come teoria degli insiemi causali, richiede che gli insiemi di eventi siano ordinati in una corretta relazione causa-effetto. Quindi la sua idea centrale sembra escludere curve simili a quelle dei cicli temporali.

Un altro approccio, noto come gravità quantistica ad anello, prevede che lo spazio sia costruito con anelli fondamentali chiamati “atomi di spazio“. Questa visione, però, ha incontrato difficoltà tecniche. “Pertanto, sembriamo di fronte a una struttura temporalmente innocua in cui non è consentito alcun senso significativo del viaggio nel tempo“, scrive Wüthrich.

“È possibile che le reti di questi atomi di spazio possano produrre spaziotempo di alto livello che incorpora curve chiuse simili al tempo ciclico. Ma l’analisi dei dettagli, in questa fase dello sviluppo della gravità quantistica ad anello, non offre molte ragioni di ottimismo”, conclude Wüthrich.

Il futuro del viaggio nel tempo potrebbe apparire un po’ più chiaro se l’approccio corretto alla gravità quantistica risulterà essere la teoria delle stringhe.

Nella teoria delle stringhe, le particelle di base della materia sono piccole cordicelle di energia vibranti chiamati “stringhe” estese in una sola dimensione.

Sono state costruite diverse versioni della teoria delle stringhe, suggerendo che potrebbero esistere manifestazioni diverse di una teoria principale più fondamentale chiamata teoria M.

Poiché la teoria M non esiste ancora, è impossibile determinare il suo verdetto sui viaggi nel tempo“, scrive Wüthrich. Ma le indagini su vari scenari della teoria delle stringhe fanno pensare che la teoria definitiva dovrebbe poter includerebbe curve chiuse simili ai cicli del tempo.

Anche se questi cicli del tempo fossero inclusi nella teoria fondamentale, non è detto che vengano conservati nello spazio-tempo su una scala rilevante nella vita reale. “Del resto“, sottolinea Wüthrich, “prevedere che l’esistenza di circuiti di viaggio nel tempo potrebbe essere presa come prova contro la teoria, considerando la seria probabilità che il viaggio nel tempo non sia affatto possibile“.

Non sappiamo se i cicli temporali della relatività generale si preserveranno in una teoria più profonda e come afferma Wüthrich:”Una teoria più fondamentale potrebbe ammettere strutture pari a curve del tempo chiuse e quindi consentire viaggi nel tempo. Questa, chiaramente, rimane un’opzione nella fase attuale della conoscenza“.

In ogni caso, indagare se le teorie della gravità quantistica conservano la possibilità del viaggio nel tempo della relatività generale può fare luce su molte domande difficili alle quali bisogna rispondere per sviluppare una teoria vincente e capire come si relaziona con la relatività generale.

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