NEL TEMPO RELATIVISTICO

Viaggiare a ritroso nel tempo si può

Qualche giorno addietro abbiamo riportato un comunicato del CNR riguardante uno studio apparso sulla rivista Scientific Reports nel quale si descriveva la prova sperimentale per cui la freccia del tempo può viaggiare solo in avanti. Su questa tesi ospitiamo il commento di Mariateresa Crosta dell'Osservatorio Astrofisico dell'INAF di Torino

902234-product-thumbPur essendo oggetto di indagine entro gli ambiti ammessi dalle leggi fisiche, lo studio sulla possibilità dei viaggi nel tempo continua ad essere una tematica borderline, si presta ad interpretazioni anche in ambito quantistico, offre nuovi spunti per approcci differenti a questioni scientifiche-filosofiche che generano problematicità di tipo ontologico, come ad esempio i paradossi sulla relazione circolare causa-effetto nelle curve spaziotemporali chiuse. Proprio recentemente si è svolto il convegno scientifico dedicato a queste tematiche.

E’ già stato provato che i viaggi nel futuro sono potenzialmente possibili, mentre quelli nel passato, che siano ammissibili o meno, si tende ad associarli alla “freccia del tempo”, ossia all’irreversibilità dei fenomeni macroscopici legata alla dinamica dei fenomeni microscopici, generando un po’ di confusione sulla origine stessa della questione. Le basi concettuali dei viaggi nel tempo affondano le proprie radici nella teoria, ben verificata, della Relatività Generale di Einstein, di cui a breve ricorre il centenario.

Sappiamo, infatti, dalla teoria di Einstein che viviamo in uno spaziotempo deformabile (a quattro dimensioni) curvato dalla presenza delle masse, la cui geometria è la manifestazione della gravità, e il tempo è relativo; in specifiche condizioni fisiche le linee temporali di due osservatori potrebbero non scorrere in modo uniforme, pur mantenendo il loro senso di percorrenza, e addirittura intersecarsi con la conseguenza che uno dei due potrebbe finire nel futuro o nel passato dell’altro.

È possibile creare uno sfasamento temporale soprattutto se uno di essi è posto in un forte campo gravitazionale o entrambi si muovono uno rispetto all’altro (come avviene nel “paradosso dei gemelli”); in tal modo, potrebbero generarsi curve temporali chiuse, dette CTC. Un filo conduttore che unisce lo studio di un possibile viaggio nel tempo nel macrocosmo e microcosmo sono proprio le CTC, ovvero quei percorsi temporali chiusi che connettono il passato e il futuro in modo circolare, consentendo una violazione della cronologia, ma pur preservando il principio di causalità. In parole povere, il principio di causalità sancisce che ad una causa segua un effetto, ed in un ipotetico viaggio nel passato l’effetto non può influire sulla causa che l’ha generato, pena l’insorgere di paradossi logici.

In una dinamica non quantistica, questo è stato teorizzato dallo scienziato russo Novikov attraverso il “principio di autoconsistenza”, il quale assicura solo l’esistenza di traiettorie che non inducano contraddizioni. A sua volta, in un contesto quantistico, tale esistenza presenterebbe più scenari possibili e autocompatibili tali da permettere interventi nel passato.

E’ possibile un’interpretazione “a molti mondi” (originariamente proposta da Everett) delle CTC, capace di risolvere i paradossi messi in atto da un crononauta quando interferisca con una scelta arbitrale effettuata nel suo passato. L’idea essenziale è che l’universo si divida in più rami, ovvero in più realtà osservate rigorosamente autocompatibili, ma che le interazioni causali tra di esse non seguano necessariamente un ordine cronologico.

Nella meccanica quantistica gli studi sulle CTC – soprattutto quelli relativi al paradosso dell’informazione autoesistente – hanno aperto nuove prospettive sulla fattibilità di un Macchina del tempo grazie al teletrasporto per mezzo del cosiddetto entaglement (le particelle che si trovano in uno stato coerente rimarrebbero, infatti, correlate per mezzo di una specie di legame profondo anche se separate ed a grandi distanze tra loro). Va detto che la “non località” di tipo quantistico è stata ampiamente sperimentata e che i fisici sono riusciti a teletrasportare luce e persino interi atomi (si tratta, comunque, di un trasporto di informazione e non di materia).

Attualmente la procedura di post-selezione combinata con il teletrasporto sembra essere più promettente di quella basata sulla condizione di autoconsistenza (avanzata dal fisico Deutsch), in quanto la prima consentirebbe al crononauta di conservare la correlazione forzandolo a viaggiare nel passato che ricorda, mentre la seconda implicherebbe l’emergere in un passato differente, che non è correlato con il resto dell’universo. C’è un acceso dibattito scientifico su quale dei due meccanismi sia quello più adatto a descrivere le CTC e rimangono molte “patologie” ancora da sanare; in ultimo, non è chiaro come l’autoconsistenza di un sistema locale si possa imporre alla struttura globale dello spaziotempo.

Quanto suddetto non è, però, immediatamente associabile al secondo principio della termodinamica – ricordiamo che, secondo Boltzmann, un sistema macroscopico completamente isolato, come l’Universo ad esempio, tende a portarsi spontaneamente nello stato che si realizza nel maggior numero possibile di microstati diversi – o, come recentemente descritto dal comunicato stampa del CNR, con la prova sperimentale dell’oscillatore di Glauber.viaggio_tempo.jpg_370468210

A questo proposito Lorenzo Maccone dell’Università di Pavia, esperto di CTC, teletrasporto e post-selection, ritiene che «l’inversione della freccia del tempo non è propriamente un “viaggio nel tempo” relativistico, dove la freccia del tempo di nessun sistema viene invertito. E’ un esperimento molto bello, interessante e difficile, ma riguarda un tipo di viaggio nel tempo molto diverso da quello previsto dalla relatività generale e non dalla meccanica quantistica, che di per sé non prevede alcun viaggio nel tempo a meno di modifiche piuttosto drastiche come suggerite dal meccansimo di post-selection».

«L’esperimento pubblicato sulla rivista Scientific Reports riguarda la (im)possibilità di invertire la freccia del tempo termodinamica» aggiunge Maccone, «mentre i viaggi nel tempo relativistici non richiedono l’inversione della freccia termodinamica. Essi invece richiedono che il tempo proprio del crono-viaggiatore venga violentemente deviato rispetto al tempo proprio di un altro sistema (per esempio il mondo esterno alla macchina del tempo), grazie alla particolare traiettoria nello spaziotempo curvo seguita dalla macchina del tempo. Non bisogna invertire la freccia del tempo di nessun sistema: sia quella interna alla macchina del tempo che quella del mondo esterno continuano ad essere orientate nella stessa direzione che avevano inizialmente, ma è l’orientazione relativa tra le due frecce che diventa opposta per un certo periodo. Questo fenomeno controintuitivo si può spiegare solo grazie al fatto che la relatività prevede che lo spazio e il tempo non siano entità distinte, ma due aspetti di un’unica entità, lo spaziotempo. Quindi, in situazioni molto particolari, una particolare traiettoria nello spazio seguita dalla macchina del tempo permette di viaggiare a ritroso rispetto al tempo esterno».