La fisica quantistica del viaggio nel tempo

newwormhole

Come sarebbe bello poter correggere gli errori che facciamo nella vita, poter cliccare un tasto di rewind come si fa su un videoregistratore o dvd recorder…
Sarebbe bello anche solo poter tornare indietro per rivedere luoghi e persone che appartengono al passato, al nostro passato.
Sappiamo purtroppo che però questo non è possibile, il tempo scorre,va avanti e non torna indietro, ma secondo la fisica quantistica almeno in linea teorica ci potrebbe esere la possibilità di tornare indietro nel tempo, anche se molti contestano questa possiblità a causa di diversi paradossi che si verrebbero a creare.
In un aritcolo della rivista le scienze di parecchi anni fa,usciva un bel articolo sul viaggio nel tempo e sui paradossi spazio temporali e che oggi vi voglio riproporre.

Contrariamente alle obiezioni filosofiche che, invocando il principio di non contraddizione, negano che la storia possa subire modifiche, la fisica non esclude la possiblità teorica di escursioni nel passato.

Immaginiamo che lanostra amica Serena tenga una macchina del tempo in garage.La scorsa notte l’ha usata per far visita a suo nonno nel 1934, proprio mentre questi era intento a corteggiare la sua futura moglie. Serena è risucita a convicenere suo nonno della propria identità, svelandogli segreti di famiglia che nessuno conosceva e ovviamente il poveretto è rimasto sbalordito. Tuttavia il peggio deve ancora accadere, infatti quando il nonno si reca a cena con la sua futura moglie esordendo “ho appena incontrato nostra nipote”, la donna ha seriamente pensato che il futuro marito potesse essere matto, risultato la serata è miseramente naufragata, i due non si sono mai sposati, non hanno avuto una figlia che sarebbe diventata la madre di Serena.
E allora, come può Serena essere qui oggi, a raccontarci la sua avventura? Se sua madre non è mai nata, come può essere nata lei?
La domanda cruciale è questa: quando Serena ritorna nel 1934, è o non è in grado di far terminare prematuramente la storia d’amore dei suoi nonni? In altre parole può influenzare il passato?
Se Serena può influenzare il passato può impedire la propria nascita facendo naufragare l’incontro dei suoi nonni equesta è la prima contraddizione, se non può, allora questa incapacità appare illogica, che cosa impedisce a Serena di comportarsi come vuole?
Dobbiamo immaginare che ogni volta che tenta di modificare un evento passato è colta da una sorte di paralisi che le impedisce di mettere in pratica determinate intenzioni?
Una situazione appena descritta è una versione addolcita del classico paradosso, in cui il nome torna indietro nel tempo ed uccide suo nonno impedendo così la sua nascita futura.
Ora situazioni come queste sembrerebbero dimostrare l’impossibilità del viaggio nel tempo, ma contrariamente al senso comune le leggi della fisica non impediscono tali viaggi.
Per capire meglio la possibilità di viaggiare nel tempo, prima dobbiamo spiegare meglio che cosa sia il tempo.
Nella teoria della relatività, lo spazio e il tempo sono collegati tra loro nel così detto spazio-tempo quadridimensionale, tre dimensioni spaziali e una temporale.
Lo spazio tempo è costituito da punti spazio temporali,cio da eventi che si verificano in un determinato luogo ed un determinato tempo.
Ora, la vita di una persona forma una specie do quadridimensionale nello spazio-tempo: la punta della coda corrisponde all’evento della nascita e l’estremità della testa a quello della morte.
Un oggetto visivo, in un istante qualsivoglia è una sezione tridimensionale di questo verme lungo, sottile e convoluto; la linea su cui il verme giace (ignorandone lo spessore) è chiamata linea universale dell’oggetto.

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In ogni punto, l’angolo che la linea universale forma con l’asse del tempo è una misura della velocità dell’oggetto.
Normalmente si stabilisce che la linea universale di un raggio di luce determini un angolo di 45 gradi: un lampo di luce che si diffonde in tutte le direzionicrea un cono nello spazio-tempo, denominato cono di luce.
Una differenza importantefra spazio e spazio-tempo è che una linea universale a differenza di una disegnata su carta non può essere uno scarabocchio arbitrario.
Dato che nulla può muoversi più velocemente della luce, la linea universale di un oggetto fiisco non può mai uscire dal cono di luce che ha origine in un qualsiasi evento del suo passato. Le linee universali che rispettano questa condizione sono chiamate linee di tempo, Il tempo, misurato da un orologio, aumenta in un sensolungo una lnea universale.
La relatività ristretta impone che le linee universali di oggetti fisici siano linee di tempo; le equazionidi campo della relatività generale, prevedono che corpi massicci come una stella o un buco nero distorcano lo spazio-tempo e curvino le linee universali.
In questo modo ha origine la gravità: la linea universale della Terra compie una spirale intorno a quella del Sole, la quale a sua volta spiraleggia intorno a quella del centro della Galassia.
Adesso si supponga che lo spazio-tempo divenga così distorto che alcune linee universali formino cappi chiusi pur continuando a rimanere linee di tempo per tutta la loro lunghezza. Localmente esse rispetterebbero tutte le familiari propiretà dello spazio e del tempo, ma sarebbero corridoi verso il passato.
Se cercassimo di seguire una linea di tempo chiusa, detta CTC (closed timelike curve) per tutta la sua lunghezza, adnremmo aurtare contro noi stessi nel passato e a causa di quest’urtro verremmo estromessi dal nostro stesso passato; seguendo invece solo una parte di una CTC torneremmo nel passato e potremmo partecipare agli eventi che vi si svolgono: potremmmo stringere la mano auna versione più giovane di ni stessi o se il cappio fosse abbastanza grande, far visita ai nostri antenati.

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Per fare questo, dovremmo utilizzare o una CTC naturalmente esistente oppure crearne una artificale distorcendo e lacerdando lo spazio- tempo.
Una macchina del tempo quindi non sarebbe uno veicolo speciale ma aprerebbe una via verso il passato che potrebbe essere percorsa da un veicolo normale, per esempio una navicella spaziale.
Al contrario però di una rotta spaziale, una CTC si logora nel tempo quando viene ripetutamente attraversata, in essa può stare solo un numero limitato di linee universali.
Ci chiediamo adesso, se il nostro universo conitene una CTC o se mai neconterrà in futuro? Non lo sappiamo, ma ci sono varie congetture teoriche su come esse potrebbero formarsi.
Tornando adesso a Serena, in base alla fisica classica, non c’è dubbio che al suo arrivo nel passato Serena debba compiere le azioni che la storia documenta come compiute da lei. Alcuni filosofi ritengono che questa sia una limitazione inacettable del suo libero arvitrio, ma in realtà le loro obiezione al viaggio nel tempo non è molto convicente, da un punto di vista classico. Il fatto è che la fisica classica, in assenza di CTC, è deterministica: ciò che accade a un dato istante è totalmente determinato da ciò che accadde a ogni istante precednete (o successivo).
Pertanto tutto ciò che facciamo è una conseguenza invevitabile di ciò che è accaduto prima che venissimo concepiti. Si ritiene spesso che queste determinismo sia in sè incompatibile con il libero arbitrio: il viaggio nel tempo non pone perciò una minaccia maggiore al libero arbitrio di quanto non faccia la stessa fisica classica.

Il nocciolo del paradosso del nonno, non sta in realtà nella violazione del libero arbitrio, ma in quella di una principio fondamentale che sta alla base sia della scienza sia della logica di tutti i giorni: quello che si chiama principio di autonomia.
Secondo questo principio, possiamo creare nelle nostre immediate vicinanze qualasiasi configurazione di materia permessa localmente dalle legi fisiche, senza fare riferimento a ciò che può accadere nel resto dell’universo.
Quando accendiamo un fiammifero, non dobbiamo preocupparci di non riuscire, perchè la configurazione dei pianeti ad esempio potrebbe essere incompoatibile con il fatto che abbiamo accesso un fiammifero. L’autonomia è una proprietà logica che si suppone sia posseduta dalle leggi della fisica in quanto costituisce il fondamento di tutta la scienza sperimentale: normalmente diamo pr scontato di poter sistemare le nostre apparacchieture in qualsiasi configurazione sia permessa dalle leggi della fisica enon dubitiamo che il resto dell’universo continuerà a badare a se stesso.
In assenza di CTC, sia la fisica classica sia quella quantistica rispettano il principio di autonomia: in loro presenza, però la fisica classica si comporta diversamente, in base al principio di autoconsistenza.
In base ad esso, possono manifestarsi localmente solo configurazioni di materia che sono globalmente autoconsistenti, ciò significa che il mondo all’esterno del laboratorio può porre vincioli fisici alle azioni che esercitiamo all’interno di esso, anche se tutto ciò che stiamo facendo è localmente compatibile con le leggi della fisica.
Di solito non siamo consapevoli di questo vincoli perchè i principi di autonomia e di autoconsistenza non entrano mai in conflitto; da un punto di vista classico, però, in presenza di CTC essi possono essere incompatibili.
Secondo la fisica classica, la storia è una sola e quindi, per quanto Serena possa sforzarsi di fare diversamente, il principio di autoconsistenza le impone di recitare la sua parte nello svolgimento degli eventi. Può quindi far visita a suo nonno e quando questi racconta alla futura nonna di Serena quello che gli è accaduto, questa pur preoccupandosi della salute mentale del futuro marito, si intenerisce e quanto questi le chiede di sposarlo lei accetta. Non solo tutto ciò potrebbe accadere, ma secondo la fisica classica deve accadere. Ben lungi dall’alterare il passato Serena ne diventa parte.

Se però Serena fosse ben decisa a ribellarsi alla storia? Secondo la fisica classica qualcosa deve impedire a Serena di modificare ciò che è già accaduto.

In altre parole secondo la fisica classica il tempo non uò essere modificato, ma se considerassimo adesso la fisica quantistica, questa ci dice che un evento può accadere, o meglio che ha una probabilità di accadimento ma tale probabilità non è una certezza.

Quindi  brevemente potremmo dire che quando Serena torna nel passato, potrebbe alterare la storia dei suoi nonni, provocando così la probabilità che gli eventi futuri che poterberbbero alla sua nascita si verifichino o non si verifichino  in una data linea temporale, in altre parole Serena, non nascerebbe più nel futuro dellal inea temporale che ha alterato.

Allora Serena può o non può impedire la propia nascita?

Tutto dipende dall’universo che si considera. In quello che lascia ossia quello in cui è nata, il matrimonio fra i suoi nonni è avvenuto perchè il nonno non ha ricevuto alcuna visita da Serena. Nell’altro universo, quello in cui lei arriva nel passato, suo nonno non sposa la stessa donna e quindi Serena non può nascere. Perciò il fatto che Serena viaggi nel tempo non pone vncoli alle sue azioni.

Possiamo semplicemente riassumere il concetto fin qui espresso, dicendo che Serena è nata nell’universo A dove i suoi nonni dopo essersi incontrati si sono sposati, mentre quando Serena torna nel tempo, impendendo ai nonni di sposarsi, produce una nuova linea temporale che si sviluppa nell’universo B, diverso da quello da cui sonia è venuta.

Dobbiamo dire che questi concetti sembrano piuttosto astrusi e complicati soprattutto ai non adetti ai lavori, ma la sostanza è che si potrebbe modificare il passato e da allora tutto ciò che si verifica successivamente accadrà in una linea temporalre diversa, diciamo in un universo parallelo.

Quando ad esempio incontriamo una persona di cui ci innamoriamo e con cui abbiamo una storia, secondo la fisica quantistica, ci sono altri innumerevoli universi in cui quella persona non l’abbiamo incontrata, oppure l’abbiamo incontrata ma l’incontro non è andato bene oppure l’abbiamo incontrata abbiamo avuto una storia per un certo tempo ma poi si è arrivat ad una rottura, ecco secondo la fisica quantistica tutti questi universi hanno una loro storia, una loro linea temporale.

Tutte le possibilià sono aperte.

Credo che sia stato un aritcolo lungo e forse non completamente esaustivo, ho cercato di riassumere al meglio l’articolo presentato parecchi anni fa sulla rivista le scienze, vi assicuro che l’articolo originale era molto più lungo e complesso, mi scuso con coloro che possono aver trovato un po lungo e noiso questo articolo.

Ricordate però, che per ogni scelta fatta ci sono innumerevoli scelte non prese e che magari un un altro universo noi stessi abbiamo deciso di prendere.

Buona Domenica a tutti

Fonte: Le scienze numero 309 maggio 1994

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3 commenti su “La fisica quantistica del viaggio nel tempo

  1. Articolo interessante. Io aggiungerei 2 considerazioni:
    1) il fatto che la MQ non escluda i viaggi nel tempo non significa che essi siano possibili. Infatti la MQ è una teoria che non spiega l’intera realtà, ma deve essere collegata e integrata con le altre teorie.
    Per spiegarmi meglio: il fatto che la Teoria della relatività galileiana (teoria che ben spiega il mondo macroscopico in cui viviamo tutti i giorni) affermi che le velocità di sue sistemi si sommano algebricamente (o al più vettorialmente) permette teoricamente di raggiungere qualsiasi velocità. Poi però un’altra teoria impone un limite! (c, velocità della luce) e dunque ciò che era possibile per una teoria viene escluso da un’altra. Così a mio avviso è con la MQ.
    [Ma di esempi di questo tio se ne potrebbero fare molti in Fisica]

    2) Se anche trovassimo il modo di costruire linee temporali circolari, a mio avviso interagiremmo col passato come se fossimo dei fantasmi. Ossia degli osservatori che, di fatto, non possono avere un contatto diretto con esso e dunque influenzarlo e violare il principio di causalità.

    In ogni caso è l’argomentazione n.1 che deve convincerci che i viaggi nel passato sono impossibili!

    Saluti a tutti!

    AM

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    • Intanto grazie per il tuo commento.
      Interessante la tua osservazione sulla teoria della relatività gallileiana portata come esempio, mi è piaciuto molto l analogia per dimostrare che quello che dice una teoria non sempre poi può essere messo in pratica se c e un altra teoria che ci pone dei limiti.
      Riguardo l’impossibilità dei viaggi, beh al momento almeno ufficialmente nessuno è’ mai tornato dal futuro per smentirti, quindi è giusto poter affermare che ci dovrebbe convincerci che i viaggi nel passato sono impossibili, tuttavia io questa certezza non la ho, ma è un mio limite, sono un sognatore 🙂

      Passa quando vuoi e’ un piacere ricevere i tuoi commenti.

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