Il viaggio nel tempo è uno dei concetti fantasy più intriganti. Ma solleva molte domande - sia per i fisici che per i filosofi - e può anche portare a vari paradossi. Il "paradosso del nonno assassinato" è uno di questi.
Il concetto di viaggio nel tempo è utilizzato in pieno svolgimento nella letteratura e nel cinema, indipendentemente dal genere. Spesso al centro di tutte queste storie ci sono i cambiamenti apportati dal viaggiatore agli eventi del passato, che portano a veri disastri in futuro. Vale la pena ricordare almeno la storia di Ray Bradbury "And Thunder Rocked".
Questo dilemma, noto anche come il paradosso del nonno assassinato, rappresenta la principale obiezione di fisici e filosofi al viaggio nel tempo: una possibile violazione della causalità. E mentre il viaggio nel tempo è ancora una speculazione, i probabili risultati della violazione della causalità e di come la natura potrebbe prevenirli sono oggetto di accesi dibattiti tra scienziati come Stephen Hawking e Kip Thorne.
Qual è il "paradosso del nonno assassinato"
Il paradosso del nonno assassinato presenta una situazione ipotetica in cui un viaggiatore del tempo viaggia indietro nel tempo e fa qualcosa che lo fa non esistere mai (di solito si considera la morte accidentale del nonno del viaggiatore), o un evento che rende impossibile il suo viaggio … Il paradosso è dovuto al fatto che questa persona non è mai nata. E visto che non è mai esistito, come poteva tornare indietro nel tempo e uccidere il nonno? Pertanto, l'idea stessa del viaggio nel tempo porta a una possibile violazione della causalità - la regola secondo cui una causa precede sempre un effetto.
Secondo Special Relativity, il passato (causa) precede sempre il futuro (effetto) / Helen Klus.
Immaginiamo uno scenario in cui un giovane inventore di talento - chiamiamolo Eugene - crea una macchina del tempo nel 2018. Dato che Eugene non ha mai conosciuto suo nonno, decide di viaggiare indietro nel tempo per incontrarlo. Dopo un'attenta ricerca, scopre esattamente dove si trovava suo nonno - ancora giovane e single - alle 15:43 del 22 novembre 1960. Entra nella macchina del tempo e inizia il suo viaggio.
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Sfortunatamente, Zhenya prende tutto alla lettera e quando ha scoperto dove sarebbe stato suo nonno, è andato proprio in quel posto. "Atterra" proprio dove dovrebbe essere suo nonno in quel momento … con un risultato molto prevedibile. Dopo un rapido test del DNA, si rende conto che era davvero il padre di suo padre, torna in macchina e aspetta la sua scomparsa.
Cosa fare dopo
Fisici e filosofi hanno proposto diverse soluzioni al paradosso. Il principio di autoconsistenza di Novikov, sviluppato negli anni '70 dal fisico russo Igor Dmitrievich Novikov (Evolution of the Universe, 1979), suggerisce di usare linee geodetiche per descrivere la curvatura del tempo (più o meno come la curvatura dello spazio è descritta nella Teoria della Relatività Generale di Einstein). Queste curve chiuse simili al tempo non interromperanno alcuna relazione causale che si trova sulla stessa curva. Il principio presuppone inoltre che il viaggio nel tempo sarà possibile solo nelle aree in cui sono presenti queste curve chiuse, ad esempio in presenza di wormhole, come descritto da Kip Thorne e colleghi nel loro articolo del 1988 Wormholes, Time Machines e Weak Energy Condition (Wormholes, Macchine del tempo e la condizione di energia debole). In questo caso, gli eventi sarebbero ciclici e autoconsistenti. Ciò, a sua volta, implica che i viaggiatori del tempo non sarebbero in grado di cambiare il passato, sia attraverso un qualche tipo di barriere fisiche o la mancanza della capacità di fare una tale scelta. Quindi, non importa quanto Eugene si sforzasse, non sarebbe stato in grado di far atterrare la sua macchina proprio in quel momento, anche se all'improvviso era deciso a uccidere suo nonno.
Igor Dmitrievich Novikov / Archivio fotografico della GAISh MSU.
Questa idea è stata successivamente ampliata dagli studenti del Caltech Fernando Esheverria e Gunnar Klinghammer in collaborazione con Kip Thorn. Nel loro articolo, hanno presentato una palla da biliardo lanciata nel passato attraverso un wormhole lungo una traiettoria che alla fine gli avrebbe impedito di entrarvi. Hanno sostenuto che le proprietà fisiche del wormhole avrebbero cambiato la traiettoria della palla in modo tale da non poter interferire con se stessa, o che la palla non avrebbe potuto entrare nel wormhole a causa delle effettive interferenze dall'esterno.
Quindi, se segui la teoria di Novikov, qualsiasi azione intrapresa dal viaggiatore del tempo diventa un fatto compiuto e gli osservatori non possono vedere questi eventi all'orizzonte di Cauchy.
Al suo ritorno nel 2018, il nostro Evgeny scopre che la casa della sua famiglia è scomparsa, così come altre tracce della sua esistenza. Dopo aver letto la teoria di Novikov e le palle da biliardo dagli scienziati del Caltech, maledice l'Universo per l'inazione. E in questo momento si rende conto che forse l'Universo non è intervenuto, poiché ciò ha richiesto qualche azione correttiva. Torna di corsa alla macchina del tempo per cambiare le proprie azioni e salvare il suo futuro.
Soluzione Esheverria e Klinkhammer / Wikipedia.
La soluzione di Novikov può sembrare alquanto inverosimile, poiché richiede sicuramente molti meccanismi che sono ancora sconosciuti alla fisica. È per questo motivo che la comunità scientifica rifiuta questa soluzione del "paradosso del nonno assassinato".
Potrebbe esserci una soluzione più economica al paradosso, costruita su aspetti già esistenti della fisica introdotti da altre teorie? Si scopre che un'ipotesi come l'interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica può fornirla.
L'interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica si precipita in soccorso
L'interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica fu proposta da Hugh Everett III negli anni '50 come soluzione al problema del collasso della funzione d'onda osservato nel famoso esperimento a due fenditure di Young.
Mentre viaggia attraverso la fenditura, un elettrone può essere descritto da una funzione d'onda con una probabilità finita di passare la fenditura 1 o la fenditura 2. Quando un elettrone appare sullo schermo, sembra un'onda sfocata. E in altri casi, si manifesta come una particella. Questo è chiamato collasso della funzione d'onda. In altre parole, l'onda sembra scomparire e una particella rimane al suo posto. Questo, a sua volta, è un fattore chiave nell'interpretazione di Copenhagen della meccanica quantistica. Ma gli scienziati non hanno capito perché la funzione d'onda è collassata.
Everett ha posto un'altra domanda: la funzione d'onda collassa del tutto?
Ha presentato una situazione in cui la funzione d'onda continua a crescere in modo esponenziale senza collassare. Di conseguenza, l'intero universo acquisisce uno dei due possibili stati: il "mondo" in cui la particella è passata attraverso lo slot n. 1, e il "mondo" in cui la particella è passata attraverso lo slot n. 2. Everett ha sostenuto che la stessa "divisione" di stati si verifica in tutti gli eventi quantistici, i cui esiti multipli esistono in mondi diversi in uno stato di sovrapposizione. La funzione d'onda a noi sembra che stia collassando, poiché viviamo in uno di questi mondi che non sono in grado di interagire tra loro.
Diagramma della divisione dei mondi secondo l'interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica / Wikipedia.
Quindi, quando Eugene arriva nel 1960, l'universo è diviso. Non è più nel mondo da cui è venuto (sia il mondo n. 1). Invece, ha creato e occupato un nuovo mondo. Quando viaggia nel futuro, segue la cronologia di questo mondo. Non è mai esistito e, infatti, non ha mai ucciso suo nonno. Suo nonno continua a vivere in buona salute nel mondo n. 1.
Ricapitolare
Naturalmente, nessuna delle soluzioni e delle ipotesi proposte rende il viaggio nel tempo una realtà. La teoria della relatività speciale di Einstein e le limitazioni alla velocità di un oggetto di massa pongono seri ostacoli a questo. Tuttavia, forniscono soluzioni interessanti al puzzle. Ironia della sorte, la soluzione più plausibile al "paradosso del nonno assassinato" viene da una singola ipotesi fisica che ha generato storie ancora più fantastiche di molte altre idee e ipotesi avanzate dagli scienziati nel secolo scorso.
Curiosamente, l'interpretazione dei molti mondi può anche rispondere a un altro enigma associato al viaggio nel tempo. Se una tale tecnologia sarà mai qualcosa di più della fantasia, dove sono tutti i viaggiatori del tempo? Perché non sono venuti da noi per raccontarci la loro scoperta?
La risposta probabile è che viviamo in un mondo primordiale in cui le macchine del tempo sono destinate a essere create. E gli inventori ei loro compagni di viaggio finiscono semplicemente in altri mondi, che essi stessi generano. Se questo è vero, allora l'invenzione della macchina del tempo porterà il nostro mondo al fatto che molti fisici e inventori scompariranno da esso.
Vladimir Guillen
