Che ora è? Agostino il Beato disse: "So che ore sono, finché non ci penso". Secondo il modello standard della fisica, il tempo è la quarta dimensione, oltre alle tre dimensioni spaziali. Quindi puoi attraversarlo. Per anni, gli scrittori di fantascienza hanno apprezzato le possibilità del viaggio nel tempo in vari modi. Ogni secolo padroneggiamo sempre più nuove tecnologie, scopriamo nuovi aspetti della scienza. Cosa ci resta da imparare sul viaggio nel tempo prima di iniziare a trasformarlo in realtà?
Avrai notato che ci muoviamo costantemente nel tempo. Ci muoviamo attraverso di essa. A livello di base del concetto, il tempo è il tasso di cambiamento dell'universo e, indipendentemente dal fatto che ci piaccia o no, siamo soggetti a continui cambiamenti. Invecchiamo, i pianeti si muovono intorno al Sole, le cose vengono distrutte.
Misuriamo il passare del tempo in secondi, minuti, ore e anni, ma questo non significa affatto che il tempo scorra a velocità costante. Come l'acqua in un fiume, il tempo scorre in modi diversi in luoghi diversi. In breve, il tempo è relativo.
Ma cosa causa fluttuazioni temporanee nel percorso dalla culla alla tomba? Tutto si riduce alla relazione tra tempo e spazio. L'uomo è in grado di percepire in tre dimensioni: lunghezza, larghezza e profondità. Il tempo completa questa festa come la quarta dimensione più importante. Il tempo non esiste senza lo spazio, lo spazio non esiste al di fuori del tempo. E questa coppia è connessa in un continuum spazio-temporale. Qualsiasi evento che si verifica nell'Universo deve coinvolgere lo spazio e il tempo.
In questo articolo considereremo le possibilità più reali e quotidiane di viaggiare nel tempo nel nostro Universo, così come i percorsi meno accessibili, ma non per questo meno possibili, attraverso la quarta dimensione.
Viaggio temporaneo nel futuro
Se vuoi vivere un paio d'anni un po 'più velocemente di qualcun altro, devi fare i conti con lo spazio-tempo. I satelliti di posizionamento globale lo fanno ogni giorno, tre miliardesimi di secondo in anticipo rispetto al corso naturale del tempo. In orbita, il tempo scorre più velocemente perché i satelliti sono lontani dalla massa terrestre. E in superficie, la massa del pianeta porta con sé il tempo e lo rallenta su scala relativamente piccola.
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Questo effetto è chiamato dilatazione del tempo gravitazionale. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità piega lo spaziotempo e gli astronomi usano questo corollario quando studiano la luce che passa vicino a oggetti massicci.
Ma cosa c'entra questo con il tempismo? Ricorda: qualsiasi evento che si verifica nell'universo coinvolge sia lo spazio che il tempo. La gravità non solo unisce lo spazio, ma anche il tempo.
Essendo nel flusso del tempo, difficilmente noterai un cambiamento nel suo corso. Ma oggetti abbastanza massicci, come il buco nero supermassiccio alfa Sagittario, situato al centro della nostra galassia, deformeranno seriamente il tessuto del tempo. La massa del suo punto di singolarità è di 4 milioni di soli. Questa massa rallenta il tempo della metà. Cinque anni in orbita di un buco nero (senza caderci dentro) sono dieci anni sulla Terra.
Anche la velocità di movimento gioca un ruolo importante nella velocità del flusso del nostro tempo. Più ti avvicini alla massima velocità di movimento - la velocità della luce - più il tempo scorre. Alla fine del viaggio, l'orologio di un treno in rapido movimento inizierà a essere "in ritardo" di un miliardesimo di secondo. Se un treno raggiunge il 99,999% della velocità della luce, in un anno in una carrozza ferroviaria, puoi viaggiare per duecentoventitre anni nel futuro.
In effetti, ipotetici viaggi futuri nel futuro sono costruiti su questa idea, scusate la tautologia. Ma per quanto riguarda il passato? Puoi tornare indietro nel tempo?
Viaggi temporanei nel passato
Abbiamo scoperto che il viaggio nel futuro avviene sempre. Gli scienziati lo hanno dimostrato sperimentalmente e l'idea è al centro della teoria della relatività di Einstein, che quest'anno compie 100 anni. È del tutto possibile spostarsi nel futuro, l'unica domanda è "quanto velocemente"? Quando si tratta di viaggiare indietro nel tempo, la risposta è guardare il cielo notturno.
La Via Lattea è larga circa 100.000 anni luce, il che significa che la luce di stelle lontane deve viaggiare per migliaia e migliaia di anni prima di raggiungere la Terra. Cattura questa luce e, in sostanza, guarderai semplicemente al passato. Quando gli astronomi misurano la radiazione cosmica a microonde, stanno guardando nel cosmo com'era 10 miliardi di anni fa. Ma non è tutto.
Non c'è nulla nella teoria della relatività di Einstein che precluda la possibilità di viaggiare nel passato, ma l'esistenza stessa di un pulsante che potrebbe riportarti a ieri viola la legge di causalità, o causa ed effetto. Quando accade qualcosa nell'Universo, l'evento genera una nuova catena infinita di eventi. La causa nasce sempre prima dell'effetto. Immagina un mondo in cui la vittima morirebbe prima che il proiettile colpisse la sua testa. Questa è una violazione della realtà, ma nonostante ciò, molti scienziati non escludono la possibilità di viaggiare nel passato.
Ad esempio, si ritiene che muoversi più velocemente della velocità della luce possa rimandare nel passato. Se il tempo rallenta quando un oggetto si avvicina alla velocità della luce, può rompere questa barriera tornare indietro nel tempo? Naturalmente, avvicinandosi alla velocità della luce, cresce anche la massa relativistica dell'oggetto, cioè si avvicina all'infinito. Sembra impossibile accelerare una massa infinita. In teoria, la velocità di curvatura, cioè la deformazione della velocità in quanto tale, può ingannare la legge universale, ma anche questo richiederà costi energetici colossali.
E se il viaggio nel tempo verso il futuro e il passato dipendesse non tanto dalla nostra conoscenza di base dello spazio, ma più dai fenomeni cosmici esistenti? Diamo un'occhiata a un buco nero.
Buchi neri e anelli di Kerr
Orbita intorno al buco nero abbastanza a lungo e la dilatazione del tempo gravitazionale ti proietterà nel futuro. Ma cosa succede se cadi proprio nelle fauci di questo mostro cosmico? Abbiamo già scritto su cosa accadrà quando ci si immergerà in un buco nero, ma non abbiamo menzionato una varietà così esotica di buchi neri come l'anello di Kerr. O il buco nero di Kerr.
Nel 1963, il matematico neozelandese Roy Kerr propose la prima teoria realistica di un buco nero rotante. Il concetto include stelle di neutroni: massicce stelle in collasso delle dimensioni di San Pietroburgo, per esempio, ma con la massa del Sole terrestre. Abbiamo incluso i buchi di neutroni nella lista degli oggetti più misteriosi dell'Universo, chiamandoli magnetar. Kerr ha teorizzato che se una stella morente collassasse in un anello rotante di stelle di neutroni, la loro forza centrifuga impedirebbe loro di diventare una singolarità. E poiché il buco nero non avrà un punto di singolarità, Kerr ha pensato che sarebbe stato possibile entrarvi, senza paura di essere lacerato dalla gravità al centro.
Se i buchi neri di Kerr esistono, potremmo attraversarli ed uscire nel buco bianco. È come il tubo di scappamento di un buco nero. Invece di aspirare tutto ciò che può, il buco bianco, al contrario, getterà via tutto ciò che può. Forse anche in un altro tempo o in un altro universo.
I buchi neri di Kerr rimangono una teoria, ma se esistono, sono una sorta di portali, che offrono viaggi di sola andata verso il futuro o il passato. E mentre una civiltà estremamente avanzata potrebbe evolversi in questo modo e viaggiare nel tempo, nessuno sa quando il buco nero "selvaggio" di Kerr scomparirà.
Wormholes (wormholes)
Gli anelli teorici di Kerr non sono l'unico modo per possibilmente "scorciatoie" per il passato o il futuro. I film di fantascienza - da Star Trek a Donnie Darko - spesso trattano del teorico ponte Einstein-Rosen. Per te questi ponti sono meglio conosciuti come wormhole.
La teoria della relatività generale di Einstein consente l'esistenza di wormhole, poiché la teoria del grande fisico si basa sulla curvatura dello spazio-tempo sotto l'influenza della massa. Per capire questa curvatura, immagina il tessuto dello spaziotempo come un lenzuolo bianco e piegalo a metà. L'area della lastra rimarrà la stessa, non si deformerà, ma la distanza tra i due punti di contatto sarà chiaramente inferiore rispetto a quando la lastra giaceva su una superficie piana.
In questo esempio semplificato, lo spazio è rappresentato come un piano bidimensionale, e non quadridimensionale, come in realtà è (ricorda la quarta dimensione - il tempo). I wormhole ipotetici funzionano in modo simile.
Avanti veloce nello spazio. La concentrazione di massa in due diverse parti dell'universo potrebbe creare una sorta di tunnel nello spazio-tempo. In teoria, questo tunnel collegherebbe tra loro due diversi segmenti del continuum spazio-temporale. Naturalmente, è del tutto possibile che alcune proprietà fisiche o quantistiche impediscano a tali wormhole di emergere da soli. Bene, o nascono e muoiono immediatamente, essendo instabili.
Secondo Stephen Hawking, i wormhole possono esistere nella schiuma quantistica, il mezzo più piccolo dell'universo. Minuscoli tunnel nascono e scoppiano costantemente, collegando luoghi e tempi separati per brevi istanti.
I wormhole possono essere troppo piccoli e di breve durata perché una persona possa spostarsi, ma cosa succederebbe se un giorno potessimo trovarli, trattenerli, stabilizzarli e ingrandirli? A condizione, osserva Hawking, di essere pronto per il feedback. Se vogliamo stabilizzare artificialmente il tunnel spazio-temporale, le radiazioni delle nostre azioni possono distruggerlo, proprio come la reversione del suono può danneggiare un altoparlante.
Corde cosmiche
Stiamo cercando di spremere buchi neri e wormhole, ma esiste un altro modo di viaggiare nel tempo utilizzando un fenomeno cosmico teorico? Con questi pensieri in mente, ci rivolgiamo al fisico J. Richard Gott, che ha delineato l'idea di una stringa cosmica nel 1991. Come suggerisce il nome, si tratta di oggetti ipotetici che potrebbero essersi formati nelle prime fasi dello sviluppo dell'universo.
Queste stringhe permeano l'intero universo, essendo più sottili di un atomo e sotto una forte pressione. Naturalmente, questo implica che danno spinta gravitazionale a tutto ciò che passa vicino a loro, il che significa che gli oggetti attaccati alla corda cosmica possono viaggiare nel tempo a velocità incredibile. Se avvicini due stringhe cosmiche l'una all'altra o ne metti una accanto a un buco nero, puoi creare quella che viene chiamata curva chiusa simile al tempo.
Usando la gravità prodotta da due stringhe cosmiche (o una corda e un buco nero), la navicella potrebbe teoricamente rimandarsi indietro nel tempo. Per fare ciò, dovresti fare un giro attorno alle corde cosmiche.
A proposito, le stringhe quantistiche sono oggetto di accesi dibattiti in questo momento. Gott ha affermato che per viaggiare indietro nel tempo, si avvolge attorno a una stringa contenente metà dell'energia di massa di un'intera galassia. In altre parole, metà degli atomi nella galassia dovrebbero essere usati come carburante per la tua macchina del tempo. Ebbene, come tutti sanno, non puoi tornare indietro nel tempo prima che la macchina stessa fosse creata.
Inoltre, ci sono paradossi temporanei.
Paradossi del viaggio nel tempo
Come abbiamo detto, l'idea di viaggiare indietro nel tempo è leggermente offuscata dalla seconda parte della legge di causalità. La causa viene prima dell'effetto, almeno nel nostro Universo, il che significa che può rovinare anche i piani di viaggio nel tempo più ponderati.
Per cominciare, immagina se viaggi indietro di 200 anni nel tempo, apparirai molto prima della tua nascita. Pensaci per un secondo. Per qualche tempo, l'effetto (tu) esisterà prima della causa (la tua nascita).
Per capire meglio di cosa abbiamo a che fare, considera il famoso paradosso del nonno. Sei un assassino del viaggio nel tempo, tuo nonno è il tuo obiettivo. Ti intrufoli in un tunnel spaziale vicino e ti avvicini a una versione vivente di 18 anni del padre di tuo padre. Alzi la pistola, ma cosa succede quando premi il grilletto?
Pensaci. Non sei ancora nato. Anche tuo padre non è ancora nato. Se uccidi tuo nonno, non avrà un figlio. Questo figlio non ti darà mai alla luce e non puoi viaggiare indietro nel tempo con un compito sanguinoso. E la tua assenza non premerà in alcun modo il grilletto, negando così l'intera catena di eventi. Chiamiamo questo un ciclo di cause incompatibili.
In alternativa, considera l'idea di un ciclo causale sequenziale. Anche se fa riflettere, elimina teoricamente i paradossi temporali. Secondo il fisico Paul Davis, un tale ciclo assomiglia a questo: un professore di matematica va nel futuro e ruba un complesso teorema matematico. Poi lo dà allo studente più brillante. Dopodiché, lo studente promettente cresce e impara per diventare un giorno l'uomo a cui il professore una volta ha rubato un teorema.
Inoltre, esiste un altro modello di viaggio nel tempo che comporta una distorsione della probabilità quando ci si avvicina alla possibilità di un evento paradossale. Cosa significa questo? Torniamo nei panni dell'assassino di tuo nonno. Questo modello di viaggio nel tempo può virtualmente uccidere tuo nonno. Puoi premere il grilletto, ma la pistola non sparerà. L'uccello cinguetterà al momento giusto, o accadrà qualcos'altro: una fluttuazione quantistica non permetterà che si verifichi una situazione paradossale.
E infine, la cosa più interessante. Il futuro o il passato in cui vai può semplicemente esistere in un universo parallelo. Immaginiamo questo come il paradosso della separazione. Puoi distruggere tutto ciò che vuoi, ma questo non influenzerà in alcun modo il tuo mondo d'origine. Ucciderai tuo nonno, ma non scomparirai - forse un altro "tu" scomparirà in un mondo parallelo, o lo scenario seguirà gli schemi paradossali che abbiamo già considerato. Tuttavia, è possibile che questo viaggio nel tempo sarà un viaggio una tantum e non sarai mai in grado di tornare a casa.
Sei completamente confuso? Benvenuti nel mondo del viaggio nel tempo.
Ilya Khel
