L'idea di poter tornare indietro nel tempo per cambiare il passato è diventata una delle tecniche preferite nei film, nella letteratura e nelle serie televisive. Harry Potter, Ritorno al futuro, Ricomincio da capo e molti altri film ci hanno promesso l'opportunità di riselezionare il nostro passato. Per la maggior parte delle persone, questa opportunità rimarrà fantastica, perché tutte le leggi della fisica indicano che andare avanti nel tempo è inevitabile e necessario. C'è stato persino un paradosso nella filosofia che evidenzia l'assurdità di questa possibilità: se il viaggio nel tempo fosse possibile, potresti tornare indietro nel tempo e uccidere tuo nonno prima ancora che i tuoi genitori si incontrassero, eliminando così la possibilità della tua stessa esistenza. Per molto tempo si è creduto che non ci fosse via di ritorno. Ma grazie alle proprietà intriganti dello spazio e del tempo nella teoria della relatività generale di Einstein, è possibile viaggiare indietro nel tempo, afferma il fisico Ethan Siegel.
Un'illustrazione dell'universo primordiale della schiuma quantistica, in cui le fluttuazioni quantistiche si manifestano alle scale più piccole. Le fluttuazioni di energia positiva e negativa possono creare minuscoli wormhole quantistici.
Cominciamo con l'idea fisica di un wormhole. Nell'universo conosciuto su scala più piccola, minuscole fluttuazioni quantistiche appaiono sul tessuto dello spazio-tempo. Ciò include le fluttuazioni di energia in direzioni positive e negative, che spesso si verificano molto vicine l'una all'altra. Una forte, densa, fluttuazione di energia positiva può creare uno spazio curvo in un certo modo, e una forte, densa, fluttuazione di energia negativa piegherà lo spazio in modo opposto. Se colleghi queste due regioni di curvatura, ottieni - brevemente - un wormhole quantistico. Se il wormhole sopravvive abbastanza a lungo, puoi provare a passare una particella attraverso di esso, in modo che scompaia istantaneamente in un punto dello spaziotempo e appaia in un altro.
Grafico matematico accurato del wormhole lorentziano. Se un'estremità di un wormhole è costruita da massa / energia positiva e l'altra da massa / energia negativa, il wormhole diventerà attraversabile.
Per aumentare tutto questo, ad esempio, e consentire a un essere umano di attraversare un wormhole, è necessario un po 'di lavoro. Sebbene tutte le particelle conosciute nel nostro Universo abbiano energia positiva e massa positiva o nulla, è possibile che particelle con massa ed energia negativa esistano nell'ambito della relatività generale. Certo, non li abbiamo ancora trovati, ma se credete ai fisici teorici, non c'è nulla che escluda la possibilità della loro esistenza.
Se esiste una sostanza con massa ed energia negativa, la creazione di un buco nero supermassiccio e la sua controparte con massa ed energia negativa, e poi combinarle, creerà un wormhole attraversabile. Non importa quanto lontano separerai i due di questi oggetti sovrapposti, se hanno abbastanza massa ed energia - sia positiva che negativa - la connessione istantanea rimarrà. Tutto questo è ottimo per viaggiare istantaneamente nello spazio. Ma per quanto riguarda il tempismo? Ed è qui che entrano in gioco le leggi della relatività speciale.
Secondo la legge della relatività speciale, le parti fisse e mobili invecchiano a velocità diverse.
Se viaggi vicino alla velocità della luce, sperimenterai un fenomeno noto come dilatazione del tempo. Il tuo movimento nello spazio e il movimento nel tempo sono collegati dalla velocità della luce: più velocemente ti muovi nello spazio, più lentamente nel tempo. Immagina di avere una destinazione a 40 anni luce di distanza e di poter viaggiare ad una velocità incredibile: oltre il 99,9% della velocità della luce. Se sali a bordo di una nave, viaggi verso una stella quasi alla velocità della luce, poi fermati, girati e ritorni sulla Terra, verrà trovato qualcosa di strano.
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A causa del rallentamento del tempo e della riduzione della lunghezza, puoi raggiungere la tua destinazione in appena un anno e poi tornare in un altro anno. Ma passeranno 82 anni sulla Terra. Tutti quelli che conosci diventeranno molto vecchi. Questo è il modo in cui viaggiare nel tempo è fisicamente possibile: viaggi nel futuro e il viaggio nel tempo dipenderà solo dal tuo movimento nello spazio.
È possibile viaggiare nel tempo? Con un wormhole abbastanza grande, ad esempio creato da due buchi neri supermassicci (masse ed energie positive e negative), potremmo provare.
Se costruisci un wormhole come quello che abbiamo descritto sopra, la storia cambierà. Immagina che un'estremità di un wormhole sia immobile, ad esempio, da qualche parte vicino alla Terra, mentre l'altra viaggerà a una velocità prossima alla luce. Dopo un anno di rapido movimento di una delle estremità del wormhole, lo attraversi. Cosa succede dopo?
Ebbene, l'anno sarà diverso per tutti, soprattutto se ognuno si muoverà nel tempo e nello spazio in modo diverso. Se stiamo parlando delle stesse velocità di prima, la fine "mobile" del wormhole invecchierà 40 anni, ma la fine "calma" - solo 1 anno. Entra nella parte relativistica del wormhole e arriva sulla Terra solo un anno dopo la creazione del wormhole, e tu stesso invecchierai 40 anni.
Se 40 anni fa qualcuno avesse creato una coppia di wormhole così aggrovigliati e li avesse mandati in un viaggio simile, potrebbe entrare in uno di essi oggi, nel 2017, e viaggiare fino al 1978. L'unico problema è che tu stesso non avresti potuto essere in questo posto nel 1978; dovevi essere a un'estremità del tunnel spaziale o viaggiare nello spazio per raggiungerlo.
Viaggio di curvatura visto dalla NASA. Se crei un wormhole tra due punti nello spazio, in modo che un buco si muova relativisticamente rispetto all'altro, gli osservatori che lo attraversano invecchiano in modo diverso.
E a proposito, questa forma di viaggio nel tempo vieta anche il paradosso del nonno! Anche se il wormhole fosse stato creato prima che i tuoi genitori fossero concepiti, non c'era modo che tu potessi apparire dall'altra parte del wormhole abbastanza presto da viaggiare indietro nel tempo e trovare tuo nonno prima di quel momento cruciale. Nella migliore delle ipotesi, potresti portare tuo padre e tua madre appena nati a bordo di una nave, raggiungere l'altra estremità del tunnel spaziale, lasciarli maturare, invecchiare, concepirti e poi tornare indietro nel tunnel spaziale da soli. Poi incontrerai tuo nonno nel fiore degli anni, ma tecnicamente sarà più o meno nel periodo in cui sono nati i tuoi genitori.
L'universo dà libero sfogo alle cose più insolite. Soprattutto se la massa e l'energia negative esistono davvero nell'Universo e possono essere controllate. Ma viaggiare indietro nel tempo è qualcosa di completamente fuori dall'ordinario. A causa delle stranezze sia della relatività speciale che di quella generale, il viaggio nel tempo potrebbe non essere possibile solo nella narrativa.
