N. 16 - 30 Settembre 2002
Il tempo che non t'aspetti (Prima parte)
(Luca Amendola)
"Va bene, George, dici che stai per farti un giro nel futuro. Ma non finirà piuttosto che farai un disastro in cui ci andremo di mezzo tutti?"
(Dal film "The Time Machine", diretto da George Pal nel 1960)
Prima di leggere questo articolo è necessario rispondere ad un breve test psico-attitudinale preliminare.
Secondo voi, è possibile tornare nel passato? Se sì, è possibile modificare il passato? Se sì, lo fareste?

Se avete risposto no ad almeno una di queste domande, questo articolo è per voi, continuate pure. Se avete risposto di sì a tutte, mi sembra che ne sapete già abbastanza: forse avete già letto queste righe prima che io le scrivessi.

È possibile tornare nel passato? Naturalmente non risulta che qualcuno l'abbia già fatto, o perlomeno non abbiamo ancora ricevuto visite dal futuro, ma da una ventina di anni molti fisici stanno studiando attivamente questa possibilità. Tutto è iniziato quando nel 1985 l'astronomo-scrittore americano Carl Sagan stava scrivendo il racconto "Contact". Sagan era un attento divulgatore e non voleva che nel suo racconto la fantasia superasse troppo la realtà scientifica. Quando raccontava del viaggio nel tempo e nello spazio della sua protagonista (la Jodie Foster del film tratto da "Contact"), si premurò di chiedere il consiglio di un illustre fisico esperto di relatività generale, Kip Thorne.

Thorne lesse il manoscritto con molta attenzione: era ben facile cadere in errori madornali parlando con disinvoltura di viaggi nel tempo e ad anni-luce di distanza. Ma Thorne non trovò nessuna ovvia obiezione contro la possibilità di spostarsi nel tempo: anzi, l'idea di Sagan cominciò a turbinare nella sua mente con insistenza. Esisteva un principio fondamentale, di quelli accettati da tutti e comprovati dagli esperimenti, che impedisse i viaggi temporali?

Thorne e i suoi collaboratori studiarono con attenzione il problema, lo rovesciarono da tutte le parti, e nel 1989 pubblicarono su "Physical Review Letters" il primo articolo scientifico (serio!) in cui si citano le magiche parole "macchina del tempo".

Che la struttura dell'universo possa permettere un ritorno al passato era già noto. Nessuna legge impedisce al tempo di essere chiuso su se stesso nel senso in cui la superficie di una sfera è chiusa su se stessa: come viaggiando sulla superficie sferica io posso ritornare nel punto da cui sono partito, così potrebbe accadere che il trascorrere del tempo ci porti un giorno all'istante iniziale. Kurt Godel, un matematico tedesco, aveva ideato già nel 1950 un modello di universo consistente con le equazioni di Einstein, contenente delle curve temporali chiuse (CTC), degli "anelli temporali", in grado di riportarci ad istanti già trascorsi. Ma l'universo di Godel non è una vera "macchina del tempo": non può essere azionato quando vogliamo e soprattutto non sembra proprio che il nostro universo abbia le caratteristiche di quello di Godel. Una "macchina del tempo" è, per definizione, un meccanismo che permette di creare delle CTC a piacimento, distorcendo il tempo laddove reputiamo necessario e permettendo quindi escursioni nel passato e nel futuro.

Naturalmente, gli scrittori di fantascienza non hanno aspettato né Sagan né Thorne, e neppure Godel o Einstein per esplorare l'idea. "Un uomo può salire contro la gravità in una mongolfiera; perché quindi non può sperare un giorno di essere capace di fermare o accelerare la sua deriva lungo la dimensione temporale, o perfino viaggiare all'indietro?": queste sono parole che Herbert G. Wells scrisse nel 1895, dieci anni prima della pubblicazione della Relatività Speciale di Einstein, nel suo capolavoro "La Macchina del Tempo".

La "macchina del tempo" di Herbert G. Wells
Ritorniamo al presente o quasi. Qual è il principio su cui si basa la "macchina del tempo" di Thorne? L'idea è sfruttare l'essenza della Relatività Generale di Einstein, secondo cui lo spazio-tempo possiede una geometria che si modifica a seconda della materia in esso immersa.

La geometria dello spazio è quella che possiamo misurare con dei comuni strumenti di misura di distanze: con un metro, ad esempio, potremmo dimostrare che la linea più breve tra Roma e New York non è quella che va "diritta" tagliando l'Atlantico, ma una curva che sfiora la Groenlandia. La geometria spazio-temporale funziona in maniera simile, ma occorrono anche strumenti di misura temporali, ossia degli orologi. Se lo spazio-tempo è curvo, gli orologi ticchettano più lenti o più veloci a seconda di dove sono e di come si muovono. [vedi articolo "Albert Einstein e il paradosso dei gemelli"]

Se possiamo disporre di masse ad altissima densità, possiamo distorcere lo spazio-tempo praticamente a piacimento. Ad esempio, riprendendo l'analogia con la superficie del mappamondo, potremmo scavare un profondo avvallamento semplicemente ammassando abbastanza materia in un punto qualsiasi. Continuando ad ammassare, l'invaso si approfondirebbe sempre più, come un pozzo, finché potremmo trivellare l'intero mappamondo ed emergere dall'altra parte. Questo tunnel si chiama "wormhole". Schiacciando bene la sfera, la lunghezza del tunnel potrebbe esser ridotta fin quasi a zero. A questo punto potrei recarmi agli antipodi, distanti migliaia di chilometri se passassi per l'esterno, semplicemente facendo due passi nel tunnel. Del resto, i tunnel si fanno proprio per questo, no?

La gravità secondo Einstein
Con i "wormhole", in teoria, potrei attraversare distanze interstellari in poco tempo, aggirando il divieto di superare la velocità della luce. Anche questa possibilità, naturalmente, è stata ampiamente saccheggiata dagli scrittori di fantascienza e del resto anche i "wormhole" erano noti, come curiosità matematiche, da molto tempo.

La vaga (ma geniale) idea di Sagan, resa precisa dai calcoli di Thorne, era di usare i "wormhole" per viaggiare nel tempo, non solo nello spazio. Supponiamo, per cominciare, che siamo riusciti a rallentare il tempo nei pressi dell'imbocco B del tunnel, tanto che, quando l'orologio posto all'imbocco A segna le 11, l'orologio B segna le 10. Se io alle 11 passo da A a B attraversando il tunnel (cosa che posso fare quasi istantaneamente, essendo il tunnel stesso cortissimo), e poi mi sposto da B, dove sono le 10, ad A impiegando dieci minuti, ma passando fuori dal tunnel, ritorno ad A alle 10.10. Ma ero partito alle 11! Potrei tornare quindi prima di essere partito e magari vedere me stesso che mi preparo ad imboccare il tunnel per realizzare l'esperimento. Ecco un tipico "anello temporale".

Un cunicolo spazio-temporale
Troppo facile? In effetti, l'idea che l'orologio B segni le 10 quando presso A sono le 11 sa più di fuso orario che di Relatività Generale. Ma orologi che segnano tempi diversi sono pane quotidiano per i fisici relativisti, tanto che questo è forse l'unico aspetto della storia che sembra fuor di dubbio, essendo già stato sperimentato infinite volte in laboratorio che il tempo può davvero rallentare. Per esempio, il tempo rallenta se l'orologio si muove a gran velocità. Un altro modo di rallentare un orologio è di portarlo in prossimità di un'enorme concentrazione di massa, ad esempio una stella o meglio un buco nero. In questa maniera, il campo gravitazionale del buco nero distorce lo spazio-tempo: visto da fuori, un orologio vicino al buco nero ticchetta più lentamente di uno molto lontano.

I "wormhole" di Thorne sono stati studiati ormai da molti anni e nessuno dubita che, almeno in teoria, potrebbero esistere. Molti più dubbi ci sono sulla possibilità pratica di realizzarli: i "wormhole" tendono ad essere estremamente instabili, a richiudersi immediatamente collassando sotto il proprio stesso peso, senza neanche lasciare il tempo di essere attraversati, e a generare tutta una serie di fenomeni distruttivi. Senza contare che la materia necessaria a realizzarli dovrebbe essere di un tipo esotico che non assomiglia a nessuna forma di materia nota. Ma queste difficoltà ingegneristiche rendono solo improbabile la realizzazione di una "macchina del tempo", non impossibile. E la differenza tra "impossibile" e "improbabile" è infinita: se qualcosa è improbabile, vuol dire che dato abbastanza tempo verrà realizzata; se è impossibile, non verrà realizzata mai.

I problemi veri nascono quando si comincia a rispondere alla seconda domanda d'apertura: è possibile modificare il passato?

... continua nel prossimo numero ...





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