07:47 19 Novembre 2018
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Paradossi temporali: nuove scoperte nello spazio

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La teoria del tempo da tutti accettata non esiste più. Tuttavia, gli scienziati hanno inventato una serie di macchine del tempo: dopotutto non ci sono leggi fisiche che lo vietano. Sputnik prova a capire se riusciremo mai a manipolare il tempo.

Freccia del tempo

Nessuno dei nostri organi di senso percepisce il tempo, ma sappiamo che esiste in modo intuitivo e riusciamo anche entro determinati limiti a prevedere che qualcosa accadrà. Nella nostra immaginazione il tempo passa, corre, scorre. Parliamo di presente, passato e futuro. Due diversi eventi possono essere tra loro legati come causa ed effetto: uno scatena l'altro. Non può mai essere il contrario. Questa è la base del principio di irreversibilità del tempo.

Il Premio Nobel Vitaly Ginzburg ha incluso l'irreversibilità ("freccia del tempo") nell'elenco dei tre più grandi problemi della fisica.

Nella meccanica classica l'irreversibilità è determinata dal fatto che i corpi sono composti da moltissimi atomi e molecole ad elevata entropia. Esempio lampante: la panna nel tè. È possibile mescolarla nel tè, ma non è possibile ricomporla allo stato iniziale di goccia, sebbene le molecole della sostanza e il loro numero sono rimasti uguali.

Un'altra questione è il mondo quantistico in cui gli oggetti sono particelle elementari. Qui le "frecce del tempo" non esistono, i processi sono reversibili, ma finché non tentiamo di misurarli e osservarli. Le particelle si presentano in tutti gli stati possibili allo stesso tempo (i fisici preferiscono parlare di funzione d'onda). Ma nel momento in cui si cerca di studiarle con i nostri sistemi queste "scelgono" uno degli stati.

Sorgono alcune legittime domande: il tempo è un fenomeno oggettivo che esiste indipendentemente dalla nostra coscienza come un lago, una casa o il Sole? O è una proprietà della nostra coscienza che non esiste senza di noi?

"Il tempo è l'argomento peggiore su cui fare una domanda a un fisico oggi. Il problema è che ogni scienza interpreta il tempo solo da un punto di vista. Per questo si parla di tempo geometrico, termodinamico, quantistico. È un problema anche solo capire come diverse definizioni di tempo possano avere una qualche relazione l'una con l'altra", afferma Sergey Baranov, dottore di ricerca in scienze fisiche e matematiche e direttore di un laboratorio di ricerca presso l'Istituto di Fisica Lebedev.

Il paradosso dei gemelli e degli orologi

Nel periodo sovietico fra gli amanti delle notizie esclusive circolavano racconti su dove andassero a finire le persone, le navi, gli aerei. In rete troverete testimonianze di persone che hanno "viaggiato nel tempo" trasportati da un forte turbine.

Secondo Sergey Baranov, escludendo l'ipotesi dell'inganno premeditato, le "anomalie temporali" sono errori di percezione, guasti di apparecchi elettronici dovuti a fenomeni atmosferici o ad altri fattori.

"I conducenti che passano accanto a radar militari lamentano la presenza di guasti al loro sistema GPS ma è poco probabile che questo abbia una qualche relazione con il teletrasporto", spiega l'esperto.

I fisici incontrano spesso paradossi temporali veri nei loro esperimenti che non riescono a spiegare. Ad esempio, nella teoria della relatività è celebre il "paradosso dei gemelli": uno dei gemelli, che studia lo spazio su una navicella ad alta velocità, sulla via del ritorno scopre che il gemello rimasto sulla Terra è invecchiato di più. Nessuna magia. Semplicemente nello spazio-tempo quadridimensionale per un corpo in movimento il tempo scorre più lentamente.

Il rallentamento del tempo viene registrato negli acceleratori di particelle. Gli orologi nucleari a bordo dei satelliti orbitali, invece, sono avanti ogni giorno di qualche microsecondo. In questo caso agisce la gravità che, aumentando proporzionalmente all'altezza, dilata facilmente i livelli di energia di elettroni e nuclei.

Cunicoli spazio-temporali per il teletrasporto

La teoria della relatività prevede l'esistenza nell'Universo di buchi neri, oggetti celesti di massa enorme che piegano lo spazio. A un osservatore esterno potrebbe sembrare che i buchi neri rappresentino la fine del mondo. In realtà, si tratta del cosiddetto "orizzonte degli eventi". Oltre l'orizzonte il tempo rallenta, all'interno del buco nero la materia viene distrutta. Si può solo entrare in un buco nero. Non c'è via d'uscita.

In tal senso, i cunicoli spazio-temporali aprono più possibilità. Due entrate sono collegate da un breve tunnel. Posso trovarsi in punti distanti del nostro Universo oppure essere in universi diversi. Come afferma il fisico Michio Kaku nel suo libro "Fisica dell'impossibile", i cunicoli spazio-temporali permettono di viaggiare nel tempo e nello spazio.

Il problema è che questi cunicoli non sono stabili e su effetto della gravità collassano. Il cosmologo Igor Novikov del Centro Astronomico presso l'Istituto di Fisica Lebedev ipotizza: se si riempisse un cunicolo spazio-temporale con una sostanza dotata di densità negativa (cioè se si creasse l'antigravità), il cunicolo diventerebbe percorribile.

"Questa sostanza è uno stato quantistico della materia al momento conosciuto solo in via teorica. Non sappiamo se ci siano grandi quantità di questa sostanza e se sia possibile ottenerle in modo artificiale. Non vi sono leggi che ne impediscano l'esistenza in natura", precisa il cosmologo.

Le attuali ricerche scientifiche ipotizzano che al centro delle galassie, anche della nostra Via Lattea, il posto dei buchi neri sia occupato dai cunicoli spazio-temporali. Per capire meglio la questione saranno importanti futuri progetti come il russo Millimetron. Il progetto prevede un osservatorio situato in un punto di Lagrange che, insieme ai radiotelescopi terrestri, creerà un enorme interferometro in grado di identificare oggetti a piccole distanze l'uno dall'altro. L'osservatorio sarà lanciato nello spazio nel 2023.

"I cunicoli spazio-temporali si differenziano dai buchi neri perché le loro entrate hanno un monopolo magnetico. Inoltre, una sostanza può anche uscire dal cunicolo, mentre nel buco nero può solo entrare. Il cunicolo può essere considerato un corridoio attraverso il quale si vede in un altro universo", spiega Novikov.

Macchina del tempo

Secondo la teoria gravitazionale, i cunicoli spazio-temporali dovrebbero essere molto piccoli con una lunghezza di Planck nell'ordine di grandezza di 10-33 cm. Ma il cunicolo può essere ingrandito. Per farlo in teoria bisognerebbe introdurre un parametro aggiuntivo, ritiene Arkady Popov, ricercatore senior presso l'Istituto di fisica dell'Università federale di Kazan.

"Vi è anche la possibilità di aumentare la lunghezza di Planck. Bisogna considerare la temperatura del vuoto quantistico e della sostanza che crea il cunicolo nello spazio-tempo. È questo che stiamo calcolando al momento", afferma lo scienziato.

Secondo lui, il teletrasporto tramite cunicoli spazio-temporali non è da escludere.

"Si potrebbe scoprire che passare attraverso questi cunicoli sia molto più breve rispetto che allo spazio esterno. In questo caso gli osservatori esterni penseranno che vi siete spostati molto velocemente, che vi siete teletrasportati", aggiunge Popov.

Con l'aiuto di un cunicolo spazio-temporale hanno tentato di creare anche una macchina del tempo. Ad esempio, un'estremità può portare in una zona del buco nero e l'altro in un punto lontano in cui il tempo scorre diversamente. Ma in questo caso si infrangono varie leggi della fisica.

"Ciò significa che le macchine del tempo sono fuori discussione come ha detto anche Steven Hawking", ricorda il fisico. 

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spazio, tempo, scienza, fisica, Russia
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