03:56 20 Novembre 2019

La macchina del tempo è possibile!

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Nel 1949 il matematico tedesco Kurt Gödel, una volta risolte le equazioni di campo formulate da Einstein, dimostrò teoricamente la possibilità di viaggiare nel tempo.

Dopo circa 70 anni gli scienziati statunitensi e canadesi hanno costruito sulla base di tale dimostrazione teorica un modello matematico. La scorsa primavera un computer quantistico è riuscito ad andare indietro nel tempo di circa un secondo.

Una nuova dimensione: nuove possibilità

All’inizio del XX secolo i fisici cominciarono a considerare il tempo come una dimensione alla pari delle altre 3 già note: altezza, lunghezza e profondità. Di conseguenza, la scienza aprì le porte a una rappresentazione del continuum spazio-temporale e questo portò alla creazione di un nuovo punto di vista sulle leggi della natura: la teoria della relatività ristretta e quella generale. La teoria della relatività ristretta prendeva in esame solamente corpi che si muovono lungo una linea retta e in maniera uniforme, mentre la teoria generale prendeva in esame casi in cui i corpi aumentavano la loro velocità di movimento e deviavano la propria traiettoria.

Proprio per la teoria della relatività generale nel 1915 Einstein e il matematico tedesco Hilbert idearono il sistema di equazioni noto come campo gravitazionale che unisce lo spazio-tempo alle proprietà della materia che lo riempie. 30 anni dopo Gödel risolse queste equazioni presentando la materia sotto forma di particelle di polvere in rotazione disposte in maniera uniforme. Quando, poi, sostituì queste particelle con le galassie, ricavò il modello cosmologico di un universo in rotazione. In un universo di questo tipo la luce è in rotazione continua. Ciò significa che i corpi sono in grado di viaggiare su traiettorie costrette non solo nello spazio ma anche nel tempo. In altre parole, viaggiando nell’universo è possibile andare indietro nel tempo.

La probabilità che esistano simili traiettorie (cosiddette curve chiuse di tipo tempo) è determinata da altre possibilità di risoluzione delle equazioni di campo, come il cilindro di Tipler ipotizzato nel 1974 e il cunicolo spazio-temporale attraversabile.

Attraverso lo spazio e il tempo

Il fisico britannico Roger Penrose ha ipotizzato che le curve chiuse di tipo tempo debbano intersecare un orizzonte degli eventi, ovvero il limite immaginario dello spazio-tempo. Da un lato, i limiti rimangono dei punti dello spazio-tempo dei quali è possibile avere qualche informazione. Dall’altro, invece, non se ne sa nulla. L’uomo si trova al di fuori di questo orizzonte degli eventi. Dunque, non è in grado di osservare alcuna violazione del principio di causalità nelle curve chiuse di tipo tempo.

Stando a Stephen Hawking, ogni tentativo di creare curve analoghe termina necessariamente con la comparsa di un buco nero. Alla fine, per l’osservatore la singolarità nuda è il punto in cui è possibile vedere un futuro lontano e infinito oppure il passato. Anche se un uomo finisse all’interno di questo punto, non potrebbe raccontare quello che vede a nessuno. Per questo, bisognerebbe uscire dal buco nero, cosa impossibile.

Tuttavia, gli scienziati hanno trovato un modo, ancora teorico, di ovviare a queste limitazioni.

Taluni fisici statunitensi e canadesi hanno elaborato un modello matematico di macchina del tempo che permette di viaggiare lungo le curve chiuse di tipo tempo a una velocità maggiore di quella della luce. Inoltre, affermano gli autori dello studio, per cercare queste curve non è necessario trovarsi all’interno di un buco nero.

La direzione del tempo nello spazio-tempo appare come una deformazione che si fa più pronunciata più ci si avvicina al buco nero: vi sono dati a riprova del fatto che il tempo in prossimità di un buco nero rallenta. Gli scienziati hanno descritto la possibilità di creare una deformazione a mo’ di cerchio per i passeggeri di un’ipotetica macchina del tempo al di fuori del buco nero. Questo cerchio li farebbe viaggiare nel passato.

La macchina del tempo sarebbe di fatto una bolla. Le persone al suo interno viaggerebbero nel passato e nel futuro lungo la curva chiusa così ottenuta e poi ritornerebbero al punto di partenza. Nel frattempo un osservatore esterno vedrebbe due versioni dei passeggeri: nella prima versione il tempo scorrerebbe normalmente, nella seconda il tempo scorrerebbe alla rovescia.

In verità, una macchina simile è ancora solo un progetto. I materiali di cui dovrebbe essere composta non sono ancora stati inventati.

Un secondo indietro nel tempo

A marzo di quest’anno alcuni scienziati russi, statunitensi e svizzeri hanno dimostrato che nella pratica è possibile viaggiare nel tempo, ma solamente a livello quantistico. Hanno creato uno stato del sistema che, in sostanza, ha violato la seconda legge della termodinamica secondo la quale con il passare del tempo l’entropia dell’universo cresce in maniera costante. Ciò vuol dire che il tempo si muove solo in una direzione, ossia dal passato al futuro.

Inizialmente i fisici hanno dimostrato teoricamente che un elettrone sito in uno spazio vuoto è in grado di muoversi spontaneamente nel passato, ovvero tornare in quello stato nel quale si trovava alcuni istanti prima. Tuttavia, stando alle stime, questo evento può verificarsi solamente una volta in tutta l’esistenza dell’universo. Quindi, sarà possibile tornare indietro nel tempo di soli 0,06 nanosecondi.

Poi gli scienziati hanno provato a effettuare questa operazione in un esperimento con l’aiuto di un computer quantistico in modalità cloud. In un caso hanno unito due Qubit, nell’altro tre. Si tratta delle unità di informazione quantistica alla base della memoria dei computer di questo tipo.

Dopo aver inserito i Qubit nella macchina, hanno provato a manipolare il contenuto così che il grado di caos nel sistema quantistico crescesse velocemente. Quando l’entropia raggiunse un dato livello, la gestione dei Qubit fu presa in carica da un altro programma che li portò a uno stato in cui le evoluzioni successive fossero non più dominate dal caos, ma dall’ordine. Di conseguenza, i Qubit in un attimo si ritrovarono nello stato di partenza. In altre parole, tornarono indietro nel passato.

Tuttavia, questo esperimento non è riuscito sempre: circa nell’80% dei casi con 2 Qubit e solo nella metà dei casi con 3. Stando agli autori dello studio, i fallimenti sono dovuti a errori di funzionamento del computer quantistico e non a qualche ragione inspiegabile. Ciò significa che è possibile creare algoritmi più efficaci per viaggiare nel passato.

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