Perché il viaggio nel tempo può essere più probabile di quanto pensi, secondo la fisica

Il concetto di viaggio nel tempo ha sempre catturato l'immaginazione di fisici e laici allo stesso modo. Ma è davvero possibile? Ovviamente è. Lo stiamo facendo adesso, no? Siamo tutti in viaggio verso il futuro un secondo alla volta.

Ma non era quello che stavi pensando. Possiamo viaggiare molto più avanti nel futuro? Assolutamente. Se potessimo viaggiare vicino alla velocità della luce, o in prossimità di un buco nero, il tempo rallenterebbe permettendoci di viaggiare arbitrariamente lontano nel futuro. La domanda davvero interessante è se possiamo tornare indietro nel passato.

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Sono un professore di fisica all'Università del Massachusetts, Dartmouth, e ho sentito parlare della nozione di viaggi nel tempo quando avevo 7 anni, da un episodio del 1980 della serie TV classica di Carl Sagan, Cosmo. Ho deciso proprio allora che un giorno avrei intrapreso uno studio approfondito della teoria alla base di idee così creative e notevoli: la relatività di Einstein. Venti anni dopo, sono emerso con un dottorato di ricerca. sul campo e da allora sono stato un ricercatore attivo nella teoria.

Ora, uno dei miei studenti di dottorato ha appena pubblicato un articolo sul diario Gravità classica e quantistica che descrive come costruire una macchina del tempo usando una costruzione molto semplice.

Curve temporizzate chiuse

La teoria della relatività generale di Einstein consente la possibilità di deformare il tempo a un livello così alto che si ripiega su se stesso, determinando un loop temporale. Immagina di viaggiare lungo questo anello; ciò significa che ad un certo punto, finiresti in un momento nel passato e inizierai a sperimentare gli stessi momenti da allora, tutto da capo - un po 'come il deja vu, tranne che non te ne accorgerai. Tali costrutti sono spesso indicati come "curve temporali chiuse" o CTC nella letteratura di ricerca, e comunemente definiti "macchine del tempo". Le macchine del tempo sono un sottoprodotto di schemi di viaggio efficaci, più veloci della luce e li capiscono può migliorare la nostra comprensione di come funziona l'universo.

Negli ultimi decenni, noti fisici come Kip Thorne e Stephen Hawking hanno prodotto un lavoro seminale su modelli relativi alle macchine del tempo.

La conclusione generale che è emersa dalle ricerche precedenti, comprese quelle di Thorne e Hawking, è che la natura proibisce i cicli temporali. Questo è forse meglio spiegato nella "Consezione di protezione della cronologia" di Hawking, che afferma essenzialmente che la natura non consente di cambiare la sua storia passata, risparmiandoci così dai paradossi che possono emergere se i viaggi nel tempo fossero possibili.

Forse il più noto tra questi paradossi che emergono a causa del viaggio nel tempo nel passato è il cosiddetto "paradosso del nonno" in cui un viaggiatore torna nel passato e uccide il proprio nonno. Ciò altera il corso della storia in modo che emerga una contraddizione: il viaggiatore non è mai nato e quindi non può esistere. Ci sono stati molti film e nuovi grafici basati sui paradossi derivati ​​dai viaggi nel tempo - forse alcuni dei più popolari sono i Ritorno al futuro film e giorno della marmotta.

Materia esotica

A seconda dei dettagli, possono intervenire diversi fenomeni fisici per impedire che le curve temporali chiuse si sviluppino nei sistemi fisici. Il più comune è il requisito per un particolare tipo di materia "esotica" che deve essere presente affinché esista un ciclo temporale. In parole povere, la materia esotica è materia che ha massa negativa. Il problema è che la massa negativa non è nota per esistere in natura.

Caroline Mallary, una studentessa di dottorato all'Università del Massachusetts, Dartmouth, ha pubblicato un nuovo modello per una macchina del tempo nel diario Gravità classica e quantistica. Questo nuovo modello non richiede alcun materiale di massa esotica negativa e offre un design molto semplice.

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Il modello di Mallary consiste di due auto super lunghe - costruite con materiali non esotici e con massa positiva - parcheggiate in parallelo. Una macchina avanza rapidamente, lasciando l'altra parcheggiata. Mallary è stato in grado di dimostrare che in tale configurazione, è possibile trovare un loop temporale nello spazio tra le auto.

Quindi puoi costruire questo nel tuo cortile?

Se sospetti che ci sia un problema, hai ragione. Il modello di Mallary richiede che il centro di ogni auto abbia una densità infinita. Ciò significa che contengono oggetti - chiamati singolarità - con una densità, una temperatura e una pressione infinite. Inoltre, a differenza delle singolarità presenti all'interno dei buchi neri, che le rende totalmente inaccessibili dall'esterno, le singolarità nel modello di Mallary sono completamente nude e osservabili e, quindi, hanno veri effetti fisici.

I fisici non si aspettano nemmeno che oggetti così peculiari esistano in natura. Quindi, sfortunatamente, una macchina del tempo non sarà disponibile a breve. Tuttavia, questo lavoro mostra che i fisici potrebbero dover affinare le loro idee sul perché le curve del tempo chiuso sono proibite.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Guarav Khanna. Leggi l'articolo originale qui.