Il viaggio nel tempo è un caposaldo della fantascienza, e non senza motivo. Chi non vorrebbe tornare indietro nel tempo per esplorare la storia o salvare il mondo dalla catastrofe. Il viaggio nel tempo è stato anche studiato a fondo nell'ambito della fisica teorica perché mette alla prova i limiti delle nostre teorie scientifiche. Se il viaggio nel tempo è possibile, ha implicazioni per tutto, dall'origine dell'universo all'esistenza del libero arbitrio. Uno dei problemi centrali della teoria del viaggio nel tempo è che dà origine a paradossi logici. Ma un paio di ricercatori pensano di aver risolto il fastidioso problema del paradosso.
Prima di entrare nei dettagli del loro lavoro, parliamo di cosa significa viaggiare nel tempo nel contesto della fisica teorica. Nella relatività generale, non esiste un grande orologio cosmico che rappresenta il tempo o l'età del cosmo. Il tempo non è assoluto ma relativo. La velocità con cui il tempo scorre per un oggetto dipende da come si muove rispetto a un altro oggetto. Ognuno di noi vive il tempo in modo unico. Ciò significa che la posizione di un oggetto è definita dalla sua posizione sia nello spazio che nel tempo. Questo è il motivo per cui a volte il tempo viene indicato come la quarta dimensione e, sebbene non si possa prendere l'idea troppo alla lettera, uno spazio quadridimensionale è un modo decente per visualizzare lo spaziotempo.
Il percorso di un CTC rispetto a una normale curva di tipo temporale. Credito: Ben Tippett e David Tsang
Mentre ti muovi nello spazio, ti muovi anche nel tempo. In fisica, questo significa che possiamo tracciare una linea attraverso lo spaziotempo che rappresenta il tuo percorso o movimento attraverso lo spazio e il tempo. Questa è nota come curva simile al tempo. La tua intera vita può essere tracciata come un'unica linea dalla tua gloriosa nascita alla tua inevitabile scomparsa. Questo è abbastanza semplice nella relatività speciale, ma nella relatività generale le cose si complicano. Nella relatività, la gravità è causata dalla deformazione dello spazio e del tempo. Come disse una volta John Wheeler:La materia dice allo spaziotempo come curvarsi e lo spaziotempo dice alla materia come muoversi.A causa della gravità, la tua curva simile al tempo può essere piegata e contorta.
E se potessi piegare la tua curva simile al tempo in modo che si avvolga su se stessa. Questa sarebbe una curva timelike chiusa (CTC). Significherebbe che, qualunque cosa accada, il tuo percorso e le tue scelte di vita ti riporteranno inevitabilmente al posto etempodella tua nascita. Congratulazioni, in qualche modo sei tornato indietro nel tempo. Nella fisica teorica, se è possibile viaggiare nel tempo, deve essere possibile creare una CTC.
Si scopre che la relatività generale consente l'esistenza di curve chiuse simili al tempo. Nel 1949 Kurt Gödel ha ideato un universo rotante che ha CTC ed è perfettamente consentito dalla relatività. Anche se non viviamo nell'universo di Gödel, lavori successivi hanno mostrato come le CTC potrebbero essere create all'interno del nostro universo. Ci sono aspetti della fisica delle particelle e della teoria quantistica che probabilmente rendono impossibile il viaggio nel tempo. Tuttavia, per quanto riguarda la relatività generale, le macchine del tempo sono possibili.
Se hai intenzione di viaggiare nel tempo, perché non farlo con stile? Crediti: Oto Godfrey e Justin Morton
Quindi supponiamo per un momento di poter costruire una macchina del tempo. Ora abbiamo un problema di paradosso. Supponiamo che io torni al 1955 e impedisca a mio padre di chiedere a mamma di andare al ballo dell'Incanto sotto i mari. Non si danno il primo bacio, non si innamorano o non si sposano, il che significa che non nasco mai. Ma se non sono mai nato, allora non potrei lasciare i miei genitori. Significa che sono nato? Ma poi... oh cielo.Ritorno al futuroè solo un esempio di paradosso del nonno Poiché il viaggio nel tempo ti consente di interrompere la causa del tuo viaggio, non esiste una linea temporale coerente che puoi seguire.
Una soluzione a questo paradosso è assumere che una catena di eventi impedirà sempre un paradosso. L'autore di fantascienza Larry Niven l'ha definita la legge di conservazione della storia, ma in fisica è conosciuta come il principio di autocoerenza di Novikov, dal nome del fisico russo Igor Dmitriyevich Novikov. Ha dimostrato che si può sempre definire una soluzione senza paradossi per ogni situazione. Uno strano risultato di questo principio è che puoi, in qualche modo, avere un effetto auto-causa. Ad esempio, puoi tornare indietro nel tempo per presentarti i tuoi genitori. Se non avessi viaggiato nel passato, non saresti mai nato, ma lo hai fatto, quindi eccoti qui.
Se sapessi cosa riserva il futuro, lo cambieresti? Credito: Marvel Studios
Sebbene il principio di autocoerenza risolva il paradosso, a molte persone non piace perché significa che non puoi cambiare idea dopo che il passato è stato scritto nella pietra. Sei nato, quindi devi assolutamente viaggiare indietro nel tempo per presentare i tuoi genitori. Non puoi cambiare idea e decidere di non tornare indietro. Il tuo futuro è scritto nella pietra come il passato. Tanto per il libero arbitrio.
Ma il libero arbitrio è un'illusione, giusto? Dopotutto, il nostro cervello e il nostro corpo sono fatti della stessa sostanza dei pianeti e delle stelle e seguono le stesse leggi fisiche. Non abbiamo più libero arbitrio di una palla lanciata. La storia della nostra vita non è un diario che scriviamo ogni giorno. È un libro stampato e vincolato dalle leggi fisiche del cosmo molto prima che tu nascessi. Sebbene ciò possa essere vero, sembra strano che il viaggio nel tempo impedisca anche l'illusione della scelta. Data la natura umana, sicuramente qualche viaggiatore del tempo proverebbe a creare un paradosso per vedere cosa succede.
Qui entra in gioco questo nuovo documento. Piuttosto che guardare alla fisica del viaggio nel tempo, ne esplora la consistenza matematica. Gli autori esaminano se è possibile avere una curva chiusa simile al tempo e avere ancora dinamiche complesse. In altre parole, puoi viaggiare indietro nel tempo e avere almeno l'illusione del libero arbitrio. Gli autori hanno scoperto che è possibile, ma in modo sorprendente.
Ci sono più soluzioni per un CTC. Crediti: Germain Tobar e Fabio Costa
Hanno scoperto che i CTC consentono sistemi complessi perché il vincolo di un ciclo temporale non definisce in modo univoco un singolo percorso. Esistono invece diversi modi per formare il CTC. Quindi un viaggiatore del tempo avrebbe sempre opzioni tra cui scegliere. Se sei nato perché il 'futuro te' ha fissato un appuntamento con i tuoi genitori, allora accadrà, ma sei libero di scegliere altre cose della tua vita. Forse viaggi indietro nel tempo a 50 anni invece che a 20. Forse provi a separarli e fallisci. Potrebbero succedere cose di ogni genere. Il punto è che siete entrambi obbligati a chiudere il ciclo e liberi di fare altre scelte. Se il viaggio nel tempo esiste, non uccide il libero arbitrio.
Naturalmente, nulla in questo lavoro prova che il viaggio nel tempo sia possibile, solo che può essere dinamicamente coerente. Se ti ritrovi mai a viaggiare nel passato, puoi stare certo che la storia della tua vita non è ancora finita.
Riferimento:Germain Tobar e Fabio Costa. ' Dinamiche reversibili con curve chiuse simili al tempo e libertà di scelta . 'Gravità classica e quantistica37.20 (2020): 205011