Guida utile per i viaggi nel tempo

Un esperimento condotto con un computer quantistico avrebbe dimostrato la possibilità di invertire la «freccia del tempo», ma solo nel contesto della meccanica quantistica. I risultati sono stati pubblicati su Scientific Reports, rivista del gruppo Nature che ci ha già abituati in passato a titoli e contenuti da prendere con le dovute cautele, come faceva notare già nel 2016 Dereke Lowe nel blog di Science.

Un team di ricerca che unisce l’Istituto di fisica di Mosca, l’Argonne National Laboratory negli Stati Uniti e il Politecnico di Zurigo ha calcolato la possibilità – estremamente improbabile – che un elettrone possa tornare a uno stato di partenza, l’ipotesi è stata poi verificata in una simulazione su un computer quantistico della Ibm.

Qui mostriamo che, mentre in natura la complessa coniugazione necessaria per l’inversione del tempo può sembrare improbabile in modo esponenziale, si può progettare un algoritmo quantistico che includa una coniugazione complessa e quindi inverta un dato stato quantico. L’uso di questo algoritmo su un computer quantistico IBM ci consente di dimostrare sperimentalmente una dinamica temporale a ritroso per un elettrone disperso su un’impurità a due livelli.

Per rendere più semplice la spiegazione di quanto è stato calcolato si fanno esempi utilizzati spesso quando si cerca di parlare di fenomeni che avvengono solo nel mondo infinitamente piccolo della meccanica quantistica: tazze rotte che si ricompongono tornando intatte e tanto altro.

Ma noi non siamo “solo” particelle. Senza contare che anche il modo in cui ci figuriamo il mondo dei quanti, deriva da semplificazioni che non rispecchiano esattamente il modo in cui i fisici «vedono» davvero i fenomeni quantistici: l’elettrone o il fotone non sono delle biglie e non scelgono se mostrarsi come sfere o onde, per «fregare» l’osservatore.

Pixabay | Meccanica quantistica – Doppia natura onda-particella

Teoria della Relatività e viaggi nel tempo

Questi problemi nel riuscire a conciliare il nostro modo di vedere il mondo, con quello della meccanica quantistica, hanno ispirato purtroppo anche narrazioni New age dove si sostiene di poter acquisire certe capacità grazie alla quantistica. Se vogliamo esplorare la possibilità di viaggiare nel tempo, qualche spunto interessante ci viene già dalle implicazioni della teoria della Relatività speciale e generale di Albert Einstein. Chiedendo a un fisico se è possibile viaggiare nel futuro questo risponderebbe «sì, certo», mentre sulla possibilità di tornare indietro nel tempo darebbe un responso più prudente: «sì, forse».

Viaggiare nel futuro

Tutto ruota attorno al concetto di «dilatazione dei tempi relativistica». Man mano che ci avviciniamo alla velocità della luce il tempo «rallenta», divenendo relativo ad un determinato evento/osservatore. Non esiste dunque un tempo assoluto nell’Universo. Questo implica che possiamo viaggiare nel futuro, ed è stato già verificato, anche se queste dilatazioni del tempo sono talmente piccole che occorrono degli orologi atomici per poterle misurare, noi infatti ci muoviamo a velocità estremamente ridotte rispetto a quella della luce.

Il primo esperimento fu quello di Hafele e Keating nel 1971: due jet di linea viaggiarono attorno al Mondo trasportando quattro orologi atomici, uno verso Ovest e l’altro verso Est. Un ulteriore orologio venne lasciato a terra. Al loro rientro fu effettivamente riscontrato un dilatamento del tempo.

Anche quando usiamo i nostri cellulari o vogliamo orientarci in auto col navigatore satellitare sperimentiamo i viaggi nel tempo. Il Gps (Global position system) è un sistema di posizionamento e navigazione satellitare che deve tener conto delle implicazioni della Relatività, altrimenti non potrebbe funzionare correttamente. Gli orologi a bordo dei satelliti permettono di tener conto di diversi parametri: velocità dei satelliti in orbita, dei segnali, e il movimento del Pianeta.

Questi orologi però, data la loro distanza dal campo gravitazionale terrestre – che dilata lo spazio-tempo – funzionano diversamente rispetto a quelli che stanno sulla Terra. La conseguenza è che se non si tenesse conto della teoria della Relatività, ogni giorno si accumulerebbero troppi microsecondi di differenza, con errori di posizionamento che renderebbero inservibile il sistema.

Wikipedia | Senza tener conto della teoria della Relatività i satelliti del GPS non potrebbero funzionare

Viaggiare nel passato

Sulla possibilità di viaggiare indietro nel tempo le cose si fanno più difficili. Le suggestioni nel mondo della quantistica non sono mai mancate, come quando al Cern di Ginevra si registrò un fascio di neutrini che sembravano inizialmente aver superato la velocità della luce, poi si scoprì che la misura era stata falsata da problemi strumentali.

A livello teorico la possibilità di viaggiare a ritroso nella linea temporale fu scoperta da un grande amico di Einstein, il logico matematico Kurt Gödel. Analizzando la formula dell’Universo in espansione secondo quanto previsto dalla Relatività, si accorse che viaggiando nel futuro ad un certo punto ci si sarebbe dovuti ritrovare nel passato.

Metodi concreti per tornare indietro nel tempo come faceva Marty McFly in Ritorno al futuro non se ne conoscono, se non estremamente teorici, magari aprendo un tunnel nello spazio-tempo. Stephen Hawking molto scettico al riguardo, formulò nel 1992 la Congettura della protezione della cronologia, sostenendo in sostanza che le leggi fisiche avrebbero reso impraticabile un viaggio nel passato, anche se venisse costruita una macchina del tempo. Un esempio di questo sono i paradossi temporali.

Wikipedia | In Ritorno al futuro i viaggi nel tempo avvengono utilizzando una Delorean

Guardiani del tempo: i paradossi temporali

• Il Paradosso dei gemelli riguarda solo i viaggi nel futuro, ma lo citiamo ugualmente per completezza: un gemello resta a Terra, l’altro viaggia a una velocità molto vicina a quella della luce. Mentre i due gemelli sono lontani, l’uno risulta più giovane dell’altro, reciprocamente – in questo sta il paradosso – ma il gemello in viaggio, cambiando direzione per ricongiungersi col fratello, risulterà infine l’unico dei due a essere molto più giovane dell’altro;
• Il Paradosso del nonno riguarda la possibilità di uccidere il proprio nonno nel passato, in questo modo però il viaggiatore non potrebbe essere mai nato, dunque il viaggio nel tempo sarebbe impossibile;
• Il Paradosso della Gioconda presuppone che si torni indietro nel tempo facendo vedere a Leonardo il quadro della Gioconda prima che la dipinga, in questo modo non è più chiaro chi ne sia l’autore e l’opera stessa potrebbe subire cambiamenti.

Universi paralleli: il principio di Novikov

Il fisico russo Igor D. Novikov formulò negli anni ’80 il Principio di autoconsistenza che porta il suo nome: ogni viaggio nel tempo creerebbe nuove linee temporali parallele, quindi potremmo divertirci a rovinare l’opera dei grandi artisti o uccidere tutta la famiglia, tanto i danni resterebbero confinati in una sorta di Universo parallelo, creatosi durante il viaggio.

I crononauti sono già tra noi?

Nel 2009 Hawking volle testare una volta per tutte la possibilità che esistessero già tra noi dei crononauti: viaggiatori nel tempo provenienti dal futuro. Organizzò quindi un party, stampando gli inviti solo a festa conclusa. Non si presentò nessuno. Con buona pace di chi crede di averne visto traccia in vecchie foto e filmati.