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VIAGGIO NEL TEMPO 02 autori vari

Speculazioni teoriche

I fisici Paul Davies, Kurt Gödel, Frank Tipler e John Richard Gott III hanno proposto delle metodologie ideali (ossia non realizzabili nella pratica) per costruire una macchina del tempo.
Descriveremo brevemente le macchine del tempo di Gödel, di Tipler e di Gott.

La prima è basata sull'ipotesi di un universo chiuso in rotazione, dove muovendosi a velocità prossime a quella della luce si potrebbe raggiungere ogni istante di tempo dell'universo semplicemente viaggiando continuamente sempre in una stessa direzione.

Quella di Tipler è una variante di questa che però si basa sull'esistenza di un corpo materiale e non utilizza dunque l'intero universo come nel precedente esempio: un ipotetico cilindro rotante di massa esorbitante (si parla di miliardi di masse solari), ma di densità inferiore a quella necessaria perché si trasformi in un buco nero, creerebbe un'attrazione gravitazionale tale da far sì che un corpo che si muova intorno ad esso a velocità elevatissime anche se non necessariamente prossime a quella della luce si sposti nel passato o nel futuro, a seconda che si muova nel verso opposto o uguale a quello della rotazione del cilindro. Se, viceversa, la particella puntiforme è messa al centro del circolo, essendo il campo magnetico zero, effetti sono attribuiti a un trascinamento del sistema di riferimento della particella, cioè una deformazione dello spazio-tempo all'interno del cerchio.
Questo modello pone però due importanti limitazioni: non si può andare in un passato precedente la creazione del cilindro, e non si può andare in futuro successivo la sua distruzione.
Il modello matematico, inoltre, presuppone un cilindro infinitamente lungo, e non è ancora chiaro se questa condizione sia necessaria per il viaggio nel tempo.

Un altro modello di macchina del tempo è stato proposto da Gott, e si basa sul fatto che la forza di gravità dei corpi massivi influenza lo scorrere del tempo. In breve, il modello prevede di usare Giove per creare una sfera cava, all'interno della quale porre il "crononauta". Da calcoli fatti, il campo gravitazionale della sfera cava (generata dalla massa di Giove fortemente compressa) rallenterebbe il tempo di un numero variabile di volte (massimo quattro) a seconda della densità della sfera, che deve essere sempre inferiore a quella necessaria per la contrazione in un buco nero.

Tecnologie

Un wormhole

Le principali tecnologie ipotetiche o in corso di studi per poter progettare viaggi nel tempo sono:

  • Wormhole (passato e futuro, non si avrebbe alcuna dilatazione temporale)
  • Velocità della luce raggiunta (quasi) attraverso reazioni materia/antimateria (futuro attraverso effetto di dilatazione temporale di Albert Einstein)
  • Forza di gravità (futuro attraverso effetto di dilatazione temporale di Einstein)

Sperimentazioni

 

Vari esperimenti realizzati nel corso degli ultimi dieci anni danno l'impressione di un effetto retrogrado, ossia di un viaggio nel tempo verso il passato, ma sono interpretati in modo diverso dalla comunità scientifica.
Ecco alcuni esempi: l'esperimento di
Marlan Scully (che è ispirato al paradosso EPR e richiede l'utilizzo di fessure di Young) lascia supporre che su scala quantica una particella nel futuro determini il suo passato. Secondo alcuni, questo mette semplicemente in evidenza le difficoltà di qualificare la nozione di tempo all'interno della scala quantica; in ogni caso, quest'esperimento non costituisce una violazione della causalità.
Si è potuto registrare che nell'esperimento del fisico
Lijun Wang, l'invio di pacchetti di onde attraverso una lampada al cesio a cX310 ha avuto come conseguenza l'uscita dei pacchetti di onde stessi 62 nanosecondi prima della loro entrata. Alcuni scienziati ritengono però che questo sia semplicemente dovuto ad un effetto d'ultra-rifrazione, e avanzano l'obiezione che questi pacchetti di onde, non essendo oggetti costituiti da particelle ben definite, non possono trasportare né energia né informazione dei futuri eventi, per cui non è possibile confermare in modo esaustivo che arrivino dal futuro.
Infine, il programma "
Effetto STL" effettuato dal medico Ronald Mallett ha lo scopo ufficiale di osservare una violazione della causalità mediante il passaggio di un neutrone attraverso un cristallo fotonico che rallenta la luce. Si è potuto constatare che il neutrone riappare nel dispositivo prima di essere disintegrato. La relazione è uscita nel novembre 2006 e beneficia del sostegno di molte università degli Stati Uniti.

Il teletrasporto e il viaggio temporale sono temi collegati, che presuppongono la copertura di enormi distanze nello spazio piuttosto che nel tempo. Le tematiche del viaggio nel tempo e nello spazio vengono a essere in stretta relazione, per almeno due ragioni:

  • secondo la relatività generale, spazio e tempo sono parte di un continuo a quattro dimensioni;
  • il paradosso dei gemelli ammette la possibilità teorica di un viaggio nel futuro;
  • i ponti di Einstein-Rosen sono una costruzione fisica e matematica che ammette la possibilità teorica di un viaggio nel passato e nel futuro. I ponti di Einstein-Rosen descrivono sia un collegamento fra due punti arbitrariamente distanti nello stesso universo, oppure che possono distare arbitrariamente nel tempo. I punti possono appartenere allo stesso universo o a due universi paralleli.

La massa che è oggetto del teletrasporto può comparire nel punto di arrivo in un tempo superiore a quello che impiegherebbe muovendosi alla velocità della luce, rispettando il limite teorico imposto dalla relatività generale. Esiste però una variante del teletrasporto che presuppone di collegare due punti a velocità inferiori a quella della luce, riproducendo l'informazione della massa nel punto di arrivo.

La realizzazione di un viaggio nel passato o nel futuro, oltre ai problemi teorici, presenterebbe notevoli difficoltà tecniche. Secondo le teorie che ammettono la possibilità di un viaggio nel tempo, come quella dei ponti di Einstein-Rosen, sarebbe necessaria una quantità enorme di energia, pari alla potenza elettrica mondiale.

Alla difficoltà di produrre enormi quantità di energia, si aggiungono quella di produrla in tempi brevi di pochi minuti, in un solo sito (il luogo dell'esperimento), e di non disperderla su grandi distanze.

L'alternativa alla produzione in un solo sito è quella di convogliare nel luogo dell'esperimento l'energia prodotta altrove da una moltitudine di centrali, tramite un numero opportuno di accumulatori ad alta capacità collegati in serie. L'energia sarebbe sottratta alla rete di distribuzione, con un apparente blackout elettrico.

Le potenze in gioco sono simili a quelle che un'esplosione nucleare produce in pochi minuti. Onda d'urto e radiazioni di una bomba atomica, tuttavia, si disperdono a distanza di migliaia di chilometri e di anni. In base alla formula E=mc^2, 600 grammi di massa d'uranio possono infatti produrre un'energia pari a Joule, per un tempo di 10 minuti (assumendo una velocità della luce pari a 300.000 km/s).

Oltre a un'enorme densità di energia occorre generare una curvatura negativa dello spazio-tempo. La materia e l'energia nell'universo producono solamente una curvatura positiva. In base al principio di indeterminazione di Heisenberg, energia e tempo non possono essere misurate simultaneamente con precisione infinita. È impossibile verificare, per ogni particella di massa presente in una regione a scelta dello spazio-tempo, se tutta l'energia genera una curvatura positiva.

La curvatura positiva dello spazio-tempo è positiva per la maggioranza dei punti, ma può essere trovato qualche punto dove non lo è. Nei punti a curvatura negativa, si è in presenza di un varco spazio-temporale, che può essere tenuto aperto con una fortissima densità di energia.

Un ulteriore modalità di viaggio nel tempo è l'attraversamento di dimensioni esterne allo spazio-tempo. La teoria delle stringhe ipotizza l'esistenza di 16 dimensioni. Le dimensioni aumentano a seconda della lente, della scala di misura con la quale si osserva l'universo. Dodici di queste dimensioni sono in più rispetto a quelle note dello spazio tempo, "arrotolate" e compresse in un piccolissimo raggio di materia, per cui punti diversi dello spazio-tempo potrebbero essere collegati da una di queste dimensioni. Viaggiando attraverso di esse, si otterrebbe una "scorciatoia" per collegare due punti, nello spazio e/o nel tempo, senza superare il limite teorico della velocità della luce.

Paradossi

Coerenza

Esistono numerose speculazioni teoriche sui paradossi che potrebbero insorgere quando si ha a che fare con i viaggi nel tempo. Ad esempio, supponiamo che voi decidiate di utilizzare una macchina del tempo per tornare a fare visita a vostro nonno, nel passato. Il viaggio riesce e vi trovate finalmente a tu per tu con vostro nonno, che però giovane e non si è ancora sposato con quella che diventerà, in seguito, la vostra nonna. Ebbene, mentre sbalordite il nonno con particolari che solo lui può conoscere della sua famiglia, ecco che egli si distrae e si dimentica dell'appuntamento con una bella ragazza che sarebbe potuta diventare sua moglie. La signorina, indispettita dal comportamento del giovanotto, non lo vuole più vedere. Ed ecco quindi che per colpa vostra il nonno non si sposerà più e di conseguenza voi stessi non sareste più potuti nascere; ma se non foste mai nati, come avreste potuto impedire ai nonni di incontrarsi? Tale paradosso è comunemente definito Paradosso del nonno. Un esempio di questo problema è rappresentato dai film della serie di fantascienza Ritorno al Futuro: il viaggiatore nel tempo, impedendo ai suoi genitori d'incontrarsi, sarebbe dovuto scomparire dalla realtà in quanto mai nato. Questo tipo di paradosso è detto di "coerenza".

Il Paradosso del nonno è quello per cui l'ipotetico viaggiatore nel tempo incontra nel passato e uccide un proprio progenitore diretto (padre, nonno, etc.). In quel caso, l'esistenza stessa del viaggiatore sarebbe un'incoerenza e pure la possibilità di un suo ritorno al presente, all'istante di tempo nel quale era partito il suo viaggio.

Una situazione d'incoerenza ancora maggiore si verificherebbe quando l'ipotetico viaggiatore nel tempo incontrasse, ed eventualmente uccidesse, sé stesso quando aveva un'età minore.

Conoscenza

Un'altra variante di paradosso è quella proposta dal filosofo Michael Dummett.

Un critico d'arte torna nel passato per conoscere quello che diventerà il più famoso pittore del futuro. Ebbene, questo pittore quando incontra il critico dipinge quadri in verità molto mediocri, ben lontani dai capolavori che il futuro potrebbe conoscere. Ed ecco quindi che il critico d'arte gli mostra delle stampe dei futuri capolavori. Il pittore ne è talmente entusiasta che glieli sottrae e li va a ricopiare. Nel frattempo, il critico d'arte si deve reimbarcare nella macchina del tempo per tornare alla sua epoca e lascia quindi le copie nel passato.
La domanda è questa: considerando l'intera vicenda globalmente, da dove arriva, in definitiva, la conoscenza necessaria a creare i capolavori? dal pittore o dal critico d'arte?

Nella fantascienza questo problema viene ad esempio ripreso nel film Terminator con i suoi seguiti: il microchip che sta alla base tecnica degli androidi che vengono sviluppati è copiato da un androide che ha viaggiato nel tempo. Il medesimo problema viene riproposto nel racconto La scoperta di Morniel Mathaway di William Tenn.

Questo tipo di paradosso viene affrontato marginalmente nella trilogia di Ritorno al futuro: quando Marty (Michael J. Fox) alla fine del primo film suona la canzone Johnny B. Goode, un membro della band che assiste alla sua esibizione fa sentire la canzone al parente Chuck Berry. In molte altre occasioni sebbene i personaggi nel passato vengano messi al corrente di fatti importanti della loro vita, nel loro futuro sembrano non saperne niente.

Lo stesso tipo di paradosso appare nel film Rotta verso la Terra della saga di Star Trek, quando l'equipaggio dell'Enterprise viaggia indietro nel tempo, fino alla San Francisco del 1986, Scotty fornisce la formula dell'alluminio trasparente alla ditta che ne risulterà l'inventrice, creando così un paradosso di conoscenza.

Paradosso fisico

Un altro paradosso è questo: supponiamo, di nuovo, che il viaggio nel tempo sia possibile e che un oggetto qualsiasi torni indietro nel tempo. Limitiamo l'infinita gamma di momenti passati in cui potrebbe tornare, a quelli in cui l'oggetto già esisteva. Dal punto di vista dell'universo al momento di arrivo nel passato, la massa costituente l'oggetto comparirebbe praticamente dal nulla; la "copia ridondante" sarebbe dunque priva di passato. Ciò sembra inconcepibile in quanto violerebbe molte delle leggi fisiche (oltre che logiche) esistenti.

Bisogna osservare che, se un corpo viaggia nel tempo, viene meno una quantità di massa e energia nel punto di partenza e questo compare nel punti di arrivo. La massa non viene creata, c'è una trasformazione dello spazio-tempo in cui si trova, un cambio di coordinate. La conservazione della massa e la conservazione dell'energia sono rispettate se sono estese da tre a quattro dimensioni, includendo quella temporale: non sono rispettate nelle tre dimensioni dello spazio di arrivo dove una massa, sembra comparire dal nulla, mentre lo sono nello spazio-tempo di partenza e di arrivo.

Un esempio di questo problema è rappresentato dal film della serie di fantascienza Ritorno al Futuro Parte II: il 12 novembre 1955 si trovano contemporaneamente quattro macchine del tempo: la DeLorean al plutonio che riporta Marty nel 1985, la DeLorean volante guidata da Doc che, colpita da un fulmine, lo porta nel 1885, durante il vecchio West, la DeLorean danneggiata che Doc del 1985 (intrappolato nel 1885) ha lasciato nel vecchio cimitero abbandonato dei pistoleri ed infine la DeLorean volante guidata dal Biff del futuro che è tornato indietro nel tempo per dare al "se stesso" del 1955 un almanacco.

Il paradosso fisico si fa ancora più intricato se coinvolge persone. In Ritorno al Futuro Marty, nel tentativo di salvare Doc, anticipa il momento del suo rientro nel futuro. Riesce quindi a vedere sè stesso salire sulla DeLorean e dare inizio al ciclo di eventi che egli conclude col suo ritorno. Se, per assurdo, il Marty ritornato al futuro avesse impedito la partenza del Marty del presente, l'intera linea temporale non sarebbe mai esistita: il Marty del presente avrebbe assistito alla sparizione del suo doppio proveniente dal passato e tutte le varianti nella vita della famiglia McFly sarebbero state annullate.

A proposito di varianti nella vita dei McFly, esse sono una sorpresa per Marty. In effetti, se un individuo tornasse indietro nel tempo e cambiasse la linea temporale per produrre significative variazioni nella propria vita, tornando nel futuro avrebbe comunque coscienza e memoria della sua vita originaria e non di quella alternativa provocata dalle variazioni. È quindi singolare che Marty abbia una stanza identica a quella originaria e non si accorga da subito che molto è cambiato per la sua famiglia.

Un altro paradosso offerto dal film è relativo al viaggio nel futuro. Supponiamo che un uomo voglia vedere se stesso nel futuro, e allora entra nella macchina del tempo e parte. Dal punto di vista dell'universo la linea degli eventi continua senza di lui e se ammettiamo che nel futuro l'uomo ritorni sulla stessa linea egli non potrà mai rivedere se stesso, in quanto lui è sparito tempo prima nella macchina del tempo.

Nel film L'uomo che visse nel futuro di George Pal è chiaramente espresso questo concetto: George, il viaggiatore del tempo, tornato per un breve momento nella sua vecchia casa, alcune decine di anni dopo la sua partenza, incontra James, il figlio suo vecchio amico Filby, che racconta con un velo di tristezza, dell'amico del padre, partito tanti anni prima e mai più tornato. Quindi, anche qui, la linea degli eventi è continuata senza il viaggiatore del tempo, del quale se ne ha solo più il ricordo.

In Timecop - Indagine dal futuro il paradosso è risolto con l'assunto che la stessa materia non può occupare nello stesso tempo lo stesso spazio: il contatto tra due doppi ne provoca il reciproco annichilimento.

Risoluzioni

Censura cosmica

Alcuni scienziati come i celebri Stephen Hawking e Roger Penrose ritengono che, qualora tentassimo in qualche modo di fare qualcosa in grado di mutare significativamente il passato, ad impedirlo interverrebbe una sorta di "censura cosmica".
Nell'esempio sopra esposto del "
Paradosso del nonno", la nostra voce potrebbe, secondo qualche meccanismo fisico ancora ignoto, affievolirsi o essere proprio il motivo per cui la conversazione tra il potenziale (a questo punto) nonno e la nipote potrebbe finire esattamente nel momento giusto, cosicché il nonno potrebbe essere puntuale all'appuntamento con la ragazza e tutto andrebbe al meglio.
Un esempio di questo problema è rappresentato dal film di fantascienza
L'esercito delle 12 scimmie: nonostante i viaggi a ritroso nel tempo non era possibile modificare il presente in quanto tutto ciò che faceva il viaggiatore era già accaduto e documentato nella storia. Egli poteva soltanto raccogliere informazioni nel passato per modificare il futuro agendo dal presente da cui proviene. Domande che sorgono partendo dalla censura cosmica sono: che ne sarebbe del libero arbitrio? E poi in che modo questa censura agirebbe? Come farebbe l'universo ad "accorgersi" che qualcosa non va e che c'è il rischio che un piccolo crono-vandalo provochi seri guai alla storia futura? E funzionerebbe con azioni drastiche come l'assassinio del nonno prima del suo matrimonio, o in maniera ancora più surreale, uccidendo sé stessi prima della partenza nel tempo? L'argomento è ulteriormente trattato nella serie televisiva Lost. In essa i personaggi riescono a tornare indietro nel tempo, e Jack, uno di essi, cerca di cambiare il futuro detonando una bomba a idrogeno. Non ci è dato di sapere se riesce a cambiare lo scorrere degli eventi. È assumibile però che lui sia già parte integrante del passato, considerato che altri personaggi hanno tentato di cambiare il passato ma hanno constatato che il fatto di tornare nel passato era già contemplato nel passato. Questo, comunque, comporta un gravoso paradosso che è riassumibile nella domanda: "qual è stato il primo Jack che ha deciso di tornare nel passato?" Infatti, dato che nel suo passato il suo io-futuro è già presente, non si riesce a discriminare il primo Jack che decide di cambiare lo scorrere degli eventi.

Dimensioni parallele

Per evitare la bizzarra "censura cosmica" si può utilizzare una teoria quantistica nota come "teoria a molti mondi" che fu proposta nel 1956 da Hugh Everett III.
Questa teoria ci dice che ci sono tante copie del nostro mondo quante sono le possibili variazioni quantistiche delle particelle che lo compongono. Ne risulterebbe dunque un numero altissimo di mondi (o dimensioni) paralleli.

Per chiarirci le idee pensiamo ad un elettrone che ruota intorno ad un protone nell'atomo di idrogeno. Tale elettrone - secondo la meccanica quantistica - non ha un valore dell'energia ben determinato, ma si può solo dire che quella energia sarà contenuta in un certo set di valori con una certa distribuzione di probabilità: l'impredicibilità della natura a livello quantistico è una caratteristica intrinseca.
Ebbene, secondo la teoria a molti mondi, per ogni livello di energia dell'elettrone esiste un differente universo; lo stesso per tutte le altre particelle.
Quindi, nelle variazioni più evidenti, ci saranno mondi in cui il nonno si sposa con la nostra nonna e mondi in cui questo fatto non avviene più.
Tornando al nostro ipotetico viaggio nel tempo, qualora facessimo perdere l'appuntamento al nonno approderemo in un mondo variante in cui "noi" non siamo mai nati, e quindi non si genererà alcun paradosso temporale grossolano.

Ovviamente in questo caso ci si sposterà nelle dimensioni parallele e non nel tempo, e comunque rimane da spiegare quale sia il principio (e quali le forze) di carattere generale che ci permettano di scegliere l'universo "giusto"; in questo caso, però, sia il libero arbitrio che il principio di causalità sono salvi, anche se le varianti possibili sarebbero potenzialmente infinite.

Questo problema nella fantascienza è trattato nel libro La fine dell'eternità di Isaac Asimov; nelle serie televisive I viaggiatori (Sliders) e Star Trek; nella serie di Matt Groening Futurama e nei manga La malinconia di Haruhi Suzumiya e Dragon Ball Z.

Solo per fare qualche esempio: il viaggiatore visita mondi possibili, anche coevi del presente, ma sempre con variabili parallele rispetto alla realtà, e spesso il malcapitato non riesce a ritornare al suo universo di partenza tra tutte le infinite possibilità. Particolarmente inerente l'episodio 11, Universi paralleli (Parallels), della settima stagione di Star Trek - The Next Generation, dove Worf passa di continuo da una linea temporale all'altra, finché lo spazio non si riempie di Enterprise appartenenti alle molteplici varianti quantiche temporali.

Fantascienza

Il viaggio nel tempo è un tema tipico della fantascienza, tanto che alcuni lo considerano un vero e proprio sottogenere.

Ai giorni nostri, un meccanismo narrativo spesso utilizzato nella fantascienza e in molti film o serie televisive è quello di portare un personaggio in un particolare tempo a cui non appartiene, ed esplorare le possibili ramificazioni dell'interazione del personaggio con le persone e la tecnologia dell'epoca (una derivazione del campagnolo che va nella grande città, o viceversa). Questo espediente narrativo si è evoluto per esplorare le idee di cambiamento e le reazioni ad esso, ed anche per esplorare le idee di universi paralleli o ucronia dove alcuni piccoli eventi avvengono, o non avvengono, ma causano massicci cambiamenti nel futuro (a causa dell'effetto farfalla).

Tra le macchine del tempo più famose della fantascienza vi sono l'auto sportiva DeLorean della trilogia cinematografica di Ritorno al futuro e il TARDIS della longeva serie televisiva britannica Doctor Who ma anzitutto, come dice il titolo, la La macchina del tempo del romanzo di H. G. Wells del 1895.

Il concetto di viaggio nel tempo applicato alla letteratura ed alla sceneggiatura consente di sviluppare trame particolarmente elaborate ed avvincenti, con elementi ricorsivi, possibilità di analizzare evoluzioni parallele di un evento, colpi di scena estremi, come la riapparizione di personaggi scomparsi.

Il viaggio avviene, a volte nel tempo a volte anche nello spazio, per mezzo di:

  • Captare le onde sonore e visive lasciate tramite visori cronologici (cronovisore)
  • Rotazione ad elevata velocità
  • Apposite macchine del tempo
  • Wormhole, detto anche cunicolo spaziotemporale o tunnel spaziale
  • Passaggio nel campo gravitazionale di corpi celesti
  • Eventi non meglio precisati legati a fenomeni associati ad energia (fulmini ecc.)

In genere i personaggi viaggiano deliberatamente nel tempo, altrimenti possono essere trasferiti inconsapevolmente, creando situazioni di crisi da risolvere. In altre opere si ha il contatto con l'altra epoca/luogo, unidirezionale o bidirezionale, senza spostamento fisico dei protagonisti.

 

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