Il viaggio nel tempo potrebbe non essere divertente come i film lo fanno sembrare. Un fisico crede di aver risolto il famigerato ”paradosso del nonno”, suggerendo che il viaggio nel tempo verso il passato potrebbe non essere escluso da questo particolare ramo della fisica. Innanzitutto, cos’è il paradosso del nonno? A differenza del paradosso della predestinazione, che è un po’ più complicato, il paradosso del nonno è abbastanza semplice da spiegare. Supponiamo che tu abbia una macchina del tempo e un gusto per l’omicidio familiare, potresti andare nel passato e tentare di uccidere tuo nonno prima che abbia figli. Se ci riuscissi, il tuo genitore non nascerebbe, e quindi tu non saresti nato per tornare indietro nel tempo e uccidere tuo nonno. È ovviamente un esperimento mentale, ma uno che sembra suggerire che il viaggio nel tempo verso il passato potrebbe essere impossibile, poiché porterebbe a incoerenze nell’universo. Per questo motivo, Stephen Hawking propose la congettura di protezione della cronologia, ovvero l’idea che ci saranno leggi della fisica ancora sconosciute che impedirebbero il viaggio nel tempo. Tuttavia, secondo la fisica che conosciamo finora, il viaggio nel tempo verso il passato non è ancora escluso. Un’idea che emerge dal lavoro di Einstein è che potrebbero essere possibili “curve temporali chiuse”, dove lo spaziotempo è così deformato (deliberatamente o per natura, ad esempio intorno a un buco nero supermassiccio) che un oggetto o un osservatore che lo attraversa tornerebbe al punto di partenza. “Si presume spesso che, in un universo con curve temporali chiuse (CTC), le persone possano ‘viaggiare nel passato’. In superficie, questo sembra essere un’ovvia implicazione, poiché (su scale sufficientemente grandi) si può vedere una curva temporale come la linea di mondo di un’ipotetica astronave che viaggia attraverso lo spaziotempo,” ha scritto Lorenzo Gavassino, un fisico dell’Università di Vanderbilt, nel suo nuovo articolo. “Se tale curva forma un anello, l’astronave ritorna al punto di partenza, nel proprio passato. Tuttavia, per confermare che questo è un vero viaggio nel passato, dobbiamo prima discutere cosa succede ai passeggeri (cioè ai sistemi macroscopici di particelle) mentre completano il viaggio di andata e ritorno.” Le leggi della fisica sono generalmente simmetriche rispetto al tempo, il che significa approssimativamente che sembrerebbero le stesse se fossero riprodotte al contrario. Questo non è vero per la seconda legge della termodinamica, una legge statistica osservata dell’universo. In parole povere, tutto tende al disordine. Il calore fluisce dalle aree calde a quelle fredde, e in un sistema isolato, l’entropia – la misura del disordine all’interno di un sistema – può solo aumentare. La seconda legge della termodinamica ci mostra una freccia del tempo. Se vedi un sistema che si dirige verso il disordine, puoi scommettere che sta andando avanti nel tempo. Non puoi disfare un uovo cotto. Nel nuovo lavoro, Gavassino ha tentato di descrivere cosa succede termodinamicamente se un’astronave dovesse attraversare una curva temporale chiusa e emergere quando è partita o prima. Durante questo viaggio, l’entropia deve aumentare verso l’equilibrio termodinamico secondo la seconda legge della termodinamica, ma per un universo coerente, deve anche tornare allo stato di non equilibrio prima che la curva temporale sia stata attraversata. Prendendo l’esempio di una singola particella instabile che rimbalza intorno a un’astronave, dice che le leggi della fisica come le comprendiamo richiedono che la particella ritorni al suo stato iniziale. “Come ci si aspetterebbe, la particella decade spontaneamente vicino a τ = 0, e rimane decaduta per quasi tutto il viaggio. Tuttavia, man mano che τ si avvicina [all’inizio dell’anello], la particella viene spontaneamente ricostruita, nello stesso tempo che ha impiegato per decadere,” spiega Gavassino. “Questo meccanismo è una conseguenza diretta della discretizzazione dei livelli energetici, e non richiede di regolare finemente le condizioni iniziali.” Nel lavoro, suggerisce che c’è un punto in cui l’entropia diventa massimizzata, “e la seconda legge della termodinamica inizia a tornare indietro”. Tutto questo sembra divertente, ma ecco il problema; secondo il lavoro, perderesti tutta la memoria di tutto ciò che è accaduto durante l’anello. “La memoria può essere modellata schematicamente come il risultato di un’interazione, dove un oggetto lascia tracce del suo stato iniziale nello stato successivo di un ‘custode della memoria’, che può essere un dispositivo di misurazione o un essere vivente,” scrive. Modellando il processo di raccolta della memoria, scopre che “qualsiasi memoria raccolta lungo la CTC [curva temporale chiusa] sarà cancellata dalla ricorrenza di Poincaré prima della fine dell’anello”. Potresti attraversare l’anello, ma non raccoglierai nuove informazioni, in un universo coerente, e l’universo ti riporterà alla tua posizione iniziale con l’entropia ancora intatta. In termini di paradosso del nonno, l’universo si evolverebbe in un modo che lo mantiene auto-coerente, riportando i viaggiatori del tempo alle loro condizioni iniziali. “La maggior parte dei fisici e dei filosofi in passato ha sostenuto che se il viaggio nel tempo esiste, la natura troverà sempre un modo per prevenire situazioni contraddittorie,” ha detto Gavassino. “È stato introdotto un ‘principio di auto-coerenza’, suggerendo che tutto dovrebbe allinearsi per creare una storia logicamente coerente. Il mio lavoro fornisce la prima derivazione rigorosa di questo principio di auto-coerenza direttamente dalla fisica stabilita. In particolare, ho applicato il quadro standard della meccanica quantistica – senza postulati aggiuntivi o assunzioni controverse – e ho dimostrato che l’auto-coerenza della storia segue naturalmente dalle leggi quantistiche.” Sebbene sia un’idea divertente, non la vede come una prova dell’esistenza possibile di curve temporali chiuse. “Piuttosto, il messaggio da portare a casa è che, in un ipotetico universo con CTC, il viaggio nel tempo non avverrebbe nella forma che è di solito rappresentata nella fantascienza. Infatti, sulle CTC, le fluttuazioni termiche distruggono la causalità macroscopica e cancellano tutte le memorie,” conclude. “Come spesso accade, la natura è più creativa di noi.”
Il fisico pensa di aver risolto il “paradosso del nonno” del viaggio nel tempo, ma ci sono
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