Il concetto di viaggio nel tempo ha sempre catturato l'immaginazione di fisici e profani. Ma è davvero possibile? Ovviamente è. Lo stiamo facendo proprio ora, non siamo? Stiamo tutti viaggiando nel futuro un secondo alla volta.

Ma non era quello che stavi pensando. Possiamo viaggiare molto più avanti nel futuro? Assolutamente. Se potessimo viaggiare vicini 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.

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

Ora, uno dei miei studenti di dottorato ha appena pubblicato un articolo sulla rivista Classical and Quantum Gravity che descrive come costruire una macchina del tempo usando una costruzione molto semplice.

Curve a tempo chiuse

La teoria della relatività generale di Einstein ammette la possibilità di deformare il tempo a un livello così alto che in realtà si ripiega su se stesso, risultante in un ciclo temporale. Immagina di viaggiare lungo questo anello; significa che a un certo punto, finiresti in un momento nel passato e inizieresti a vivere gli stessi momenti da allora, tutto da capo – un po' come un deja vu, tranne che non te ne rendi conto. Tali costrutti sono spesso indicati come "curve chiuse simili al tempo" o CTC nella letteratura di ricerca, e comunemente indicato come "macchine del tempo". Le macchine del tempo sono un sottoprodotto di efficaci schemi di viaggio più veloci della luce e comprenderli può migliorare la nostra comprensione di come funziona l'universo.

Negli ultimi decenni fisici famosi come Kip Thorne e Stephen Hawking hanno prodotto lavori seminali sui modelli relativi alle macchine del tempo.

La conclusione generale emersa da ricerche precedenti, compresi quelli di Thorne e Hawking, è che la natura vieta i cicli temporali. Questo è forse meglio spiegato nella "Chronology Protection Conjecture," di Hawking. " che essenzialmente dice che la natura non consente cambiamenti alla sua storia passata, risparmiandoci così dai paradossi che possono emergere se il viaggio nel tempo fosse possibile.

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. Questo altera il corso della storia in modo tale da far emergere una contraddizione:il viaggiatore non è mai nato e quindi non può esistere. Ci sono stati molti film e trame di romanzi basati sui paradossi che risultano dai viaggi nel tempo, forse alcuni dei più popolari sono i film "Ritorno al futuro" e "Il giorno della marmotta".

materia esotica

A seconda dei dettagli, diversi fenomeni fisici possono intervenire per impedire lo sviluppo di curve chiuse di tipo temporale 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 in natura.

Carolina Mallary, uno studente di dottorato presso l'Università del Massachusetts Dartmouth ha pubblicato un nuovo modello per una macchina del tempo sulla rivista Classical &Quantum Gravity. Questo nuovo modello non richiede alcun materiale esotico di massa negativa e offre un design molto semplice.

Il modello di Mallary è composto da due auto super lunghe, costruite con materiale non esotico, e hanno massa positiva – parcheggiate in parallelo. Una macchina avanza rapidamente, lasciando l'altro parcheggiato. Mallary è stato in grado di dimostrare che in una tale configurazione, un loop temporale può essere trovato nello spazio tra le auto.

Quindi puoi costruirlo nel tuo cortile?

Se sospetti che ci sia un problema, hai ragione. Il modello di Mallary richiede che il centro di ogni automobile abbia densità infinita. Ciò significa che contengono oggetti – chiamati singolarità – con una densità infinita, temperatura e pressione. Inoltre, a differenza delle singolarità che sono presenti all'interno dei buchi neri, che li 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 in natura esistano oggetti così particolari. Così, sfortunatamente una macchina del tempo non sarà disponibile a breve. Però, questo lavoro mostra che i fisici potrebbero dover affinare le loro idee sul perché le curve chiuse simili al tempo sono proibite.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.