Hai mai commesso un errore che vorresti poter annullare? Correggere gli errori del passato è uno dei motivi per cui troviamo il concetto di viaggio nel tempo così affascinante. Come spesso rappresentato nella fantascienza, con una macchina del tempo nulla è più permanente:puoi sempre tornare indietro e cambiarlo. Ma è davvero possibile viaggiare nel tempo nel nostro universo o è solo fantascienza?

La nostra moderna comprensione del tempo e della causalità deriva dalla relatività generale. La teoria del fisico teorico Albert Einstein combina spazio e tempo in un'unica entità - "spaziotempo" - e fornisce una spiegazione straordinariamente intricata di come funzionano entrambi, a un livello ineguagliato da qualsiasi altra teoria consolidata. Questa teoria esiste da più di 100 anni ed è stata verificata sperimentalmente con una precisione estremamente elevata, quindi i fisici sono abbastanza certi che fornisca una descrizione accurata della struttura causale del nostro universo.

Per decenni, i fisici hanno cercato di utilizzare la relatività generale per capire se è possibile viaggiare nel tempo. Si scopre che puoi scrivere equazioni che descrivono il viaggio nel tempo e sono completamente compatibili e coerenti con la relatività. Ma la fisica non è matematica e le equazioni non hanno senso se non corrispondono a nulla nella realtà.

Argomenti contro i viaggi nel tempo

Ci sono due questioni principali che ci fanno pensare che queste equazioni possano essere irrealistiche. Il primo problema è pratico:la costruzione di una macchina del tempo sembra richiedere materia esotica, che è materia con energia negativa. Tutta la materia che vediamo nella nostra vita quotidiana ha energia positiva:la materia con energia negativa non è qualcosa che puoi semplicemente trovare in giro. Dalla meccanica quantistica sappiamo che tale materia può teoricamente essere creata, ma in quantità troppo piccole e per tempi troppo brevi.

Tuttavia, non ci sono prove che sia impossibile creare materia esotica in quantità sufficiente. Inoltre, si possono scoprire altre equazioni che consentono di viaggiare nel tempo senza richiedere materia esotica. Pertanto, questo problema potrebbe essere solo una limitazione della nostra attuale tecnologia o comprensione della meccanica quantistica.

L'altra questione principale è meno pratica, ma più significativa:è l'osservazione che il viaggio nel tempo sembra contraddire la logica, sotto forma di paradossi del viaggio nel tempo. Esistono diversi tipi di tali paradossi, ma i più problematici sono i paradossi di coerenza.

Un tropo popolare nella fantascienza, i paradossi di coerenza si verificano ogni volta che c'è un determinato evento che porta a cambiare il passato, ma il cambiamento stesso impedisce in primo luogo che questo evento si verifichi.

Ad esempio, considera uno scenario in cui entro nella mia macchina del tempo, la uso per tornare indietro di cinque minuti e distruggo la macchina non appena arrivo al passato. Ora che ho distrutto la macchina del tempo, sarebbe impossibile per me usarla cinque minuti dopo.

Ma se non posso usare la macchina del tempo, non posso tornare indietro nel tempo e distruggerla. Pertanto, non viene distrutto, quindi posso tornare indietro nel tempo e distruggerlo. In altre parole, la macchina del tempo viene distrutta se e solo se non viene distrutta. Dal momento che non può essere contemporaneamente distrutto e non distrutto, questo scenario è incoerente e paradossale.

Eliminando i paradossi

C'è un malinteso comune nella fantascienza secondo cui i paradossi possono essere "creati". I viaggiatori del tempo sono generalmente avvertiti di non apportare modifiche significative al passato e di evitare di incontrare il loro sé passato proprio per questo motivo. Esempi di ciò si possono trovare in molti film sui viaggi nel tempo, come la trilogia "Ritorno al futuro".

Ma in fisica, un paradosso non è un evento che può effettivamente accadere, è un concetto puramente teorico che indica un'incoerenza nella teoria stessa. In altre parole, i paradossi della coerenza non implicano semplicemente che il viaggio nel tempo sia un'impresa pericolosa, semplicemente implicano che non può essere possibile.

Questa è stata una delle motivazioni per cui il fisico teorico Stephen Hawking ha formulato la sua congettura sulla protezione della cronologia, che afferma che il viaggio nel tempo dovrebbe essere impossibile. Tuttavia, questa congettura finora rimane non dimostrata. Inoltre, l'universo sarebbe un posto molto più interessante se invece di eliminare i viaggi nel tempo dovuti ai paradossi, potessimo eliminare i paradossi stessi.

Un tentativo di risolvere i paradossi del viaggio nel tempo è la congettura di autocoerenza del fisico teorico Igor Dmitriyevich Novikov, che essenzialmente afferma che puoi viaggiare nel passato, ma non puoi cambiarlo.

Secondo Novikov, se provassi a distruggere la mia macchina del tempo cinque minuti fa, scoprirei che è impossibile farlo. Le leggi della fisica cospirerebbero in qualche modo per preservare la coerenza.

Presentazione di più cronologie

Ma che senso ha tornare indietro nel tempo se non puoi cambiare il passato? Il mio lavoro recente, insieme ai miei studenti Jacob Hauser e Jared Wogan, mostra che ci sono paradossi del viaggio nel tempo che la congettura di Novikov non può risolvere. Questo ci riporta al punto di partenza, poiché se anche un solo paradosso non può essere eliminato, il viaggio nel tempo rimane logicamente impossibile.

Quindi, è questo l'ultimo chiodo nella bara del viaggio nel tempo? Non proprio. Abbiamo mostrato che consentire storie multiple (o in termini più familiari, linee temporali parallele) può risolvere i paradossi che la congettura di Novikov non può. In effetti, può risolvere qualsiasi paradosso che gli si lancia.

L'idea è molto semplice. Quando esco dalla macchina del tempo, esco in una sequenza temporale diversa. In quella sequenza temporale, posso fare quello che voglio, inclusa la distruzione della macchina del tempo, senza cambiare nulla nella sequenza temporale originale da cui provengo. Dal momento che non posso distruggere la macchina del tempo nella linea temporale originale, che è quella che in realtà ho usato per viaggiare indietro nel tempo, non c'è paradosso.

Dopo aver lavorato sui paradossi del viaggio nel tempo negli ultimi tre anni, sono diventato sempre più convinto che il viaggio nel tempo potrebbe essere possibile, ma solo se il nostro universo può consentire la coesistenza di più storie. Allora, può?

La meccanica quantistica sembra certamente implicare così, almeno se ci si iscrive all'interpretazione dei "molti mondi" di Everett, in cui una storia può "dividersi" in più storie, una per ogni possibile risultato di misurazione, ad esempio, se il gatto di Schrödinger è vivo o morto , o se sono arrivato o meno in passato.

Ma queste sono solo speculazioni. I miei studenti ed io stiamo attualmente lavorando per trovare una teoria concreta del viaggio nel tempo con storie multiple che sia pienamente compatibile con la relatività generale. Naturalmente, anche se riuscissimo a trovare una tale teoria, ciò non sarebbe sufficiente a dimostrare che il viaggio nel tempo è possibile, ma significherebbe almeno che il viaggio nel tempo non è escluso da paradossi di coerenza.

Il viaggio nel tempo e le linee temporali parallele vanno quasi sempre di pari passo nella fantascienza, ma ora abbiamo la prova che devono andare di pari passo anche nella scienza reale. La relatività generale e la meccanica quantistica ci dicono che il viaggio nel tempo potrebbe essere possibile, ma se lo è, allora devono essere possibili anche storie multiple. + Esplora ulteriormente

Il viaggio nel tempo è possibile, ma solo se hai un oggetto di massa infinita

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