di Lorenzo Peratoner

Il tema dei viaggi nel tempo è uno dei più affascinanti e oggetto frequente di rappresentazione nella fantascienza. Al giorno d’oggi, la scienza in generale sostiene che andare avanti nel tempo sia possibile, ma non tornare indietro. Famoso da questo punto di vista è il paradosso del nonno, introdotto da René Barjavel negli anni ’40. Immaginiamo che un nipote torni indietro nel tempo per uccidere suo nonno prima che conoscesse sua nonna. Tale omicidio non avrebbe portato alla nascita del nipote, che quindi non avrebbe potuto viaggiare indietro nel tempo per compiere l’atto. Questo paradosso (di cui sono state proposte delle ipotesi risolutive, come il multiverso) metterebbe in discussione il principio di causa.

Degli studiosi australiani, tuttavia, sono riusciti a far andare indietro nel tempo un fotone, smentendo a livello quantistico questo paradosso; vediamo di cosa si tratta…

Il conflitto tra teoria della relatività e meccanica quantistica

Prima di spiegare l’esperimento, è importante avere in chiaro alcune conoscenze preliminari. Al giorno d’oggi, la teoria della relatività di Einstein e la meccanica quantistica sono, in alcuni aspetti, inconciliabili. La teoria della relatività prevede l’unione stretta e matematica dello spazio-tempo, il “tessuto” che compone l’universo. Tutti i corpi celesti provocano delle “pieghe” nello spazio-tempo, permettendo, ad esempio, la rotazione dei pianeti.

Più il corpo celeste risulta pesante, maggiore sarà la piegatura, e quindi la gravità. La teoria della relatività, tuttavia, si applica solamente per il macrocosmo, quindi pianeti, galassie e così via. La meccanica quantistica, al contrario, si occupa dei quanti, quindi delle particelle elementari; in questo campo le teorie di Einstein di continuità spazio-temporale non si applicano.

Che cosa sono le CTC e come permetterebbero i viaggi nel tempo

Nella teoria della relatività, i viaggi indietro nel tempo potrebbero essere teoricamente possibili, con le cosiddette “curve chiuse di tipo tempo” (CTC), le quali tuttavia non sono mai state osservate. Immaginando un buco nero iper-massiccio, questo potrebbe far flettere così tanto lo spazio-tempo tale da farlo ripiegare su sé stesso. In linea teorica, se un corpo viaggiasse lungo questa curva, viaggerebbe nel futuro per poi tornare indietro nel tempo. Le CTC sono aberrate da molti scienziati, come Stephen Hawking, perché se si applicassero nel macrocosmo metterebbero in crisi le relazioni causa-effetto. Vediamo nel prossimo paragrafo in cosa consiste la ricerca australiana…

Il contrasto tra il microcosmo e il macrocosmo

Dei ricercatori dell’Università di Queensland hanno pubblicato i loro esperimenti sulla rivista “Nature Communications“. Gli scienziati hanno simulato sperimentalmente un modello di CTC, cercando di dare una spiegazione quantistica al paradosso del nonno. Tim Ralph, uno degli autori della ricerca, afferma: “le proprietà delle particelle quantistiche sono di per sé poco chiare, e offrono quindi spazio di manovra per evitare le inconsistenze che si vengono a creare nelle situazioni di viaggio nel tempo”. Tutte queste, tuttavia, sono delle simulazioni, pertanto è giusto rimanere nel campo delle ipotesi.

Come riporta Physicsworld, i ricercatori hanno infatti condotto delle simulazioni sulla sovrapposizione quantistica, per cui una particella (in questo caso un fotone) può trovarsi in più stati contemporaneamente. Gli scienziati non hanno preso in considerazione un singolo fotone, ma due differenti, di cui uno avrebbe dovuto essere quello “giovane“, ancorato in un determinato punto; l’altro, invece, il viaggiatore del tempo, quindi il più “vecchio“. Facendo passare quest’ultimo lungo il CTC, quindi indietro nel tempo e interagendo con quello più “giovane”, le sue caratteristiche non sono cambiate rispetto al punto di partenza.

Vi ricordate il paradosso del nonno? A livello microscopico e quantistico potrebbe essere possibile che il paradosso venga messo in crisi. Infatti in seguito all’esperimento si aprono spazi per nuove teorie (ancora da dimostrare) che mettano in crisi il “non-cloning” (teoria che impedisce la creazione di un clone di una particella di uno stadio quantico sconosciuto).

In parole povere, la concezione di tempo nella dimensione quantistica perde il suo significato, rendendo nulli i paradossi come quello del nonno.

Come si evince da questo esperimento, trovare un’equazione che consenta di unire la meccanica quantistica con la relatività è un’impresa molto complessa, perché divergono sotto molti punti di vista, rappresentando quindi uno dei più grandi problemi irrisolti della fisica moderna.

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