Ultimo aggiornamento: 23/04/2025 • 23:34
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Il Viaggio nel Tempo: tra finzione e realtà

Posted on by Redazione Scienza&Salute

Il viaggio nel tempo è sempre stato un argomento popolare per la fantascienza ed i suoi adattamenti cinematografici. Ogni film ha le proprie teorie sui viaggi nel tempo.

INDICE

Viaggio nel Tempo: nella finzione di Hollywood

Nella realtà, come si potrebbe viaggiare nel tempo?

Capire il tempo

Teorie alternative sui viaggi nel tempo

Buchi neri

Stringhe cosmiche

Principio di autoconsistenza di Novikov (“Paradosso del nonno”)

Quindi è possibile viaggiare nel tempo?

Viaggio nel Tempo: nella finzione di Hollywood

La maggior parte dei metodi usati nel cinema per viaggiare nel tempo sono teoricamente riconosciuti. Per esempio, in “Interstellar” il protagonista affronta un viaggio di sola andata verso il futuro: il viaggiatore parte, ma le persone che ha lasciato potrebbero invecchiare o essere morte al suo ritorno. Sempre nel medesimo film, ci sono “tesseract” in cui gli astronauti si ritrovano a viaggiare, perché la loro nave rappresenta il tempo in quanto dimensione dello spazio-tempo, costituendo un esempio di viaggio nel tempo muovendosi attraverso dimensioni superiori.

Invece, in “Doctor Who” il TARDIS viaggia in un vortice spazio-temporale per attraversare il tempo, mentre i viaggiatori all’interno percepiscono il tempo scorrere normalmente. Concetto molto diverso dall’iconico “Ritorno al Futuro“, dove la DeLorean, raggiunti gli 88 miglia orari, salta istantaneamente nel tempo. Salto possibile anche rimanendo fermi come avviene in “The Time Machine” o in “Harry Potter” attraverso la Giratempo di Hermione Granger.

Ancora, in “Tenet”, per ogni minuto di viaggio indietro nel tempo, deve trascorrere un minuto, così come per tornare indietro nel tempo di un giorno, devono passare 24 ore (Viaggio lento nel tempo).

In “Superman“, il kryptoniano vola più veloce della luce per tornare indietro nel tempo. Stessa cosa che fa l’Enterprise in “Star Trek“, o che ammiriamo nel fumetto e nella serie TV “The Flash“, dove il velocista scarlatto usa un tapis roulant cosmico per viaggiare nel tempo.

Tuttavia, ci sono metodi difficili da classificare, come in “Terminator“, dove il Time Displacement Equipment mostra come combattere una guerra in quattro dimensioni (tempo compreso). Menzione onorevole al film campione d’incassi “Avengers: Endgame“: gli Avengers viaggiano attraverso il Mondo Quantico, dentro speciali tute dotate di un “gps temporale”, dove si assume che il tempo non scorra come nel mondo reale.

Albero genealogico dei vari tipi di viaggi temporali nei film  ©Jacopo Burgio

Nella realtà, come si potrebbe viaggiare nel tempo?

La realtà, tuttavia, è più contorta. Non tutti gli scienziati credono che il viaggio nel tempo sia possibile. Secondo alcuni, il solo tentativo sarebbe fatale per qualsiasi essere umano che tentasse di intraprenderlo.

Capire il tempo

Mentre la maggior parte delle persone pensa al tempo come ad una costante, il fisico Albert Einstein ha dimostrato che il tempo è un’illusione, è relativo: può variare per diversi osservatori a seconda della loro velocità nello spazio. Secondo lui, il tempo non è altro che la “quarta dimensione“. Lo spazio è un’area tridimensionale, che fornisce le coordinate che descrivono la posizione. Il tempo fornisce un’altra coordinata, la direzione, anche se convenzionalmente si muove solo in avanti.

La teoria della relatività speciale di Einstein dice che il tempo rallenta o accelera a seconda della velocità con cui ci si muove rispetto a qualcos’altro. Avvicinandosi alla velocità della luce, una persona all’interno di un’astronave invecchierebbe molto più lentamente di un suo gemello rimasto a casa. Inoltre, secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità può piegare il tempo.

Immaginiamo un tessuto quadridimensionale chiamato spazio-tempo. Quando qualcosa che ha massa si trova su una porzione di tessuto, provoca una “fossetta” o una flessione dello spazio-tempo. Tale flessione fa sì che gli oggetti si muovano su un percorso curvo e quella curvatura dello spazio è ciò che conosciamo come gravità.

Rappresentazione dello spazio-tempo Fonte: LabEx

Sia la teoria della relatività generale che quella speciale sono state dimostrate con la tecnologia satellitare GPS, che ha a bordo orologi atomici molto precisi. Gli effetti della gravità, così come la maggiore velocità dei satelliti orbitanti attorno alla Terra rispetto agli osservatori a terra, fanno sì che gli orologi, non regolati, guadagnino 38 microsecondi al giorno.

Questo effetto, chiamato dilatazione del tempo, sta a significare che gli astronauti effettivamente viaggiano nel tempo e tornano sulla Terra leggermente più giovani dei loro gemelli identici che rimangono sul pianeta. Quindi, si potrebbe viaggiare solo in avanti nel tempo.

Teorie alternative sui viaggi nel tempo

Mentre le teorie di Einstein sembrano rendere difficile il viaggio nel tempo, alcuni gruppi hanno proposto soluzioni alternative per saltare avanti e indietro nel tempo.

Buchi neri

Secondo la relatività generale, avvicinandosi ad un buco nero, il tempo rallenta sempre di più, dato che esso possiede un’enorme massa gravitazionale. Quindi, se spostassimo rapidamente una nave attorno ad un buco nero, o creassimo artificialmente questa condizione con un’enorme struttura rotante, si potrebbe viaggiare nel futuro. Tuttavia, l’equipaggio dovrebbe viaggiare alla velocità della luce affinché funzioni.

Stringhe cosmiche

Si tratta di stretti tubi di energia estesi per tutta la lunghezza dell’universo in continua espansione. Si prevede che queste regioni sottili, lasciate dal cosmo primordiale, contengano enormi quantità di massa, quindi potrebbero deformare lo spazio-tempo intorno ad esse. Le stringhe cosmiche sono infinite o in loop, senza fine. L’avvicinamento di due di tali stringhe, parallele l’una all’altra, piegherebbe lo spazio-tempo in modo così vigoroso e in una configurazione così particolare da rendere possibile il viaggio nel tempo.

Principio di autoconsistenza di Novikov (“Paradosso del nonno”)

Il principio afferma, in sostanza, che il passato è immutabile. Più precisamente, in un anello temporale chiuso, gli eventi devono essere determinati non solo dagli eventi passati, ma anche da quelli futuri: per questo motivo è impossibile impedire un evento già avvenuto dal suo futuro; tutt’al più si può far sì che si verifichi.

Un classico esempio è il paradosso del nonno, in cui un viaggiatore del tempo torna indietro ed uccide i suoi genitori, o suo nonno, o altrimenti interferisce nella loro relazione; così lui non potrebbe essere mai nato, o la sua vita sarebbe cambiata per sempre.

Se ciò accadesse, secondo alcuni fisici, non si creerebbe una linea temporale alternativa, quindi non saresti nato in un universo parallelo, ma andando nel passato andresti in un altro universo diverso dal quello in cui sei nato (non potresti influenzare la tua nascita). Secondo altri, i fotoni che compongono la luce preferiscono l’autoconsistenza nelle linee temporali, ciò ci fa capire che il viaggio nel passato è vietato/impossibile.

Illustrazione del paradosso ©Jacopo Burgio

Gli esseri umani potrebbero non essere in grado di resistere affatto al viaggio nel tempo. Viaggiare quasi alla velocità della luce sarebbe letale. Anche l’uso della gravità sarebbe mortale. Per sperimentare la dilatazione del tempo, si potrebbe stare in vicinanza ad una stella di neutroni, ma le forze che una persona sperimenterebbe la farebbero a pezzi.

Quindi è possibile viaggiare nel tempo?

Anche se il viaggio nel tempo non sembra possibile con la fisica che conosciamo oggi, il campo è in continua evoluzione. I progressi delle teorie quantistiche potrebbero forse fornire una certa comprensione di come superare i paradossi del viaggio nel tempo.

Una possibilità potrebbe essere risolvere il mistero di come certe particelle riescano a comunicare istantaneamente tra loro, più velocemente della velocità della luce. Nel frattempo, tuttavia, i viaggiatori appassionati al tempo possono almeno sperimentare il viaggio indirettamente, attraverso i libri e il mondo del cinema.

GREAT SCOTT!

Gabriele Galletta

Premio Nobel per la Fisica 2020: dalle galassie ai buchi neri

Posted on by Redazione Scienza&Salute

Stoccolma, 6 ottobre: il premio Nobel per la Fisica 2020 conferma ancora le teorie di Einstein.

Quest’anno la Reale Accademia di Svezia premia gli scienziati Roger Penrose, Reinhard Genzel e Andrea Ghez per i loro contributi al misterioso mondo dell’astrofisica. Tra galassie e buchi neri, curiosiamo un po’ più a fondo nei loro lavori.

Il contributo di Penrose

Pensatore libero, anticonvenzionale ed eclettico, Roger Penrose è un matematico e cosmologo inglese, vincitore del 50% del premio Nobel per la Fisica 2020 grazie ai suoi studi del 1965. Grazie a dei brillanti metodi matematici è riuscito a provare che la formazione dei buchi neri è una solida previsione della teoria della relatività generale. Egli ha dimostrato che, al centro dei buchi neri, la materia si addensa inesorabilmente a tal punto da divenire una singolarità puntiforme con densità infinita. Ha compreso anche che i buchi neri rotanti possono liberare enormi quantità di energia, sufficienti a spiegare l’emissione delle più potenti sorgenti di radiazione dell’universo, quali i quasar e i lampi di raggi gamma.

Prima fotografia di un buco nero.

Ma cos’è, in effetti, un buco nero?

Per provare a comprendere un concetto così complesso, esploriamo quanto teorizzato dal celebre Albert Einstein con la teoria della relatività generale del 1916. Essa si basa sul modello matematico dello spaziotempo elaborato da Minkowski, che ha introdotto la struttura quadridimensionale dell’universo: la posizione di ogni punto viene individuata non soltanto dalle tre coordinate dello spazio, ma anche dal tempo. In questo senso, ogni punto dello spaziotempo rappresenta un vero e proprio evento, verificatosi in un dato luogo ed in un preciso momento.

Abbandoniamo quindi le idee newtoniane di spazio e tempo assoluti e distinti e immaginiamo lo spaziotempo come una sorta di “tessuto universale”, in cui sono immersi tutti i corpi celesti esistenti. Questi, per definizione, possiedono una certa massa, proprietà fondamentale affinché si generi attrazione gravitazionale (e quindi un campo) sui corpi vicini. L’intuizione chiave di Einstein fu che un campo gravitazionale curvi lo spaziotempo. Più un corpo è massiccio, più è forte il suo campo gravitazionale, maggiori sono la deformazione che causa ed i condizionamenti che impone al moto dei corpi vicini.

Un buco nero è quindi una concentrazione di massa talmente imponente da far collassare lo spaziotempo su se stesso in un unico punto, chiamato singolarità. Attorno a questo si trova una porzione di spazio delimitata dal cosiddetto orizzonte degli eventi. Una volta oltrepassato tale confine, non c’è alcun modo né per la materia, né per le radiazioni, di sfuggire all’attrazione gravitazionale. Per scamparvi, infatti, dovrebbero raggiungere una velocità infinita.

Un po’ complicato? Per avere un’idea di ciò che accade, immaginiamo di lasciar scivolare una sfera su un telo elastico. Intuitivamente, esso cederà a delle deformazioni. Se adesso aggiungessimo un’altra sfera di massa minore, noteremmo che le curvature sarebbero trascurabili rispetto a quelle generate dal primo corpo. Il secondo, inoltre, essendo più leggero, tenderebbe a convergere sempre più velocemente verso il primo, il che è un po’ quello che accade ai corpi celesti che orbitano attorno al buco nero.

Deformazione dello spaziotempo a seconda della massa.

I lavori di Genzel e Ghez

I buchi neri sono fenomeni tra i più potenti e affascinanti dell’intero Universo. Viene da chiedersi dove sia il buco nero più vicino a noi, quanto sia esteso o quanto siamo distanti dal suo orizzonte degli eventi. I due scienziati Genzel e Ghez hanno risposto a queste domande.

Se dobbiamo a Penrose la dimostrazione teorica dell’esistenza dei buchi neri, è invece merito degli scienziati Genzel e Ghez il contributo sperimentale alla loro osservazione. Il tedesco Reinhard Genzel e la statunitense Andrea Ghez, vincitori del restante 50% del premio, hanno studiato per oltre due decadi il comportamento delle stelle situate in prossimità del centro della Via Lattea. In questa zona, nascosta alla vista da una densa nube di polveri interstellari, hanno visto come le stelle danzino attorno ad un buco nero supermassiccio, Sagittarius A*, un mostro di massa pari a 4 milioni di volte quella del Sole.

Ma c’è di più: la necessità di misure sempre più precise ha portato alla creazione di strumenti di tecnologia all’avanguardia, come il Very Large Telescope in Cile o l’interferometro infrarosso Gravity, grazie ai quali l’Europa detiene un ruolo da protagonista nel panorama della grande ricerca scientifica internazionale.

                             ESO’s Very Large Telescope (VLT) 

La scelta di assegnare il premio Nobel a questi lavori riconferma ancora oggi l’importanza e la validità della teoria della relatività di Einstein. Stuzzica l’immaginario collettivo sulla complessità ed il fascino del cosmo, fonte inesauribile di scoperte ed altrettanti interrogativi. Quindi naso all’insù ed occhi fissi alle stelle: i misteri del nostro Universo sono ancora tutti da scoprire.

Giulia Accetta

Giovanni Gallo