Risolto il “paradosso del nonno”, viaggiare nel tempo diventa possibile (in teoria)

Viaggiare nel tempo è stato a lungo considerato impossibile, in parte a causa del famigerato “paradosso del nonno“. Questo enigma presenta la questione di cosa accadrebbe se qualcuno viaggiasse indietro nel tempo e impedisse al nonno di avere figli, cancellando così l’esistenza del viaggiatore. Tuttavia, un nuovo studio potrebbe aver risolto questo problema.

Combinando la relatività generale, la meccanica quantistica e la termodinamica, lo studio dimostra che il viaggio nel tempo potrebbe essere fattibile senza portare a queste contraddizioni logiche.

La fisica dei cicli temporali

La nostra comprensione quotidiana del tempo affonda le sue radici nella fisica newtoniana, in cui gli eventi progrediscono linearmente dal passato al futuro. La teoria generale della relatività di Einstein, però, completata nel 1915, sfida questa ipotesi intuitiva: rivela che il tessuto dello spazio-tempo può comportarsi in modi che sfidano il buon senso, come dimostrato da fenomeni come i buchi neri. Una delle sue previsioni più affascinanti è la potenziale esistenza di curve chiuse simili al tempo, percorsi attraverso lo spazio-tempo che si riavvolgono su se stessi, consentendo teoricamente a un viaggiatore di rivisitare il passato.

“Nella relatività generale, tutte le forme di energia e quantità di moto agiscono come fonti di gravità, non solo la massa“, ha dichiarato a LiveScience l’autore dello studio, Lorenzo Gavassino,  fisico della Vanderbilt University. “Questo significa che se la materia ruota, può ‘trascinare’ lo spaziotempo con sé. Mentre questo effetto è trascurabile su pianeti e stelle, cosa succederebbe se l’intero universo stesse ruotando?”

In un universo in cui tutta la materia ruota, lo spazio-tempo potrebbe deformarsi così tanto che il tempo si ripiegherebbe effettivamente su se stesso, formando un loop, spiega LiveScience. Un’astronave che viaggia lungo un loop del genere potrebbe teoricamente tornare al punto di partenza, non solo nello spazio ma anche nel tempo. Mentre il nostro universo nel suo insieme non sembra ruotare in questo modo, le masse rotanti, come i buchi neri, possono produrre effetti simili, creando potenziali ambienti per curve chiuse simili al tempo.

Viaggiare nel tempo, i paradossi

Una delle sfide più grandi del viaggio nel tempo risiede nei paradossi che crea. Il paradosso del nonno è solo un esempio. Questi problemi sorgono perché diamo per scontato che le leggi della termodinamica, le leggi che governano il calore e l’energia, funzionerebbero normalmente in un loop temporale.

“In effetti, la legge dell’entropia crescente, una quantità termodinamica che misura il grado di disordine in un sistema, è l’unica legge della fisica che distingue tra passato e futuro“, ha dichiarato Gavassino a LiveScience. “Per quanto ne sappiamo, l’entropia è l’unica ragione per cui ricordiamo gli eventi passati e non possiamo prevedere quelli futuri“.

L’entropia governa molte delle nostre esperienze quotidiane, dal modo in cui i nostri corpi invecchiano a come elaboriamo i ricordi. Anche azioni semplici, come camminare, si basano sull’attrito, che di per sé aumenta l’entropia. Quindi, come si comporterebbero questi processi in un loop temporale?

Una soluzione quantistica ai paradossi

La ricerca di Gavassino, pubblicata su Classical and Quantum Gravity, fornisce una soluzione intrigante. Traendo ispirazione dal lavoro del fisico Carlo Rovelli, ha dimostrato che il comportamento della termodinamica cambia fondamentalmente su una curva chiusa di tipo tempo. Su un tale loop, sorgono fluttuazioni quantistiche che possono cancellare l’entropia, un processo fondamentalmente diverso da ciò che sperimentiamo nella vita di tutti i giorni.

Queste fluttuazioni potrebbero avere effetti drammatici su un viaggiatore del tempo. Ad esempio, man mano che l’entropia diminuisce, i ricordi di una persona potrebbero svanire e l’invecchiamento potrebbe invertirsi. “L’aumento dell’entropia è la ragione per cui moriamo. Cosa succede quando inverti la morte?” ha affermato Gavassino. Questo fenomeno potrebbe persino rendere eventi irreversibili (come uccidere il proprio nonno) temporanei in un loop temporale, annullando del tutto il paradosso.

“La maggior parte dei fisici e dei filosofi del 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 autoconsistenza’, suggerendo che tutto dovrebbe allinearsi per creare una storia logicamente coerente. Il mio lavoro fornisce la prima rigorosa derivazione di questo principio di autoconsistenza direttamente dalla fisica consolidata. In particolare, ho applicato il framework standard della meccanica quantistica, senza postulati aggiuntivi o ipotesi controverse, e ho dimostrato che l’autoconsistenza della storia deriva naturalmente dalle leggi quantistiche“.

Viaggiare nel tempo, implicazioni teoriche e pratiche

LiveScience evidenzia che le scoperte di Gavassino offrono un quadro teorico avvincente per viaggiare nel tempo, ma la domanda rimane: le curve chiuse simili al tempo esistono davvero nell’universo reale? La maggior parte dei fisici è scettica. Nel 1992, Stephen Hawking, ad esempio, ha proposto una famosa “chronology protection conjecture“, suggerendo che le leggi della fisica potrebbero impedire la formazione di loop temporali. Ciò potrebbe comportare che lo spazio-tempo diventi singolare, o si rompa, appena prima che si possa stabilire un loop.

Tuttavia, il lavoro di Gavassino è prezioso per ampliare i confini della nostra comprensione. “Ciò che trovo interessante di questo argomento è il modo in cui ci costringe a riflettere sul ruolo dell’entropia nella generazione della nostra esperienza dell’universo, che è probabilmente il mio argomento preferito in tutta la fisica“, aveva affermato Hawking all’epoca.

Anche se i loop temporali non esistessero, comprenderli e modellarli potrebbe fornire spunti su fenomeni reali. Ad esempio, esplorare come l’entropia reale si evolve e si comporta lungo una traiettoria chiusa su scala subatomica potrebbe fornire spunti affascinanti sul comportamento dei sistemi subatomici e sulla loro termodinamica, conclude LiveScience.