26/09/20

I viaggi nel tempo senza paradossi ***

L'idea di questo studio si deve a un giovane ricercatore inglese che potrebbe aver aperto una porta verso la possibilità, almeno teorica, dei viaggi nel passato. La faccenda mi ha molto intrigato e mi sono permesso di aggiungere qualche riflessione del tutto personale. Spero che anche voi facciate lo stesso...

Viaggi nel passato, ritorni al futuro... che affascinanti ipotesi prese sovente a prestito dalla fantascienza e non solo. Ma, analizziamo la faccenda da un punto di vista puramente fisico. Ancora una volta ci viene in aiuto Einstein e le sue equazioni che nascondono ancora cento misteri e forse addirittura conclusioni che non riusciamo ancora a immaginare (della possibilità di viaggiare nel tempo, nascosta nelle equazioni di Einstein, abbiamo parlato QUI).

Un problema che aveva preoccupato lo stesso grande fisico era la possibilità, secondo la sua teoria, di linee di Universo chiuse su se stesse.  Una situazione del genere aveva  tirato in ballo teorie al limite della comprensione come l'esistenza dei wormhole o dei buchi neri rotanti alla Kerr. In altre parole, una linea di Universo chiusa ci farebbe, col passare del tempo,  tornare nel passato e quindi permettere una doppia esistenza, nel passato e nel futuro. Un doppio stato? (Questa aggiunta è solo mia e mi farebbe intravedere una possibile unificazione tra Meccanica Quantistica e Relatività Generale).

Il problema di fondo, che ha scoraggiato moltissimi studiosi e stimolato la fantasia di molti scrittori, è la creazione di un paradosso che sembrerebbe irrisolvibile. Normalmente viene chiamato "il paradosso del nonno" (ma potremmo benissimo chiamarlo della nonna... ah questi scienziati maschilisti!): "Se io potessi tornare indietro nel tempo e uccidere mio nonno prima che possa concepire mio padre o mia madre, la mia azione escluderebbe qualsiasi mio viaggio nel tempo".

Il prof Fabio Costa (a sinistra) e il suo "brillante" allievo Garmain Tabor

L'esempio che ha tirato fuori dal cappello il giovane ricercatore riguarda, guarda caso, proprio il Covid-19 (ne possiamo parlare dato che lo consideriamo solo un esempio di paradosso temporale, senza aizzare nessuna polemica).

Immaginiamo che io parta verso il passato per fermare in qualche modo il paziente zero, ossia non permettergli di infettarsi. Se io riuscissi in tale impresa, non scoppierebbe l'epidemia (magnifico!), ma non ci sarebbe nemmeno stato bisogno del mio viaggio nel passato e, quindi, chi avrebbe potuto mai bloccare l'infezione sul nascere?

Come detto, per molti fisici questo paradosso è tale da eliminare definitivamente il viaggio nel tempo dalla realtà  fisica. Tuttavia, altri pensano che potrebbe verificarsi, ma con condizioni drastiche, ossia con l'impossibilità di fare qualsiasi azione  che possa compromettere il futuro. In altre parole, andare, guardare, ma ... NON TOCCARE!

Il nostro giovane ricercatore ha però proposto una via alternativa, che in qualche modo si collega alla regola della Natura..."non troppo caldo, non troppo freddo..." Una specie di compromesso che potrebbe salvare capra e cavoli senza ledere alcun principio della fisica e del libero arbitrio.

In sintesi, il concetto sarebbe questo: "Non è affatto impossibile che gli eventi non riescano ad aggiustare loro stessi in modo da diventare logicamente consistenti anche a seguito di azioni svolte dal viaggiatore del tempo". In parole povere, anche l'uccisione di mio nonno non comprometterebbe la mia nascita e il mio viaggio che potrebbe avere una diversa, ma plausibile, evoluzione temporale. La fisica non avrebbe problemi ad accettarla e le equazioni di Einstein potrebbero anche aiutarci a definire in modo "scientifico" l'intera faccenda.

Scusate se intervengo ancora con un pensiero del tutto personale: "Che differenza ci sarebbe ad accettare queste -teoricamente infinite- variazioni sul tema rispetto a quelle legate , tanto per sdrammatizzare, alle due ambigue situazioni del gatto di Schrodinger (magari tre, come proposto da Maurizio) e agli altrettanto infiniti stati quantici? Dal microcosmo al macrocosmo, anche se non sappiamo ancora come la faccenda potrebbe svolgersi". In fondo, ancora una volta siamo vincolati a una visione della fisica salda, indistruttibile, ma forse "obsoleta", mentre la Meccanica Quantistica ci avrebbe dovuto insegnare  a non prenderci troppo sul serio e a essere pronti a entrare nel Mondo di Alice, dove può accadere tutto e il contrario di tutto.

A parte queste mie personali elucubrazioni, che potete tranquillamente cancellare dalla vostra mente, vediamo come il nostro ricercatore continua con l'esempio del Covid-19: "Io tornerei nel passato, incontrerei il paziente zero e potrei anche fermarlo prima di infettarsi, ma, facendo questo, potrei essere io stesso a diventare il paziente zero o qualsiasi altra soluzione del genere".

Nessun blocco alle mie azioni, dato che la realtà fisica si "aggiusterebbe" attorno a me. Alla fine, la pandemia avrebbe comunque luogo e io sarei comunque motivato a viaggiare nel passato per cercare di fermarla.

Magnifici spunti per nuovi e fantastici racconti di fantascienza, ma il fatto che tutto ciò darebbe un senso fisico alle soluzioni più assurde delle equazioni di Einstein  mi fa riflettere... In fondo, anche i buchi neri e le onde gravitazionali sembravano ipotesi solo teoriche... E, aggiungo ancora io, tutta la Meccanica Quantistica sembrava solo il regno di una -pur complicata- favola per bambini!

Articolo originale QUI

 

29 commenti

  1. Frank

    Ciao Enzone, vedo che hai voglia di scherzare e allora ci sto. Questa cosa degli eventi che si aggiustano da sè era già stata menzionata in uno dei film della serie "terminator" quindi qualche annetto fa non so se semplicemente in senso coreografico o perchè l'autore avesse tratto spunto da qualche ricerca tipo quella che citi. Per stare sul pezzo aggiungo una variabile anzi due, la prima è come si può pensare di andare nel passato e cambiare solo quel che si vuole dimenticandosi dell'effetto farfalla. Se invece di uccidere la nonna ( da Currios: mater semper certa est .....) il viaggiatore sopprime Hitler appena nato come si aggiustano gli eventi? Mica può diventare Hitler il viaggiatore nel tempo.

  2. Mario Fiori

    Carissimo Enzo la questione si fa sempre più interessante e, come a volte ho detto, può essere che sia più semplice di quello che appare. Se prendiamo il discorso delle linee di universo chiuse su stesse e quindi presenti ma chiaramente non visibili a noi che ne stiamo "cavalcando" una , parliamo anche di Universi paralleli? Multiverso? Oppure si, ci sono Universi paralleli e ognuno di loro ha queste linee piegate su stesse che rappresentano il passato e , forse, pure  il futuro? Oppure riguarda il nostro unico Universo? Insomma, caro Enzo, un sacco di domande che coinvolgono il Grandissimo Einstein, la meravigliosa Meccanica Quantistica e , a mio parere , pure la Filosofia con le celebri domande: " Chi siamo? Cosa facciamo? Dove andiamo?.

    Interessanti le argomentazioni del Prof. Costa.

  3. caro Franketto,

    ad esempio, Goring potrebbe prendere le redini di una corrente politica che potrebbe portare a un problema simile... Tu guardi troppi film, comunque!!! Perché non risolvi il quiz della savana? In fondo, sono cose a cui sei abituato...

    caro Mariolino,

    Universi paralleli... e perché no?

  4. Marco

    Mi sembra l'idea proposta dal film The Time Machine nel 2002 (https://it.wikipedia.org/wiki/The_Time_Machine_(film_2002)).

  5. caro Marco,

    non ho visto il film, ma ciò che dice il mostro (secondo wikipedia)  sembra proprio avvalorare il paradosso...

    "Über-Morlock spiega ad Alexander che cambiare il passato è impossibile in quanto questo significherebbe eliminare la causa che ha portato a mettere in atto il viaggio nel tempo, cosa che di fatto produrrebbe un paradosso".

  6. Frank

    In effetti mi vergognavo un poco ad ammettere di aver visto quel film, la visione comunque si è interrotta proprio su quella scena, enough is enough fosse per me raderei al suolo Hollywood che ritengo una delle principali cause del rincretinimento generale. Non fare il furbo focalizzando l'attenzione sul nazismo sai benissimo che senza Hitler probabilmente nemmeno noi due saremmo qui a scriverci. Goring, anche avrebbe fatto cose terribili ma in tutt'altro modo.

    Si l'ho risolto appena lo hai pubblicato ma sai bene che non sono interessato ai quiz e anche se una volta tanto ci sono riuscito non mi lascio coinvolgere e non sono nemmeno sicuro sia farina del mio sacco, cominciano a emergere ricordi che forse lo collocano in una delle rubriche di "Le Scienze" o simile. Piuttosto non spostare l'attenzione, come mai l'idea era già in scena? Non è che il giovane ricercatore assomiglia un poco a quello degli asteroidi.

  7. beh... la differenza  sostanziale è che lui cerca di estrarre questa soluzione dalle equazioni di Einstein...

    e poi mi ha detto che non guarda mai i film  holywoodiani!! :mrgreen:

  8. Frank

    Non sappiamo da dove arriva l'idea del film, in ogni caso tanto di cappello al giovane Garmain Tabor e spero si riveli un personaggio importante per la ricerca, io manco riesco a ricopiarla al primo colpo una delle equazioni del Maestro.

  9. givi

    (Ri) leggetevi "La fine dell'Eternità" del grande Asimov. Naturalmente è fantascienza ...

    Comunque l'articolo è molto interessante.

  10. grazie Givi... mi sa che mi mancava... vado a cercarlo!

  11. Massimo Delpa

    Se il paziente zero non si contagia, e mi contagio io, o chiunque altro, il nesso di causalità viene comunque a mancare, ho viaggiato nel passato per salvare quello specifico paziente zero. Qualsiasi aggiustamento degli eventi rende il viaggio privo di causa specifica. Sarebbe un continuo rincorrersi di effetto-causa senza soluzione di continuità.

  12. Sì, ma la causa specifica rimane valida e l'azione eseguita non ha creato un assurdo spaziotemporale. L'epidemia continua ad esistere e io anche: il viaggio del tempo non ha creato "strappi" e la necessità di ritornare rimane valida come quella del primo viaggio. Sarebbe un "loop", ma rientrerebbe nelle linee di Universo chiuse...

  13. Andrea I.

    Visto che possiamo giocare.... 8)

    Proviamo a ragionare da un punto di vista quantico?

    Supponendo che, grazie a una qualche meravigliosa intuizione, noi si possa spostare da un punto all'altro della dimensione temporale la materia e le informazioni che compongono il viaggiatore e la nostra ipotetica "macchina".

    Secondo voi quali potrebbero essere le conseguenze sul punto dello spazio-tempo di partenza e quello di arrivo?

    insomma, a ragionarci sopra un attimo, anche in modo superficiale,  la cosa dovrebbe avere conseguenze abbastanza "universali" :mrgreen:

  14. onde gravitazionali ???? :mrgreen:

  15. Andrea I.

    A me la prima cosa che viene in mente é un cataclisma elettromagnetico! :twisted: (da buon fan dei disaster movies :mrgreen:)

  16. Riccardo

    Gent.mo prof. Zappalà,

    chiedo scusa se vado (parzialmente) fuori tema.

    Un argomento "paradossale" che ho sentito citare più di una volta (e che non ho mai approfondito) riguarda la correlazione tra ipotetiche velocità maggiori di quella della luce e i viaggi all'indietro nel tempo. Mi sono imbattuto nuovamente in tale argomento in questi giorni, leggendo il libro "I conigli di Schroedinger" di Colin Bruce (Raffaello Cortina editore). Riporto nel seguito (in traduzione italiana, ovviamente) quanto scritto dall'autore alle pp. 55-56 (purtroppo non riesco a caricare la figura 4.2, comunque si tratta di due treni paralleli che viaggiano in versi opposti e con la testa di uno allineata con la coda dell'altro; nelle teste si trovano gli ingegneri, nelle code i conducenti; la posizione P dell'osservatore terrestre è all'estremità destra, ossia in corrispondenza della coda del treno che va verso sinistra e della testa di quello che va verso destra):
    << Ovviamente, in realtà non si viaggia indietro nel tempo. Analogamente, il fatto che osservatori a bordo di astronavi che si muovono in maniere diverse inferiscano, facendo le loro osservazioni l’una di seguito all'altra, che eventi distanti siano accaduti secondo sequenze temporali differenti, non è in alcun senso un vero e proprio paradosso.
    Ma se si potesse, in qualche modo, inviare messaggi a una velocità superiore a quella della luce, questo problema di sequenza diverrebbe immediatamente reale. Per vedere come, osserviamo la situazione illustrata nella figura 4.2, dove due lunghissimi e velocissimi treni stanno passando in direzioni opposte. Entrambi i treni sono equipaggiati con apparecchiature per l’invio di segnali istantanei, che collegano l’ingegnere in testa al treno con il conducente nella cambusa posteriore. Tu, caro lettore, ti trovi nella posizione P. Da lì, chiedi al conducente del treno che ti sta passando davanti se fosse così gentile da inviare al suo ingegnere un messaggio da parte tua.
    Con grande cortesia, il conducente invia il messaggio, che nel suo sistema di riferimento viaggia istantaneamente. Come abbiamo appena visto, nel sistema di riferimento della tua parte del percorso esso giunge un po’ prima di essere stato emesso - per comodità, diciamo che arriva un secondo prima, anche se ciò sarebbe più realistico nel caso delle astronavi piuttosto che dei treni. Non c’è ancora paradosso evidente; ma supponiamo ora che l’ingegnere del treno che procede da destra a sinistra inoltri il tuo messaggio al conducente del treno che si muove in direzione opposta (può farlo utilizzando un normale segnale a velocità inferiore a quella della luce, perché i treni sono affiancati), e richieda a tale conducente di inoltrare a sua volta il messaggio al proprio ingegnere servendosi del suo sistema di segnalazione più veloce della luce. Ancora una volta, nel sistema di riferimento della tua parte del percorso questo segnale giunge un secondo prima di esser stato inviato. Riceverai dunque il tuo messaggio due secondi prima di averlo trasmesso! E ora emergono tutti i paradossi, ormai familiari anche al largo pubblico, dei viaggi nel tempo. Per esempio, cosa accadrebbe se nel messaggio si chiedesse all'ingegnere del treno che avanza verso destra di spararti - impedendoti perciò di spedirgli il messaggio contenente tale richiesta? >>
    Confesso che, formulato in questo modo, il ragionamento non mi convince affatto; in particolare, non capisco come si possa dare per scontato che << come abbiamo appena visto [ma dove? quello che precede è un resoconto dei primi utilizzi del telegrafo, che chiama in causa i fusi orari ma che non mi pare attinente con l'esempio dei due treni], nel sistema di riferimento della tua parte del percorso esso giunge un po’ prima di essere stato emesso >>. Insomma, se vuole essere un argomento "facile" per spiegare, senza far cenno alle trasformazioni di Lorentz o alla legge di composizione relativistica delle velocità, una cosa difficile o quanto meno delicata, io non l'ho capito. Se il prof. Zappalà o qualche frequentatore abituale del sito fosse così gentile da (ri)spiegarmelo (o eventualmente, da dimostrarne l'inconsistenza), gliene sarei molto grato.

    Grazie mille,

    Riccardo

     

  17. caro Riccardo,

    ti ringrazio per la segnalazione. Cercherò di analizzarla in dettaglio, anche se penso, così ad occhio, che tutto si riduca al solito effetto di non sincronizzazione di due sistemi in moto reciproco. Il diagramma di Minkowski mostra bene come non si possa non solo superare la velocità della luce, ma anche viaggiare nel passato. Almeno, in ambito della relatività ristretta...

  18. caro Riccardo,

    se vuoi inviare la figura puoi farlo tramite Papalscherzone che poi penserà a inserirla...

  19. Riccardo

    Grazie prof. per le Sue risposte,

     

    manderei volentieri il file della figura, ma a quale indirizzo e-mail? Non ho mai interagito con Papalscherzone...

  20. vedo di comunicarglielo... grazie a te!

  21. fatto! più tardi ti contatta...

  22. Riccardo

    Qui sopra ho pubblicato la figura 4.2 che cito nel mio primo commento. Ringrazio Papalscherzone per l'aiuto!

  23. devo ancora leggerlo attentamente, ma non vorrei che si desse per buono il fatto che chi sta in fondo e chi sta in testa potessero comunicare tra loro a velocità infinita... anche loro hanno bisogno che l'informazione arrivi con la sua ... lentezza. Comunque, domattina guardo per bene e magari faccio la figura nello spazio di Minkowski.

  24. Temo che sia proprio così... anche se sei nello stesso sistema di riferimento l'informazione non può arrivare istantaneamente e arriverà con un certo ritardo, sufficiente a evitare il paradosso. Qualcosa del genere succede nel paradosso del bacherozzo e anche della macchina e il garage... Comunque, ti darò conferma.

    http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2019/05/14/paradosso-del-bacherozzo-2/

    http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2019/05/19/un-garage-relativistico/

    e forse anche qui

    http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2018/08/17/battaglia-astronavi-relativistiche/

     

  25. Riccardo

    Grazie prof.,

     

    sì, è proprio così: purtroppo, si assume (per assurdo) che le due persone in fondo e in testa possano comunicare a velocità infinita. Tuttavia, se l'argomento ha un minimo di plausibilità, dovrebbe continuare a valere anche assumendo soltanto che la velocità di trasmissione del segnale all'interno del treno sia maggiore di quella della luce.

    Naturalmente, qui l'oggetto del contendere non è la possibilità di superare la velocità della luce, bensì il fatto che, SE per assurdo tale velocità fosse superabile, ALLORA ne conseguirebbe la possibilità di viaggiare indietro nel tempo, con i paradossi ben noti che ciò comporta.

    Siccome l'autore del libro è un fisico di un certo livello e non è la prima volta che mi imbatto in un argomento del genere, a priori penserei che esso abbia una sua plausibilità, ma io non riesco a capirlo.

     

    Grazie ancora per l'interesse e le risposte!

  26. caro Riccardo,

    non so bene le motivazioni di un esperimento mentale che si poggia su un assurdo. Ovviamente è sempre fattibile, ma a che pro? Anche nel diagramma di Minkowski si può ottenere facilmente lo stesso risultato in modo molto semplice, ma è necessario, sempre e comunque, muoversi nella zona di non causalità.

    Ovviamente, potremmo assumere che chi fa parte del sistema treno sia in qualche modo "entanglata", ma -attenzione- ricordiamoci che l'entanglement non permette la trasmissione di informazione, ma solo e soltanto una reazione per così dire "innata". Se uno dei due personaggi volesse comunicare all'altro qualcosa di nuovo non potrebbe farlo. Il compagno potrebbe solo collassare insieme a lui (con il suo spin invertito), ma non fare qualcosa in base a una precisa richiesta.

    L'unico modo è quello di usare la RG, sfruttando il fatto che il cono di luce viene ribaltato di 90° quando si entra nell'orizzonte degli eventi. Ma un treno che sia mezzo dentro e mezzo fuori l'orizzonte me lo vedrei molto male... :mrgreen:

    grazie dei commenti che non possono che stimolare l'interesse nei nostri lettori!

     

  27. Riccardo

    Caro prof.,

    <<non so bene le motivazioni di un esperimento mentale che si poggia su un assurdo. Ovviamente è sempre fattibile, ma a che pro? >>. Come ho scritto nel mio precedente commento, nel contesto del libro di Bruce questo esperimento mentale ha lo scopo di dimostrare che SE per assurdo la velocità della luce fosse superabile, ALLORA ne conseguirebbe la possibilità di viaggiare indietro nel tempo; ma, d'altra parte, i viaggi indietro nel tempo comportano ben noti paradossi (ad esempio, quello del nonno), quindi NON è possibile superare la velocità della luce. In definitiva, lo scopo di Bruce era quello di dimostrare, con un argomento semplice e divulgativo (ma credo non originale), che non si può superare la velocità della luce.

    Segnalo, per ulteriori spunti di riflessione, questi link:

    https://www.youtube.com/watch?v=-2c0P2CEU9A

    https://arxiv.org/abs/gr-qc/0107091

    https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/can-you-really-go-back-in-time-by-breaking-the-speed-of-light/

    Comunque, se riuscirò a capire meglio l'esempio di Bruce, scriverò qualcosa in merito in un prossimo commento.

    Grazie ancora, un caro saluto,

    Riccardo

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