Sostanzialmente per viaggiare nel futuro "basta" muoversi a velocità prossime a quelle della luce, per tornare indietro nel passato invece bisogna superare la
velocità della luce.
In questo articolo illustrerò i principi che governano i viaggi nel tempo, parlando di alcuni oggetti che ipoteticamente potrebbero essere utilizzati per fare ciò e costruire una
macchina del tempo.
VIAGGI NEL FUTURO
Per quanto riguarda i viaggi nel futuro, oltre alla velocità prossima a quella della luce (viaggiare a circa metà della velocità della luce, rallenterebbe il tempo del 13%), grande importanza è data anche alla gravità (essa rallenta il tempo di un microsecondo ogni 300 anni quindi il tempo scorre più rapidamente nello spazio. In realtà sussistono distorsioni temporali e quindi rallentamenti del tempo di 0,000000000000025% da piano a terra rispetto ad edifici alti una ventina di metri quindi a gravità minore. In poche parole la gravità rallenta il tempo). Del resto comprimendo la terra e riducendone sempre di più il diametro, l'intensità gravitazionale aumenterebbe sempre più.
Il valore critico di compressione della terra è 0.9 cm, questo fermerebbe il tempo (se ci pensate, questi concetti sono i medesimi che portano alla formazione di buchi neri mediante implosioni di stelle: cioè corpi con diametri non molto grandi ma nuclei estremamente densi con masse decisamente superiori a quella del sole. E' stato calcolato che su una stella di neutroni cioè una stella non completamente collassata come un buco nero, proprio per via della fortissima gravità, un orologio viaggerebbe circa il 30% più lento rispetto a quelli sulla terra). Quindi "basterebbe" stabilizzarsi su una stella di neutroni, per viaggiare nel futuro.
Gli eventi temporali hanno una certa ambiguità soltanto se la luce non ha avuto tempo di propagarsi da uno all'altro e quindi per eventi ravvicinati.
Se si spara un colpo di cannone sulla terra ed 1 secondo dopo qualcun altro fa la medesima cosa su un pianeta lontano diversi anni luce dalla terra, un astronauta in moto potrebbe ritenere che il corpo sul pianeta lontano sia stato sparato prima, anche se sappiamo che non è così (ciò non si verificherebbe per tempi più lunghi perchè la luce avrebbe tempo sufficiente per percorrere la distanza terra-pianeta).
Va da sè però che se la velocità della luce viene superata, la causalità sarebbe messa in discussione e passato e futuro si mescolerebbero.
Si è detto che in prossimità della gravità il tempo rallenta quindi viaggiando nello spazio (lontano da forza gravitazionali quindi da pianeti e buchi neri) il tempo dovrebbe scorrere più veloce.
Però si è anche detto che viaggiando a velocità relativistiche il tempo rallenta allo stesso modo.
Quindi cosa prevale? La gravità o la velocità? Dipende sostanzialmente dall'altitudine (si parla però di diametri terresti) e da quanto sia elevata la velocità.
BREVI CENNI SUI BUCHI NERI
Secondo Einstein, la gravità è una proprietà, ossia una caratteristica dello spazio stesso. In poche parole tutti i corpi dotati di massa (dal Sole alla Terra, sino ad un mattone o un computer) curvano lo spazio attorno a se stessi (con esiti diversi ovviamente). Del resto se appoggiamo un masso su un letto, esso deformerà la superficie. La Relatività generale ipotizza anche che un oggetto sufficientemente grande, come può essere una stella massiccia, può collassare su sè stesso fino a concentrarsi in un punto a densità infinita: in questi casi si parla di singolarità (il concetto più generale, è appunto chiamato Buco Nero).
La singolarità deforma così pesantemente lo spazio attorno a sé che neppure la luce può uscirne (se ci passa vicino o attraverso). I lavori più importanti sui Buchi Neri sono di John Wheeler negli Stati Uniti, Roger Penrose nel Regno Unito e Yakov Zel'dovič nell'Unione Sovietica.
Fu Hawking però il primo a paragonare il Big Bang ad un Buco Nero al contrario: anziché finire tutto in una singolarità, tutto ha inizio da una singolarità. E insieme a Penrose, nel 1970, pubblica un lavoro che dimostra come l'Universo sia nato da una singolarità. Egli, viste le ipotesi precedenti, intuisce anche che un Buco Nero può solo aumentare di dimensioni, mai restringersi.
Comprende anche che la massa di un Buco Nero determina le dimensioni dello spazio che circonda la singolarità all'interno del quale nulla può uscire. Il confine prende il nome di orizzonte degli eventi (che rappresenta il confine tra Buco Nero ed universo esterno).
L'espansione continua dell'orizzonte degli eventi la spiega tramite l'entropia, che misura il grado di disordine di un sistema. L'entropia può solo aumentare, mai diminuire: l'Universo dunque diventa sempre più disordinato con il passare del tempo.
Hawking sottolinea fortemente come i due fenomeni (l'espansione dell'orizzonte degli eventi e la crescita dell'entropia) siano stranamente simili anche se il fisico Jacob Bekenstein non vedeva connessioni tra Buchi Neri ed entropia (secondo lui la dimensione del Buco Nero altro non era che la misura dell'entropia del Buco Nero stesso).
Secondo Hawking se un oggetto ha entropia deve anche avere una temperatura quindi energia da irradiare, ma come detto nulla può sfuggire da un Buco Nero, nemmeno la luce.
Sfruttando però la teoria quantistica (sull'infinitivamente piccolo) si asserisce che lo spazio vuoto è tutt'altro che vuoto, con coppie di particelle che nascono spontaneamente: una è materia ordinaria, l'altra antimateria (ossia con carica opposta). Poiché le due particelle sono così opposte, non si crea nuova energia e svaniscono così velocemente che non si ha il tempo di rilevarle direttamente. Per questo vengono chiamate particelle virtuali.
Secondo Hawking queste particelle possono diventare reali se nascono vicino a un Buco Nero, perché una delle due può essere risucchiata dallo stesso, prima di annullare la sua partner, che resta così nell'Universo. Il fatto è che se ad essere assorbita dal Buco Nero è la particella negativa, l'energia totale del Buco Nero diminuisce e quindi anche la sua massa.
Dunque il Buco Nero deve irradiare energia (la radiazione di Hawking) e può diventare sempre più piccolo. Ecco dunque che Hawking confuta la sua stessa idea di partenza, che voleva i Buchi Neri in espansione continua: essi possono infatti lentamente evaporare. La temperatura dei Buchi Neri (attuali) sarebbe di poco superiore allo zero assoluto (-273 °C), e dunque la radiazione emessa sarebbe davvero difficile da rilevare. A tutto ciò però si unisce un altro problema: quando una particella supera l'orizzonte degli eventi, non può tornare più indietro. Con essa, porta le sue stesse informazioni, come la massa e la posizione. Se un Buco Nero può evaporare, dove vanno a finire queste informazioni portate dalla materia che ci è finita dentro? Esse possono uscire tramite la radiazione di Hawking oppure svaniscono per sempre. Hawking sostiene che svaniscono per l'eternità.
Se si perdono le informazioni, sostiene Susskind, svanirebbero causa ed effetto e questo non è possibile. Secondo la fisica quantistica infatti, l'informazione è eterna.
Questo concetto è conosciuto come "il paradosso dell'informazione dei Buchi Neri" (se l'informazione è persa per sempre ciò presupporrebbe che molti stati fisici possono evolvere nel medesimo stato).
Qualcuno ha provato a risolverlo affermando che i Buchi Neri in realtà sarebbero Stelle Nere: cioè con proprietà abbastanza simili ma con la differenza che non presentano un orizzonte degli eventi e che dalle stesse fuoriesca radiazione con informazione.
ONDE GRAVITAZIONALI E BUCHI NERI
Vanno sottolineati in modo veloce alcuni altri aspetti.
Lo scontro tra due Buchi Neri, porta alla formazione di un altro Buco Nero e alla diminuzione di massa totale. Com'è possibile? La diminuzione di massa è compensata dall'energia prodotta sotto forma di Onde Gravitazionali (che si muovono alla velocità della luce) e derivata dalla nota relazione di Einstein:
Se ho due Buchi Neri di massa (30 e 35 masse solari) non otterrò un Buco Nero di 65 massi solari ma sarà inferiore (la differenza sono proprio le onde gravitazionali, particolari onde che hanno la caratteristica di modificare lo spazio tempo: oggetti distanti si allontanano/avvicinano quando la regione spazio-temporale in cui si trovano è attraversata da onde gravitazionali).
Nella prima osservazione delle Onde Gravitazionali a seguito di uno scontro tra due Buchi Neri, vennero fuori 3 masse solari mancanti cioè 6 milioni di trilioni di trilioni di kg (un trilione è un numero un milione di volte maggiore di mille miliardi) sotto forma di onde gravitazionali emesse in una frazione di secondo (se tutte le stelle dell'universo convertissero parte della loro massa in onde elettromagnetiche con lo stesso ritmo del sole, la quantità di energia citata prima e propagata come onde gravitazionali sarebbe 10 volte maggiore di tutta l'energia luminosa emessa da tutte le galassie osservabili nell'universo).
Le Onde Gravitazionali ad alta frequenza (prodotte da Buchi Neri e Stelle) sono state rilevate tramite interferometri, per quelle a bassa frequenza si usano le Pulsar (Stelle di Neutroni) che hanno la particolarità di essere veri e propri orologi cosmici che "pulsano" in modo costante sempre con la stessa bassissima frequenza (dipendente dalla velocità di rotazione).
Acquisendo i tempi di pulsazione, nel momento in cui vengono rilevati sfasamenti, be' quelli sono dovuti al passaggio di Onde Gravitazionali (che come detto all'inizio deformano lo spazio-tempo).
A cosa servono le Onde Gravitazionali? Per calcolare la massa dei Buchi Neri e la distanza del sistema che ha emesso l'onda.
I parametri presi in considerazione sono:
1) Frequenza di emissione
2) Frequenza a cui viene lo scontro tra i Buchi Neri (Chirp)
3) Ampiezza dell'onda (Strain. Cioè quanto forte è il segnale misurato in termini di oscillazioni delle dimensioni dei due bracci dell'interferometro che serve per "intercettare" l'onda)
Sostanzialmente per misurare la distanza da un sistema di corpi celesti, basta prendere il segnale delle onde gravitazionali osservate e confrontarlo con il modello derivato dalla teoria della Relatività Generale. Queste distanze permettono di misurare quanta materia ed energia oscura c'è nell'universo (le distanze precise dei corpi nell'universo dipendono da questi parametri).
Se la materia oscura non è visibile, come si può esserne certi della sua esistenza? Ovviamente sappiamo che la gravità esiste per via della presenza di masse.
Per semplificare il concetto possiamo dire che ogni pianeta che orbita intorno ad una stella ha una certa velocità di rotazione che dipende appunto dalla gravità. Bene, per alcuni di questi pianeti, si sono notate discrepanze: ovvero la loro rotazione è molto più veloce di quello che dovrebbe essere. Segno che c'è qualcosa che non si vede.
In realtà ciò venne osservato per la velocità orbitale di alcune stelle site in galassie a spirale (la loro velocità orbitale, seguendo la legge di Keplero, dovrebbe essere ben minore di quella osservata: segno che appunto c'è massa da qualche parte, anche se invisibile).
Un'altra prova sono le lenti gravitazionali: materia che curva la traiettoria della luce in transito (la materia visibile ordinaria non sarebbe sufficiente per creare queste curvature gravitazionali).
COSA VUOL DIRE ATTRAVERSARE L'ORIZZONTE DEGLI EVENTI?
Per prima cosa va sottolineato che la distanza dell'orizzonte degli eventi dal centro del Buco Nero, dipende dalla massa dello stesso. Minore è la massa e minore sarà la distanza e viceversa.
Considerando Buchi Neri supermassivi, dove la gravità superficiale è simile o poco superiore a quella terrestre (la gravità superficiale dei Buchi Neri è inversamente proporzionale alla loro massa. Per raggiungere la gravità superficiale terrestre, un Buco Nero dev'essere 1,54 trilioni di masse solari e mezzo anno luce di diametro). Immaginiamo un potente razzo che tenga in equilibrio un astronauta appena sopra l'orizzonte. Immaginiamo di calarlo con la nostra fune fino a qualche metro sopra l'orizzonte degli eventi e una volta lì, l'astronauta accenderà il suo razzo. L'osservatore esterno noterà però che il razzo dell'astronauta, una volta avvicinato sufficientemente all'orizzonte degli eventi, non avrà più l'accelerazione G sufficiente a tenerlo in equilibrio in quanto si sarà ridotta notevolmente per via della dilatazione temporale. Lo scarico del propellente sembrerà avvenire a una velocità notevolmente ridotta, fino a fermarsi del tutto in prossimità dell'orizzonte (del resto è risaputo che sull'orizzonte degli eventi il tempo è fermo, questo confine infatti demarca la fine del tempo).
Il destino dell'astronauta sarebbe quindi comunque segnato.
Ma che fine farebbe? Sicuramente non raggiungerebbe la singolarità gravitazione al centro del Buco Nero (in quanto occorrerebbe un tempo infinito), malgrado l'aumento smisurato della forza gravitazionale provocato dalle forze di marea (ma anche lo spazio si dilaterebbe aumentando la sua distanza progressivamente all'infinito). La caduta non avverrà mai, malgrado il movimento sarà sempre possibile. Le forze di marea ad un certo punto ridurranno le dimensioni della materia a 2 (non più 3) più il tempo.
VIAGGI NEL PASSATO
Superando la velocità della luce invece, come detto all'inizio, l'ordinamento degli eventi non sarebbe più il consueto: cioè s'invertirebbe causa ed effetto e quindi il "prima" con il "dopo".
Secondo Frank Tipler, un cilindro superdenso in rotazione sul proprio asse alla metà della velocità della luce poteva fungere da macchina del tempo.
Dietro questo concetto il fatto che se la rotazione fosse abbastanza rapida (e il cilindro infinitamente lungo), l'osservatore avrebbe potuto fare ritorno al suo punto di partenza prima di essere partito (una curvatura chiusa nello spazio sarebbe potuta diventare una curva chiusa anche nel tempo).
Il concetto di causa-effetto verrebbe meno perchè se un corpo di grande massa ruota rapidamente su sè stesso, verrebbe creato un vortice nello spazio che cattura la luce (per via del campo gravitazionale) obbligandola a muoversi su una linea chiusa. A livello locale la barriera della luce non viene infranta ma a livello globale, considerando l'intera rivoluzione, si (quindi un ipotetico viaggiatore sul cilindro raggiungerebbe una velocità super luminale). Ipoteticamente riuscendo a contrarre una massa maggiore a quella del sole e riducendone il diametro a circa 3 km, la distorsione temporale diventa infinita quindi il tempo rallenterebbe sino a fermarsi (orizzonte degli eventi).
Quindi un Buco Nero altro non è che un viaggio di sola andata perchè la regione al suo interno è al di là della fine del tempo. Una volta finiti in un Buco Nero, se si riuscisse ad uscire, lo si dovrebbe fare prima di essere caduti e ciò equivale a dire di essere stati proiettati indietro nel tempo.
Un buco nero con una massa poco più grande di quella del sole ha una gravità circa 100 miliardi di volte più intensa di quella solare ed uno spazio assolutamente incurvato!
Nei concetti recenti di viaggio del tempo, la proposta che va per la maggiore è il Wormhole (cunicoli di tarlo) che fornisce una scorciatoia tra due punti molto distanti nell'universo.
Spostandosi lungo il cunicolo, una persona da A riuscirebbe a raggiungere B, prima della luce che attraversa invece lo spazio ordinario.
Affinchè un cunicolo possa essere utilizzato come macchina del tempo dovrebbe avere un'entrata ed un'uscita: cioè la luce deve poter entrare ed uscire (in un buco nero ciò non avviene) dovendo essere deflessa verso l'esterno. Inoltre deve rimanere aperto abbastanza a lungo da essere percorso ed evitare le fortissimi forze gravitazionali (prodotte dalle masse come si sa) o superfici ad energia infinita.
Secondo Thorne questi problemi potevano essere risolti mediante l'antigravità che può essere prodotta dall'energia negativa. Si tratta di un'energia zero (nulla), questa condizione si verifica se non ci sono distorsioni spazio-temporali (spazio piatto). Va sottolineato che per antigravità non s'intende lievitazione: una scatola che contiene energia negativa sarebbe si soggetta, in teoria, ad un moto verso l'alto (repulsivo rispetto alla gravità) ma avendo massa negativa si muoverebbe comunque verso il basso (stessa direzione della gravità). Tuttavia un oggetto posto sulla scatola verrebbe scagliato verso l'alto. Tramite i cunicoli di tarlo, ipoteticamente, sarebbe possibile viaggiare sia nel futuro che nel passato. Cioè viaggiando da A a B è possibile viaggiare indietro nel tempo e spostandosi attraverso lo spazio ordinario si potrebbe ritornare in A prima di essere partiti.
COSTRUZIONE DI UNA MACCHINA DEL TEMPO
Si è detto che il segreto è riuscire a costruire un Wormhole (cunicolo spazio-temporale o detto di "tarlo"). Per approfondire:
Macchine Del Tempo: Wormhole, Stringhe Cosmiche, Loop Temporali e Buchi Neri
Si pensa che nell'universo potrebbe essercene qualcuno, formatosi durante il Big Bang (il problema è che si tratta di oggetti "effimeri" cioè dalla durata molto breve proprio per l'ipotetica fisica che li governerebbe). Per costruire una macchina del tempo ho bisogno di un collisore, dispositivo di implosione, un dilatatore e un differenziatore.
Il
collisore serve a creare un cunicolo spazio-temporale, che è come detto una scorciatoia nello spazio per raggiungere immediatamente luoghi anche molto distanti.
Vi sarebbero diversi modi per creare un cunicolo, alcuni poco pratici (come quello di utilizzare un buco nero), altri più agevoli per la nostra attuale tecnologia: per esempio avvalendoci della meccanica quantistica. I cunicoli spazio-temporali quantistici compaiono e scompaiono in continuazione.
La tecnica proposta da Davies prevede l’utilizzo un acceleratore per ioni pesanti allo scopo di creare una bolla di “plasma quark-gluoni”. Tutto ciò verrà immesso in un dispositivo di
implosione, dal quale viene fornita energia alla bolla creata (che dovrà essere compressa di un fattore di miliardi di miliardi).
La bolla creata benchè abbia una temperatura di 10 trilioni di gradi rimane troppo bassa, per aumentarla dobbiamo comprimerla come detto fornendo energia (circa 10 miliardi di Joule, energia prodotta da una centrale elettrica in qualche secondo.
Il problema principale è riuscire a coinvolgere un'energia del genere su una massa estremamente piccola e compressa, un metodo potrebbe essere ad esempio quello di farla implodere tramite una serie di bombe termonucleari disposte a configurazione sferica (si creerebbe un campo magnetico sufficiente per far implodere la bolla quark-gluoni).
Il risultato sarebbe quello di generare un minuscolo buco nero o un cunicolo spazio-temporale, ovvero una minuscola sfera con densità di 10 elevato all'80esima potenza maggiore dell'energia nucleare.
Un altro problema riguarda come ottenere la compressione, a questo proposito può essere sfruttato i principi del campo d'Higgs o costruendo un acceleratore (grande però come il sistema solare!).
Successivamente è necessario ingrandire il cunicolo tramite energia negativa, generata ad esempio dal vuoto quantistico (il cosiddetto "effetto Casimir") tramite un
dilatatore.
Come produrre energia negativa? Si prendono due lamine di metallo e le si dispongono (fisse) faccia a faccia. Il sistema lo si pone in una scatola di metallo (dalla quale vanno rimossi tutti i gas e particelle elettricamente cariche e neutra) alla temperatura di -273° (zero assoluto).
Tra le due lamine si formerà energia negativa!
Lo spazio tra le lamine non è un vuoto assoluto ma è popolato da fotoni virtuali che rimbalzano sulle lamine metalliche ma se conveniamo che lo spazio vuoto ha energia zero, la regione compresa tra le lamine deve avere energia negativa (si creerebbe una piccola forza di attrazione tra le lamine).
Quest'effetto del vuoto quantistico è in fase di studio per i sistemi di propulsione delle astronavi.
Energia negativa può essere prodotta anche da uno specchio con accelerazione crescente (ma l'effetto è molto piccolo) o da un laser (sorgente di luce coerente. Il laser è fatto passare da un cristallo di niobato di litio a forma di cilindro con le estremità arrotondate ed argentate in modo da riflettere la luce. Il cristallo produrrà un raggio secondario a una frequenza più bassa comprimendo la luce che fuoriuscendo avrà energia negativa inframezzata da energia positiva, quest'ultima ci creerebbe problemi non essendo possibile separarla da quella negativa che è l'unica che deve essere convogliata sul cunicolo). Secondo Visser comunque, per un cunicolo di 1 metro di diametro ci vorrebbe un'energia negativa equivalente alla massa di Giove quindi pur riuscendo a filtrare l'energia negativa da un laser da un milione di terawatt ci vorrebbe ugualmente un tempo molto più lungo dell'età dell'universo per accumulare tale energia. Ad ogni modo, l'energia negativa è prodotta in piccolissima parte anche dal campo gravitazionale terrestre. Anche i buchi neri non avendo superfici materiali ma solo spazio vuoto risucchia energia negativa a un ritmo di un miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo Joule al secondo (nel caso di un buco nero delle dimensioni solari e con un diametro di 3 km ma tanto più piccolo è il buco nero tanto maggiore sarà la gravità e tanto più forte quindi l'energia negativa che lo circonda). Quindi un'idea, seppur molto poco realistica, sarebbe quella di utilizzare l'energia negativa di un buco nero. Ricordiamo che concettualmente stiamo cercando di creare vuoti per produrre energia negativa, visto che comunque i wormholes sono associati ad intensi campi gravitazionali è molto probabile che loro stessi creino tramite vuoti quantistici l'energia necessaria (quindi provocando l'auto-dilatazione). In definitiva il laser innesca il processo, scelta la forma appropriata del cunicolo, sarebbe poi la natura a fare il resto!
A questo proposito va sottolineato che l'energia negativa ha massa negativa (cioè queste masse accelerano nella stessa direzione della forza, al posto di allontanarsi) quindi la massa totale del wormhole sarebbe prossima a 0 (ciò comporta che il costo energetico sia appunto 0 o quasi!).
Ricapitolando il cunicolo deve essere di dimensioni adeguate per poterci entrare, la gravità moderata (per non esserne schiacciati), rimane però da risolvere il problema della lunghezza del tempo di viaggio (grossi cunicoli quindi sono da scartare).
Come ultimo step ci serve il
differenziatore per trasformarlo in macchina del tempo.
Occorre quindi generare una sorta di “differenza di potenziale temporale” tra gli estremi del cunicolo ingrandito. Si può quindi utilizzare come differenziatore sia un campo gravitazionale che un acceleratore di particelle, per creare tramite la velocità o la gravitazione, una differenza temporale tra l’ingresso e l’uscita. Cioè al cunicolo è fornita una carica elettrica (sparando dentro elettroni): una delle due estremità rimane fissa e l'altra mediante un acceleratore di particelle è fatta ruotare ad una velocità prossima a quella della luce.
È chiaro però che il viaggio nel futuro/passato avrà come date di inizio e fine quelle relative al differenziale temporale creato agli estremi del cunicolo. In pratica, se si creasse oggi (tempo zero) il cunicolo, occorrerebbe aspettare un certo numero di anni per portare un’estremità ad una certa data e poterla poi usare, dapprima solo per tornare nel passato di x anni. In seguito il cunicolo si potrà poi attraversarlo nei due versi liberamente. Si verrebbe cioè a creare una sorta di vero e proprio “ponte spazio-temporale”. Un altro metodo è quello di usare come differenziatore una stella di neutroni, lasciando quindi un'estremità vicino alla stella di neutroni che produrrà una fortissima distorsione temporale gravitazionale. In poche parole su un'estremità il tempo scorrerà più lentamente dell'altra (guardando attraverso lo spazio esterno la differenza temporale tra le due estremità sarà notevole...e tramite il cunicolo sarà possibile tornare indietro di tot anni. D'altro canto però riportandoci in A dallo spazio normale, potremmo ritornare al punto di partenza prima di esser partiti. Dunque percorrendo una traiettoria chiusa nello spazio, si percorre anche un percorso chiuso nel tempo).
Più che parlare di viaggio indietro nel tempo, il viaggiatore compie uno spostamento nello spazio che termina nel passato.
PARADOSSI ED UNIVERSI PARALLELI
Illustrati i principi di funzionamento di un'eventuale macchina del tempo, le maggiori difficoltà si avrebbero nel viaggiare nel passato perchè sarebbero tanti i paradossi connessi.
Tornando indietro nel tempo (nel vero senso della parola), chi impedirebbe al crononauta di uccidere sua madre? O sua nonna? Se uccidesse sua madre prima della sua nascita stessa, il crononauta non sarebbe mai nato quindi non avrebbe mai potuto intraprendere il viaggio nel passato nè tantomeno costruire la macchina del tempo. E se il crononauta incontrasse se stesso qualche anno più giovane? E sei i due, tramite un'altra macchina del tempo, tornassero ulteriormente indietro nel tempo incontrando sè stessi ancora più giovane...be' il principio di conservazione di massa ed energia verrebbe violato!
Secondo i sostenitori della meccanica quantistica questi paradossi sono risolti dalla teoria dei multiversi (universi paralleli). La meccanica quantistica riguarda particelle subatomiche che si comportano in un certo modo (del tutto normale e prevedibile).
Nel momento in cui però provo a misurarne le proprietà o addirittura ad osservarle, cominciano ad accadere cose strane: elettroni che scompaiono e ricompaiono dal nulla o che si trovano in zone dove non dovrebbero esserci. Ecco, a scala macroscopica, il concetto è lo stesso.
Ogni volta che sono di fronte ad una scelta si crea un universo parallelo: se decido di svoltare a destra, ci sarà un altro me altrove che svolterà a sinistra e così via.
Esistendo infiniti universi paralleli, quando intraprendo un viaggio indietro nel tempo, finirò appunto in un universo parallelo. Se il viaggiatore uccidesse sua madre, la sua nascita sarebbe preclusa solo in quella linea tempo e non altrove (non ad esempio dall'universo dove sono partito).
E se creassi una macchina del tempo e poi non la usassi? Vale lo stesso discorso.
Nel momento in cui viene creata, in qualche universo parallelo ci sarà una copia di me stesso che la userà. Anche il principio di conservazione dell'energia e della massa è rispettato in quanto andando indietro nel tempo e creando copie di se stessi, si scompare di volta in volta da ogni linea tempo quindi la massa ed energia totale (complessiva di tutti gli universi paralleli) non cambia.
JET E SITUAZIONI PIU' O MENO REALI
Per viaggiare alla velocità della luce, l'ostacolo principale è il dispendio dell'energia: per accelerare un carico di 10 tonnellate al 99% della velocità della luce, occorrerebbe spendere un'energia di 10 miliardi di miliardi di Joule (e l'energia aumenta ulteriormente in base alla distorsione temporale).
Per via di questi motivi è assolutamente improbabile che la tecnologia dei razzi odierna possa permettere simili viaggi, a meno di non riuscire a sfruttare fonti di energia naturale presenti nello spazio. Per giungere al centro della nostra galassia occorrerebbero 25mila anni terrestri ma viaggiando ad una velocità di 0.25 della luce (un quarto) ce ne vorrebbe solo 10 di anni.
Comunque è stato calcolato che utilizzando un’astronave che viaggi al 99,99% della velocità della luce occorrerebbero meno di sei mesi per fare un balzo nel futuro di quasi 1000 anni!
Se voglio accelerare me stesso partendo da una situazione di quiete, raggiungendo metà della velocità della luce (150mila km/s), dovrò farlo in modo graduale per evitare che il mio corpo non venga fatto a pezzi dalla gravità. Per non essere spinto contro il sedile di un eventuale razzo ad una forza maggiore di 3G, la mia accelerazione non deve essere superiore al triplo dell'accelerazione verso il basso di oggetti in caduta libera sulla terra. Con quest'accelerazione, ammesso che sia possibile ottenerla, si impiegherebbe circa 5 milioni di secondi (2 mesi e mezzo) per raggiungere tale velocità.
Motori ad impulso possono essere alimentati dalla fusione nucleare (cioè la stessa che sul sole trasforma l'idrogeno in elio). Nelle reazioni a fusione viene convertita in energia l'1% della massa a disposizione (gli atomi di elio prodotti usciranno dagli ugelli del razzo ad una velocità di 1/8 rispetto a quella della luce). Usando questa velocità per i prodotti di scarico ed avendo accelerare ad una velocità 0.5 della luce avrò bisogno di un propellente d'idrogeno pari a 81 volte la sua intera massa.
Considerando una astronave di circa 4 milioni di tonnellate, ogni volta che userò il motore ad impulso, per accelerare la nave spaziale sino a 0.5C avrò bisogno di 300 milioni di tonnellate d'idrogeno.
Con un motore ad impulso di materia ed antimateria avrò bisogno di 8 milioni di tonnellate d'idrogeno (il doppio del peso della nave spaziale). E' possibile utilizzare un sistema di propulsione di un'astronave usando antimateria? Tenendo in considerazione che antimateria e materia a seguito di un loro contatto si annichiliscono (in origine durante il Big Bang prevalse la materia, fossero state particelle ed antiparticelle di uguale %, oggi non saremmo qui!) producendo radiazione, teoricamente è possibile. Il sistema di contenimento a bordo di una nave spaziale dovrebbe essere simile al collisore del Fermilab che immagazzina antiprotoni ed antielettroni (positroni) per lunghi periodi.
Ricordiamo che l'antimateria è identica alla materia ordinaria, se non per il fatto che la carica è opposta (l'elettrone è negativo, il suo corrispettivo il positrone è identico ma con carica positiva).
Il collisore è formato da anelli magnetici (in presenza di campi magnetici, le particelle seguono orbite circolari), esso tramite collisioni di media energia produce antiprotoni che poi vengono accumulati.
In ogni caso ipotizzando la creazione di 100 miliardi di antiprotoni all'ora e supponendo 6000 ore di funzionamento all'anno si potrebbero produrre all'anno circa 600 bilioni di antiprotoni.
Se tutti i 100 miliardi di antiprotoni potessero essere convertiti in energia avremmo una potenza di un 1/500 di watt quindi occorrerebbero 50mila sorgenti di antiprotoni per alimentare una singola lampadina ad incandescenza! Tornando comunque alla nostra astronave, per fermarsi avrà bisogno di un fattore di massa sempre di 81 quindi accelerazione e decelerazione portano un fattore più grande di 6561 volte la massa dell'astronave.
Però potrei ricavare il propellente raccattandolo nello spazio l'idrogeno (che del resto è l'elemento più abbondante nella galassia), peccato che mi occorrerebbero diametri di circa 40 km (ottenendo un centomilionesimo della potenza di propulsione richiesta).
Per raggiungere tale velocità in poche ore, occorrerebbe che i motori erogassero una potenza di 10 alla 22 watt (un miliardo di volte circa la potenza media totale usata per tutte le attività umane sulla terra!). Ecco perchè viaggi a simili velocità, a bordi di razzi, non sono pratici nè convenienti.
