Sono possibili i viaggi nel tempo? Ecco come si potrebbe fare secondo la fisica

La possibilità di viaggiare nel tempo, cioè spostarsi in diverse epoche o istanti del tempo come ci si può spostare in diversi luoghi dello spazio, è un'idea ampiamente esplorata in letteratura (basti pensare a La macchina del tempo di Herbert George Wells, pubblicato nel 1895), nel cinema (per esempio in Terminator, Ritorno al futuro, L'esercito delle 12 scimmie) e nelle serie TV (per esempio Dark). Ma cosa dice la scienza a riguardo? Per la fisica, viaggiare nel futuro è possibile in linea di principio secondo la teoria della relatività di Albert Einstein: per farlo basta spostarsi ad altissime velocità. mentre il viaggio nel passato risulta molto più problematico, non solo per la mancanza di "strategie" per andare indietro nel tempo ma anche a causa dell'insorgenza di paradossi logici come il “paradosso del nonno”.

La relatività di Einstein e i viaggi nel futuro

La relatività ristretta di Einstein, formulata nel 1905, è la teoria che mette in relazione lo spazio e il tempo in un'unica entità fisica chiamata spaziotempo. Uno dei risultati principali di questa teoria è il fatto che il tempo appare scorrere con ritmi diversi per osservatori in un diverso stato di moto. In particolare, se Alice si muove rispetto a Bob quest'ultimo osserverà l'orologio di Alice ticchettare più lentamente del suo. È come se Alice arrivasse nel futuro “più rapidamente” di Bob!

Facciamo un esempio: se Alice si muove rispetto a Bob a metà della velocità della luce (150.000 km/s) e misura esattamente 1 ora, nello stesso intervallo di tempo per Bob è passata 1 ora, 9 minuti e 18 secondi. Tradotto: di fatto è come se Alice avesse viaggiato nel futuro di 9 minuti e 18 secondi rispetto a Bob. Se la velocità relativa è più elevata, l'effetto è più consistente: al 90% della velocità della luce, 1 ora per Alice corrisponde a 2 ore, 18 minuti e 3 secondi per Bob.

In linea di principio, quindi, per viaggiare nel futuro potremmo immaginare di compiere un viaggio spaziale ad alte velocità in cui la tappa finale sia il ritorno sulla nostra Terra. Al nostro arrivo sul pianeta blu scopriremmo che, mentre per noi è passato un certo lasso di tempo, per gli abitanti del nostro pianeta sarà passato un tempo ben più grande. Dal nostro punto di vista il viaggio spaziale sarà percepito anche come un viaggio nel tempo. (Questa è l'idea alla base del cosiddetto “paradosso dei gemelli”, che nonostante il nome non è un reale paradosso in quanto la fisica sottostante è pienamente compresa.)

Farlo però rimane tecnologicamente fuori dalla nostra portata, soprattutto per la colossale quantità di energia necessaria per accelerare un'ipotetica astronave a una velocità prossima a quella della luce, che è di 300.000 km/s.

L'estensione della teoria della relatività ristretta è la teoria della relatività generale, che include e descrive anche la gravità. Secondo questa teoria, un effetto simile a quello appena descritto si può sperimentare non solo viaggiando ad alte velocità ma anche stazionando vicino a oggetti molto massicci, come i buchi neri. Questa idea viene usata nel film Interstellar di Christopher Nolan, in cui il protagonista Joseph Cooper, dopo un viaggio spaziale che lo porta nei pressi di un buco nero supermassiccio, Gargantua, riesce a fare ritorno sulla Terra, dove ritrova sua figlia, bambina quando era partito, ormai anziana.

È possibile viaggiare nel passato? Il “paradosso del nonno”

I tipi di "viaggio" illustrati fin qui non fanno riferimento alla possibilità di viaggiare nel passato. Nonostante non si possa parlare di viaggio nel passato, esiste tuttavia un modo per osservare avvenimenti del passato. Infatti, ogni volta che osserviamo il nostro Universo con le sue stelle e galassie, lo osserviamo come era nel passato. Allo stesso modo, un alieno in grado di osservare la Terra da milioni di anni luce di distanza potrebbe in linea di principio essere in grado di vedere "in diretta" l'estinzione dei dinosauri.

Per poter parlare di veri e propri viaggi nel passato dobbiamo nuovamente scomodare Einstein con la sua teoria della relatività. Da quando questa teoria è stata pubblicata, nel 1915, generazioni di fisici e matematici si sono impegnati per trovare modi in grado di rendere possibili i viaggi nel tempo riuscendo, almeno in parte, nel loro intento.

Molte di queste soluzioni, tuttavia, sono probabilmente possibili soltanto da un punto di vista matematico, ma difficilmente realizzabili nella realtà fisica. Queste idee sono riconducibili a ciò che in fisica viene chiamata curva spaziotempo chiusa, forse percorribile attraverso pericolosi viaggi all'interno di buchi neri rotanti, o con la creazione di wormhole (anch'essi sfruttati in film molto popolari come Donnie Darko).

La possibilità di riuscire a viaggiare indietro nel tempo apre tuttavia più interrogativi di quanti ne riesca a chiudere. Uno di questi è il cosiddetto "paradosso del nonno": cosa accadrebbe se un ipotetico viaggiatore del tempo, tornando nel passato, uccidesse suo nonno prima che potesse dare alla luce i tuoi genitori? Il paradosso sta nel fatto che questo impedirebbe al viaggiatore del tempo di nascere, e conseguentemente di andare indietro nel tempo per uccidere suo nonno. Com'è possibile che se quest'ultimo muore non può essere ucciso? La risposta a questa domanda non è univoca e va da chi, come credeva Stephen Hawking, pensa che le leggi della fisica impediscano in qualche modo di viaggiare nel passato, a chi afferma che in questo modo si creerebbero più linee temporali.

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