Il viaggio nel tempo è un classico tema nel quale si è cimentata la narrativa fantascientifica. Basta pensare classici come “La macchina del tempo” di Herbert George Wells, o al più recente “Ritorno al Futuro” di Robert Zemeckis. Tuttavia, alcuni studi suggeriscono che un certo tipo di macchina del tempo potrebbe avere anche un altro tipo di funzionalità: creare copie perfette di qualsiasi oggetto. Tutti noi siamo viaggiatori del tempo, dato che ci muoviamo in avanti nel tempo. Tuttavia, la possibilità di muoversi più avanti e indietro nel tempo è uno dei tempi più esplorati dalla fisica teorica.
Ogni oggetto dotato di massa produce una distorsione dello spazio-tempo, causando il fenomeno della gravità. E’ come se poggiassimo una sfera pesante su un foglio elastico. L’avvallamento causato dalla presenza della sfera sul foglio provocherebbe la caduta di tutti gli oggetti verso di essa.
Secondo i fisici teorici, una potenziale macchina del tempo potrebbe avere la capacità di piegare il tessuto dello spazio-tempo, tanto da provocare un avvolgimento della linea del tempo, formando delle curve chiuse che permetterebbero di viaggiare nel passato.
Queste curiose strutture spazio-temporali potrebbero svilupparsi anche naturalmente, creando quelli che vengono definiti ‘wormholes‘, gallerie che, almeno teoricamente, condurrebbero ovunque nel tempo e nello spazio, e anche in un altro universo. I wormholes sono una conseguenza matematica della Teoria della Relatività di Einstein.
Un limite fondamentale di questo tipo di macchina del tempo è che ogni viaggiatore temporale non potrebbe indietro nel tempo oltre il momento in cui la macchina è stata costruita. Essa consentirebbe ai viaggiatori del futuro di poter tornare solo nel punto del tempo in cui la macchina è stata costruita.
Inoltre, benché le attuali conoscenze fisiche e matematiche sembrino permettere la manipolazione e dello spazio-tempo, almeno in linea teorica, dal punto di vista concreto esistono una serie di problemi che renderebbero impossibile il viaggio nel tempo. Si tratta dei cosiddetti ‘paradossi temporali’.
Il più famoso paradosso temporale è quello del ‘nonno’. Un viaggiatore temporale che si recasse nel passato, potrebbe uccidere suo nonno? Quest’azione impedirebbe la sua futura nascita, e ciò a sua volta impedirebbe la morte del nonno.
Oppure, in una variante simile, se un uomo costruisse una macchina del tempo, tornasse indietro nel tempo e uccidesse se stesso nel passato, come avrebbe potuto creare in futuro la macchina del tempo, tornare indietro e uccidere il suo omologo del passato?
Infine, c’è il paradosso mostrato nella versione cinematografica del romanzo di Wells La Macchina del Tempo. Il professor Alexander Hartdegen, brillante scienziato, si innamora di una giovane donna.
Durante una passeggiata romantica, i due vengono rapinati e la colluttazione causa la morte della donna. Il professore, distrutto dal dolore, si chiude nel suo laboratorio con l’intento di creare una macchina del tempo, tornare nel passato e impedire la morte della fidanzata.
Il professore si renderà presto conto che ogni suo tentativo di salvare la donna saranno vani. In un modo o nell’altro, la donna morirà sempre, qualsiasi cosa egli faccia. Alla fine, scoprirà che se la donna non fosse morta, egli non avrebbe mai creato la macchina del tempo, scoprendo le implicazioni temporali della causa-effetto.
Questi paradossi hanno due conseguenze: primo, un probabile ma di testa. Secondo, fa sorgere una domanda fondamentale: si può cambiare il passato? O, almeno, si può osservarlo?
La ricerca di David Deutsch
Per decenni gli scienziati si sono chiesti se le ‘curve temporali chiuse’ (loop) siano realmente possibili. Oltre alla questione dei paradossi, l’esistenza di questi oggetti esotici sembra violare il Teorema del No-Cloning della fisica quantistica, secondo il quale è impossibile clonare uno stato quantistico, cioè di farne una copia a partire da una misurazione sul sistema.
In fisica classica, si può generare una copia perfetta di qualunque oggetto, misurandone ogni dettaglio per poi riprodurne i dati nello stesso ordine.
Tuttavia, nel bizzarro mondo della fisica quantistica (che fa riferimento alla natura fondamentale della realtà), non si può misurare perfettamente ogni dettaglio di un oggetto in una sola volta.
Questo limite è definito come il ‘Principio di Indeterminazione di Heisenberg‘, il quale permette di misurare sia la posizione di una particella che la sua quantità di moto, ma non entrambe con precisione illimitata. Quindi, è impossibile la costruzione di una ‘fotocopiatrice sub-atomica’ capace di riprodurre una particella con la stessa posizione e quantità di moto dell’originale.
«Possiamo osservare un foglio stampato e poi ricopiare le parole su un altro foglio. Questo è ciò che viene definita una classica copia di dati», spiega Mark Wilde, fisico teorico della Louisiana State University. «Ma non si possono copiare i dati quantistici, a meno che non assumano la forma speciale dei dati
Tuttavia, David Deutsch, fisico teorico presso l’Università di Oxford, profeticamente, in uno studio realizzato 23 anni fa aveva affermato l’esistenza delle curve temporali chiuse e che queste effettivamente violano il Teorema del No-Cloning, permettendo di costruire dal nulla perfette copie quantistiche.
Alla luce delle recenti acquisizioni, unarecente ricerca guidata da Wilde,rivela che lo studio di Deutsch, comparso nel 1991 della rivista Physical Review Letters, potrebbe essere fondato.
Per comprenderne le implicazioni, immaginiamo di avere una lettera e di costruire una macchina del tempo nel oggi. Il giorno dopo, (domani) si potrebbe inserire la lettera nel dispositivo e raccoglierla il giorno prima (oggi). Così, nel giorno che ho costruito la macchina del tempo, mi ritroverei con la lettera originale, più un clone della lettera proveniente dal futuro.
«In un certo senso, questo già permette la copia dei dati di una particella sub-atomica in molti punti diversi nello spazio», spiega Wild. «E’ come avere più versioni della particella disponibili allo stesso tempo. Il punto è, però, che se invio una particella indietro nel tempo, cambio il passato».
I risultati potrebbero suggerire l’impossibilità di creare macchine in grado di violare il Teorema del No-Clonig, oppure che le curve temporali chiuse, in base al modello di Deutsch, non sono possibili.
«Sembra necessaria una revisione del modello proposto da Deutsch, in modo da poter risolvere i vari paradossi temporali e che potrebbero portare a conseguenze sorprendenti sull’informazione quantistica», conclude Wild. «Tuttavia, nessuno ancora ha elaborato un modello che soddisfi questi due requisiti. L’oggetto di ricerca è rimane aperto».
È possibile cambiare il passato ?
Alla luce dei suoi studi, David Deutsch precisò che il viaggio nel tempo potrebbe o no essere raggiunto un giorno. Tuttavia, la fisica è in possesso di una buona comprensione teorica da poterne descrivere le modalità e le conseguenze.
Se si viaggia nel passato, il crononauta manterrebbe la propria normale libertà di azione, ma finirebbe nel passato di un Universo differente. Perchè il viaggio nel tempo sia fisicamente possibile, è necessario postulare un Multivero.
A partire dal modello di Deutsch, Wilde e colleghi invece sono impegnati nel trovare una soluzione che permetta di creare una curva temporale per trasferire una particella indietro nel tempo, senza disturbare il passato.