Stephen Hawking – Il viaggio nel futuro è realtà, ma è impossibile viaggiare nel passato

Chi è Stephen Hawking

Stephen Hawking non è di certo un dilettante: astrofisico di fama mondiale, da molti decantato come il migliore nel suo campo, professore dell’Università di Cambridge dove ha occupato la stessa cattedra che fu di Newton, membro della Royal Society e autore di libri giudicati – nel suo genere – dei veri capolavori.

Tra le altre cose ha elaborato una complessa teoria riguardante i buchi neri: Hawking li vede come corpi dotati di una temperatura e capaci di irradiare minuscole particelle (un fenomeno chiamato, per l’appunto, radiazione di Hawking); lentamente, quindi, il buco nero perderebbe massa, fino a evaporare del tutto.

I suoi meriti non si fermano qui. Le sue teorie, infatti, spaziano anche ai viaggi nel tempo. In una puntata di Discovery Channel ha esposto al pubblico le sue idee, spiegando in modo chiaro e semplice cosa ne pensa dei viaggi temporali. Secondo Hawking, il viaggio nel passato è impossibile da realizzare. Al contrario, muoversi nel futuro è una realtà che – almeno per il momento – non possiamo sfruttare a causa della nostra tecnologia poco avanzata.

Vediamo di chiarire i due concetti. Hawking ha parlato nel video con un’ironia che è difficile trasmettere per iscritto, per cui vi invito a guardarvi la puntata, se ne avrete la possibilità.

Viaggi nel passato – I paradossi lo rendono impossibile

Stephen Hawking inizia parlando dei wormhole. Chi non avesse idea di cosa siano, o volesse semplicemente dare un’occhiata alle idee più in voga sui viaggi nel tempo, può leggere l’articolo che ho scritto qualche tempo fa.

In questo caso, parliamo di tunnel microscopici, così piccoli da formarsi in un minuscolo universo chiamato “schiuma quantistica”. Questo luogo si trova a un livello ancora più piccolo di quello dei quark, quindi sono praticamente invisibili. Perché Hawking è tanto sicuro della loro esistenza? Per un motivo ragionato: le tre dimensioni che conosciamo (altezza, larghezza e profondità) sono piene di incrinature. Non c’è motivo di credere che anche la quarta dimensione (il tempo) non abbia le stesse irregolarità e, secondo lo scienziato, proprio queste irregolarità permetterebbero un’unione (un passaggio) tra due tempi diversi.

Ora, i wormhole della schiuma quantistica continuano a formarsi, a distruggersi e a cambiare. Al momento sono così minuscoli da impedirci persino di vederli (si parla di un trimiliardesimo di centimetro). Ma se fossero abbastanza grandi, diciamo da permettere il passaggio di un uomo, li potremmo sfruttare per raggiungere un tempo diverso.

Occorrerebbe una grande energia per “spalancarli” a sufficienza, però poniamo il caso di possederla; in futuro, dopotutto, è probabile che troveremo sempre nuovi mezzi per produrre grandi energie a basso costo.

Ritorno al passato

Apriamo quindi il nostro tunnel e facciamo in modo, passando attraverso di esso, di tornare indietro nel tempo di un minuto. In pratica arrivate nella stessa stanza e vedete il vostro io del passato che sta cercando di aprire il tunnel, lo stesso che avete appena preso. Decidete di chiamarlo a gran voce. Il vostro vecchio io si volta e rimane sbalordito; ma così facendo lascia il lavoro a metà e non apre il tunnel.

Come potete immaginare, si crea un paradosso. Come è possibile che siate andati nel passato, se avete impedito a voi stessi di aprire il tunnel? Stephen Hawking una risposta ce l’ha: non è possibile. E infatti, le leggi dell’universo fanno in modo che paradossi simili non accadano.

Per capire il meccanismo, immaginatevi un concerto rock. Il cantante parla nel microfono e i suoni arrivano alle casse, da dove escono; si diffondono quindi nella stanza e parte di essi ritornano nel microfono, sommandosi alla nuova voce del cantante. Il ciclo è praticamente infinito e, alla lunga, provocherebbe la distruzione dell’impianto strumentale.

Nel caso del nostro tunnel aperto il concetto è lo stesso, solo che al posto del suono dobbiamo pensare alle radiazioni che ci sono naturalmente nel nostro universo. Una volta aperto il tunnel, queste radiazioni vanno nel passato; da qui rientrano ancora nel tunnel, sommandosi a quelle precedenti. A un certo punto, il wormhole imploderà su se stesso.

Ecco perché i tunnel continuano a distruggersi. Ed ecco perché, di conseguenza, ogni viaggio nel passato risulta impossibile. Altri esperimenti fisici sembrano dare conferma a questa teoria: è il caso, per esempio, degli studi sui metamateriali.

Viaggi nel futuro – Una realtà già possibile

Velocità e tempo

E per quanto riguarda i viaggi nel futuro? Hawking è categorico: sono assolutamente possibili e, anzi, li abbiamo già sperimentati.

Gli esperimenti della scienza (dimostrati sul campo) non hanno fatto altro che ribadire questo concetto. I più curiosi possono trovare la spiegazione completa, scritta nel modo più semplice possibile, nel mio articolo sulla relatività ristretta e sul successivo articolo sulla relatività generale. In quest’ultimo, in particolare, viene dimostrato come niente possa muoversi più veloce della luce.

Facendo un riassunto, più velocemente ci muoviamo e più lentamente scorre il tempo. In pratica: se siamo abbastanza veloci, riusciamo a rallentare il tempo attorno a noi e a viaggiare di fatto nel futuro.

Masse e tempo

Il tempo inoltre scorre più lentamente vicino alle grandi masse. Se siete in pianura, andate più lentamente che non in alta atmosfera, anche se la differenza per voi sarebbe impercettibile. Si tratta di pura fisica. È stato dimostrato grazie ai nostri satelliti, che sono dotati di un cronografo estremamente preciso: dove loro si trovano, il tempo scorre un terzo di miliardesimo di secondo al giorno più velocemente (e infatti i satelliti vengono tarati tenendo conto di questo scarto di tempo, che altrimenti porterebbe a errori nei nostri GPS).

Sono inezie, naturalmente, noi non ce ne accorgiamo. Ma cosa succederebbe se fossimo vicino a una massa enorme, per esempio a un buco nero? Si stima che il buco nero al centro della Via Lattea abbia la massa di 4 milioni di Soli, compressi in un punto minuscolo. Qui il tempo deve essere estremamente rallentato, quasi vicino alla stasi.

Se avessimo la tecnologia per avvicinarsi al buco nero senza esserne inghiottiti, potremmo viaggiare nel tempo. La navicella farebbe il giro completo del buco nero in 8 minuti, ma qualsiasi osservatore esterno la vedrebbe invece arrivare da una parte all’altra nel doppio del tempo, cioè in 16 minuti. Chi si trovasse nella navicella, avrebbe guadagnato 8 minuti di tempo rispetto all’osservatore esterno.

Il buco nero, però, è un mezzo troppo difficile da sfruttare. Ma non tutto è perduto. Tra qualche decennio potremmo forse sfruttare l’altra qualità di cui abbiamo parlato sopra, ovvero la velocità: se riuscissimo a spingere una macchina a una velocità vicina a quella della luce, avanzeremmo nel tempo di diversi anni.

Gli ostacoli della natura

A questo punto sorge spontanea una domanda: perché il tempo rallenta se andiamo veloci? La risposta è che la fisica ha bisogno di un freno. Come nella storia dei paradossi nel passato, la natura ha trovato un sistema per preservarsi.

Abbiamo detto che niente può superare la velocità della luce. Provate a immaginare un treno capace di correre a una velocità prossima a quella della luce. Adesso immaginatevi una bambina dentro il treno, che inizia a correre: in teoria, aggiungerebbe la sua velocità a quella del treno e quindi la bambina andrebbe a un passo più veloce della luce, violando le leggi della fisica.

Ma a causa della velocità, la bambina sarebbe “rallentata”: non avrà mai modo di superare la barriera della luce. Ecco quindi che le leggi non vengono violate.

Un esempio concreto? Al CERN di Ginevra hanno creato delle particelle (i mesoni P). In genere queste particelle si disintegrano in 25 miliardesimi di secondo. Gli scienziati sono riusciti ad accelerarli a una velocità vicino a quella della luce. Cos’è succede a questo punto? I mesoni P vivono trenta volte più a lungo. L’unica spiegazione è che, alla loro velocità, il tempo rallenti e permetta loro di vivere più a lungo. Per i mesoni P saranno passati sempre 25 miliardesimi di secondo. Ma noi, che li osserviamo dall’esterno, li vediamo sopravvivere trenta volte tanto.

Aggiornamenti all’articolo

Una precisazione

Di recente è saltato fuori un esperimento, tra l’altro guidato da un fisico italiano, in cui si afferma di aver spinto i neutrini a una velocità superiore a quella della luce. Prima di rendere pubblico il fatto, sono stati fatti tre anni di studi e di controlli.

Le implicazioni di una simile verità sarebbero a dir poco sconvolgenti: le teorie della relatività di Einstein andrebbero riviste e le successive teorie, fondate su di essa, cadrebbero in frantumi. Ecco perché rimane tutto in sospeso: sono necessari altri esperimenti, eseguiti dall’esterno, prima di scartare l’ipotesi che si sia trattato di un errore.

In questo articolo, perciò, non tengo conto della notizia: in ogni caso non cambia il senso generale dell’idea di Hawking, visto che il rallentamento del tempo a grandi velocità è stato ampiamente dimostrato. Se la notizia sarà confermata, provvederò ad aggiornare gli articoli. Nel frattempo posto qui i link alla notizia per chi fosse interessato:

La notizia sul sito dell’Ansa

La notizia sulla Repubblica

Aggiornamento: 23 febbraio 2012

I dubbi hanno trovato conferma. Dopo i ripetuti test si è scoperta un’anomalia nella strumentazione, che ha buttato fuori dati inesatti. Per cui (almeno per il momento) la teoria per cui i neutrini superano la velocità della luce è da ritenersi un errore.

La notizia della smentita