La Relatività e i viaggi nel tempo

Ho iniziato a parlare in classe quinta liceo del concetto di tempo, di come la sua misura sia diventata con Einstein ‘relativa’ e dipenda quindi dal sistema di riferimento utilizzato.  

Viste ‘parzialmente’, le grandezze quali ‘tempo’ e ‘spazio’ sono relative, appaiono come ‘deformate’ in base al proprio punto di vista. E questo accade quando vengono misurate in maniera indipendente l’una dall’altra; ma se si comincia a considerare le coordinate spazio-temporali assieme ( e quindi un sistema di riferimento quadrimensionale, con tre dimensioni spaziali e una temporale) e si costruiscono nuove grandezze fisiche con componenti spaziali e componente temporale aggregate, si scoprono degli enti fisici il cui valore non dipende dal punto di vista.

Alcuni esempi di grandezze assolute sono l’intervallo di tempo proprio, la lunghezza e massa di un oggetto fermo, il quadrivettore spazio-tempo e quello di energia-impulso. Queste ultime due grandezze unite nel loro nome da un trattino fanno capire un po’ i termini della questione: considerando separate le misure di spazio e di tempo per ogni evento, si trova che queste grandezze dipendono dal sistema di riferimento, ma ‘messe assieme’, nello spazio-tempo quadrimensionale, in cui anche il tempo diventa una dimensione fisica, contribuiscono a formare una grandezza assoluta, indipendente dal modo di vedere, e quindi effettivamente oggettiva. Quindi con la Relatività si è scoperto che alcune grandezze che classicamente si ritenevano assolute (come la lunghezza di un oggetto o l’intervallo di tempo tra due eventi) sono in realtà relative, mentre altre sono assolute.

Lo stesso concetto di simultaneità di due eventi è risultato essere relativo. Infatti a causa della invarianza della velocità della luce si può dimostrare facilmente che per un osservatore ‘fermo’ se due eventi A e B  distanti sono simultanei, cioè sono spazialmente separati ma avvengono nello stesso istante, possono non esserlo per un altro osservatore in moto. Anzi per per quest'ultimo l’evento A potrebbe essere stato precedente all’evento B mentre per un altro potrebbe essere che B sia successo prima di A! Ciò comunque non porta alla crisi dell'ordine temporale causa-effetto di due eventi che si possono influenzare, in quanto per avvenire questa scorrelazione dell’ordine temporale i due eventi A e B devono essere risultati simultanei rispetto ad almeno un osservatore, e allora necessariamente saranno accaduti in punti dello spazio-tempo così distanti tra loro che non potrà esserci stato legame causa-effetto poiché, visto che nessun segnale può viaggiare più veloce della luce, nessuno dei due avrà potuto influenzare l’altro (detto tecnicamente in questo caso l'intervallo spazio-temporale tra A e B è di tipo 'spaziale').

E questa relatività della simultaneità potrebbe spiegare anche l’apparente fatto paradossale che la lunghezza di un oggetto risulta più piccola quando esso si muove: infatti un osservatore che fa la misura di una lunghezza di un oggetto deve leggere ‘contemporaneamente’ la posizione occupata dalla parte iniziale e dalla parte finale dell’oggetto su una scala graduata, ma la relatività della ‘simultaneità’ porta a differenti misure dei diversi osservatori in moto rispetto all’oggetto considerato.

Forse il risultato più sorprendente della relatività della misura degli intervalli temporali tra due eventi e del conseguente rallentamento degli orologi in moto è quello costituito dal cosiddetto ’paradosso dei gemelli’. Se di due gemelli uno resta sulla terra e l’altro fa un viaggio con un’astronave a velocità prossima a quella della luce, quando quest’ultimo sarà tornato scoprirà di essere più giovane del gemello rimasto a terra. In pratica è come se la Relatività permettesse i viaggi nel futuro. Infatti in base alla velocità del gemello viaggiatore potrebbe anche succedere che al ritorno questi sia invecchiato poniamo di un mese mentre magari sulla Terra saranno passati mille o anche un milione di anni!

Sorge spontanea la domanda: ma allora i viaggi nel tempo sono possibili?

Come già detto nulla vieterebbe quello verso il futuro, ma probabilmente sarebbe un viaggio senza ritorno. Infatti sembra che il processo non sia invertibile. E questo perché esiste anche una freccia temporale dovuta alla legge di aumento dell’entropia che comporta il fatto che il tempo deve scorrere inesorabilmente dal passato verso il futuro, almeno per i sistemi macroscopici. E d’altronde il viaggio nel passato comporterebbe problemi causa-effetto non indifferenti: immaginate se un assassino partendo dal presente andasse nel passato e uccidesse i genitori di un suo nemico prima che questi nascesse: cosa succederebbe di quest’ultimo nel futuro? A meno di non fare ipotesi astruse come l’esistenza di infiniti universi paralleli o roba simile, ne verrebbero fuori dei paradossi incredibili ed inestricabili.

D’altronde la prova più seria che non saranno mai possibili viaggi nel passato, almeno fisicamente, forse è quella che nel nostro presente non abbiamo affatto la presenza di visitatori provenienti dal futuro…(almeno così pare!)

Ma comunque non è detto che si debba essere così drastici: forse un viaggio nel passato potrebbe essere possibile ma con la condizione che non ci sia nessuna interazione del visitatore con l’ambiente visitato. Però, visto che l’interazione tra materia/energia di qualunque oggetto o osservatore con l’ambiente circostante non si può impedire, poiché è automatica, forse l’unico modo per potere fare un viaggio nel passato, ammesso che l’Universo di prima esista fisicamente da qualche parte, potrebbe essere nel visitarlo con la parte immateriale dell’osservatore cioè con lo spirito, supposto che anche questo ci sia. Ma di questo parlerò in questo altro post ...