Destinazione Cosmo

L’aspirazione più grande dell’uomo è sempre stata quella di compiere i viaggi nel tempo.

Gli scrittori di fantascienza più famosi hanno sempre farcito i loro romanzi con storie che riguardavano questi fantastici viaggi, eppure questa è sempre stata considerata fantascienza…

Anche Albert Einstein affermò, una volta, che è possibile viaggiare nel tempo e, qualche tempo dopo, lo dimostrò con la sua famosa “Teoria della Relatività”, che contempla appunto, in alcune sue parti, la possibilità di spostarsi avanti e indietro nella Dimensione Spazio - Tempo.

Alcune ricerche compiute verso la fine degli anni Ottanta mostrarono, poi, che i Viaggi nel Tempo non sono affatto proibiti dalle leggi della nostra Fisica e, cosa ancora più sbalorditiva, arrivarono alla conclusione che potrebbe essere possibile addirittura costruire una vera e propria “Macchina del Tempo”!

Stando alle nostre attuali conoscenze scientifiche, infatti, potrebbero esistere almeno due modi per viaggiare nel tempo.

Del primo modo ci parlò Frank Tipler, docente di Fisica presso l’Università del Maryland, nell’autorevole rivista “Physical Review D” (1974, Vol. 9, pagg. 2203 – 6). “Il trucco” scrive John Gribbin (Astronomia e Cosmologia – Le Garzatine – Garzanti Ed. – pag. 608 e ss.) parlando dei Buchi Neri (luogo in cui sarebbe possibile viaggiare nel tempo) e di Frank Tipler “consiste nel produrre una Singolarità nuda che ruoti con grande rapidità (nei Buchi Neri la vertiginosa rotazione proietta via l’Orizzonte degli Eventi esponendo la “Singolarità”). Nella regione più vicina alla “Singolarità”, continua Gribbin, “che in mancanza di tale rapida rotazione sarebbe nascosta dietro l’Orizzonte degli Eventi, lo Spazio – Tempo è estremamente distorto dal forte Campo Gravitazionale (del Buco Nero). La rotazione ha l’effetto di attorcigliare in questa regione lo Spazio – Tempo, rovesciandolo al punto che una delle dimensioni dello Spazio viene ad essere sostituita dalla dimensione del Tempo. Ne consegue che un’astronave pilotata con cura potrebbe avvicinarsi alla Singolarità e seguire un’orbita lungo quello che, mentre a bordo sembrerebbe uno spazio ordinario, in realtà si rivelerebbe essere un viaggio nel tempo. Emergendo con l’astronave dalla regione di intenso Campo Gravitazionale, i suoi occupanti si troverebbero in un tempo diverso rispetto a quello in cui avevano cominciato il viaggio…”

Secondo i calcoli di Tipler si potrebbe sfruttare questa possibilità tramite la costruzione di una “Macchina del Tempo” di forma cilindrica lunga circa 100 Km e larga 10, fatta di un materiale molto compresso a cui far compiere una rotazione su se stessa ogni mezzo millisecondo.

Un tale cilindro dovrebbe equivalere ad una fila di dieci stelle di neutroni, unite polo a polo, alle quali fosse impartita una forte torsione.

Il problema principale, nella costruzione di una Macchina del Tempo di questo tipo, sarebbe quello di trovare il modo di impedire alla Forza di Gravità di schiacciare il cilindro.

Ma questo non è affatto impossibile!

Infatti, nell’Universo conosciuto, le cosiddette Pulsar (che sono Stelle di Neutroni, o radiosorgenti pulsanti, in rapida rotazione, che emettono con regolare periodicità fasci di onde radio) sono oggetti che contengono quasi la giusta densità di materia richiesta per la costruzione del cilindro e che compiono una rotazione su se stesse ogni 1,5 millisecondi, cioè ad una velocità che è pari a quasi un terzo della velocità richiesta per la costruzione di una Macchina del Tempo.

Anzi, secondo John Gribbin (Astronomia e Cosmologia – Le Garzatine – Garzanti Ed. – pag. 608 e ss.) “Tali oggetti (cioè le Pulsar) sono già così vicini ad essere Macchine del Tempo da far considerare possibile una loro manipolazione da parte di una civiltà avanzata per fare del Viaggio nel Tempo una possibilità concreta…”  

Davvero interessanti questi concetti…

Ma… Cosa sono lo Spazio–Tempo, le Singolarità e l’Orizzonte degli Eventi?

Cominciamo con lo spiegare che cos’è la Dimensione Spazio – Tempo.

Per capirlo bene occorre fare un breve tuffo nel passato, a quando, cioè, le nostre idee sul Moto dei Corpi risalivano a Newton e a Galileo.

Prima di allora si credeva in Aristotele, il quale credeva che lo stato naturale dei corpi fosse la quiete e che, per questo, un oggetto (qualunque esso fosse) si muoveva solo in conseguenza di una Forza o di una Trazione.

Le misurazioni di Galileo, poi, successive a quelle di Aristotele e basate essenzialmente sull’osservazione scientifica e la sperimentazione, furono utilizzate da Newton come punto di partenza per l’elaborazione delle sue famosissime “Leggi del Moto dei Corpi” (I, II e III Legge di Newton).

Oltre alle sue Leggi del Moto, Newton elaborò anche la famosa “Legge della Gravitazione Universale”. Questa Legge stabilisce che due Corpi si attraggono reciprocamente con una Forza che è direttamente proporzionale alla loro Massa e inversamente proporzionale alla loro Distanza.

La Legge di Gravitazione Universale di Newton dice anche, però, che la Forza di Attrazione tra i corpi è tanto minore quanto maggiore è la distanza tra i corpi stessi. Questa Legge, dunque, ci consente di predire con assoluta precisione le orbite della Terra, della Luna e dei Pianeti del Sistema Solare.

Bene.

Tanto Aristotele quanto Newton hanno creduto che si potesse misurare con precisione l’intervallo di tempo tra due eventi e che questo tempo sarebbe stato lo stesso per chiunque lo avesse misurato (ovviamente utilizzando orologi sincronizzati!).

Il Tempo (come Dimensione) era, quindi, completamente separato dallo Spazio ed era da esso completamente indipendente.

Le conoscenze sul Tempo e sullo Spazio però, mutarono radicalmente con Einstein: la sua Teoria della Relatività, infatti, mise definitivamente fine all’idea di “Tempo assoluto”. “Spazio” e “Tempo” cessarono di essere entità separate e diventarono un tutt’uno: la “Dimensione Spazio-Tempo”, appunto.

Einstein, dunque, sostenne in sostanza che la geometria dello Spazio-Tempo fosse curva, anziché piatta come quella di Euclide ed ebbe la geniale intuizione che la Massa dei Corpi, insieme all’Energia, “distorcono” lo Spazio-Tempo.

Da ciò consegue che Corpi Celesti come i pianeti in realtà (al contrario di quanto sostenuto da Newton) si muoverebbero lungo traiettorie diritte e rettilinee anziché curve, ma poiché tali traiettorie sono incurvate dal Campo Gravitazionale (cioè dalla Massa) del Sole che, appunto “incurva” la Dimensione Spazio-Tempo, essi sembrerebbero muoversi lungo traiettorie curve e circolari. Ed infatti, le orbite dei Pianeti del Sistema Solare, sono ellittiche.

Per spiegare, invece cosa sono le “Singolarità”, occorre parlare un po’ dei “Buchi Neri”…

Chi di noi non ha mai sentito parlare dei Buchi Neri…

Essi rappresentano la rivoluzionaria scoperta del nostro millennio.

Sebbene la loro esistenza fosse stata prevista da tempo da equazioni come quelle di Einstein, la scoperta della loro reale esistenza fisica è cosa assai recente.

In Fisica, si definisce Buco Nero un’enorme concentrazione di Massa associata ad un Campo Gravitazionale talmente potente da impedire perfino alla luce (che è priva di massa) di sfuggire alla sua attrazione gravitazionale.

Il Campo Gravitazionale di un Buco Nero è talmente potente da curvare completamente lo Spazio-Tempo facendolo richiudere in se stesso.

La Teoria della Relatività Generale di Einstein spiega la Forza di Gravità come la conseguenza del modo in cui la Dimensione Spazio -Tempo si incurva in prossimità delle concentrazioni di materia.

Karl Schwarzschild, astronomo tedesco morto prematuramente a causa di una malattia contratta sul Fronte, durante la prima guerra mondiale, fu tra i primi scienziati ad analizzare le implicazioni delle Equazioni di Einstein.

Egli giunse ad elaborare l’esatta descrizione matematica della geometria della Dimensione Spazio – Tempo attorno ad una massa sferica. I suoi calcoli mostravano che, per ogni massa c’è un raggio critico, detto “Raggio di Schwarzschild”, che corrisponde ad una distorsione così estrema dello Spazio – Tempo che, se la massa dovesse comprimersi al punto di essere contenuta tutta entro tale Raggio, lo Spazio si richiuderebbe intorno all’oggetto separandolo dal resto dell’Universo.

Tale oggetto diventerebbe, dunque, un oggetto a sé, diverso dall’Universo che lo contiene ed al quale non potrebbe sfuggire nulla, nemmeno la luce: diventerebbe, cioè, un Buco Nero.

In altri termini, i calcoli di Schwarzschild dimostrarono che se il nostro Sole potesse essere compresso fino ad occupare uno spazio sferico il cui raggio è minore di 2,9 Km, o se la Terra potesse essere compressa fino a diventare una palla di raggio minore di 0,88 cm, tanto il Sole che la Terra rimarrebbero separati dall’Universo che li circonda e si trasformerebbero in Buchi Neri.

Per decenni nessuno ritenne che un oggetto fisico reale potesse essere compresso fino al punto di raggiungere quegli stati di densità estrema necessari per la formazione di un Buco Nero. Tuttavia, intorno agli anni trenta, poiché si venne a conoscenza dell’esistenza di “Stelle di Neutroni” di massa più o meno uguale a quella del Sole ma di raggio inferiore ad una decina di Km e, dunque, potenzialmente in procinto di diventare dei Buchi Neri, si riaccese l’interesse per questo genere di studi.

Oggi, si pensa che tanto i Buchi Neri quanto le Stelle di Neutroni abbiano origine dagli spasmi agonizzanti di stelle di grande massa trasformatesi in Supernovae.

I calcoli, infatti, mostravano sin da allora che qualsiasi residuo compatto di Supernova di massa inferiore a tre masse solari, poteva trasformarsi in una Stella di Neutroni stabile, e che ogni residuo compatto di massa superiore a tre masse solari avrebbe potuto dare origine ad un Buco Nero.

Se un Buco Nero si fosse trovato nelle vicinanze di una comune stella le avrebbe sottratto materia formando un “disco di accrescimento” di materiale caldissimo, il quale sarebbe gradualmente caduto dentro al Buco Nero. La temperatura di questo “disco di accrescimento” sarebbe salita a valori così elevati da provocare l’emissione di Raggi X i quali avrebbero reso in qualche modo “visibile” il Buco Nero.

All’inizio degli anni Settanta si scoprì proprio un oggetto di questo tipo in un Sistema Binario: una sorgente di Raggi X, chiamata “Cygnus X-1”, in orbita attorno ad una stella denominata HDE 226868, nella Costellazione del Cigno.

La sorgente di Raggi X, identificata con un oggetto invisibile ma di dimensioni inferiori a quelle della nostra Terra, non poteva che essere un Buco Nero: il primo ad essere concretamente individuato dall’uomo.

Dagli anni Settanta ad oggi sono stati scoperti altri Buchi Neri e tutti in prossimità di Sistemi Binari (cioè Sistemi formati da due oggetti che orbitano intorno ad un baricentro comune).

Ciò ha dimostrato inconfutabilmente la veridicità delle affermazioni di Einstein e della sua famosa Teoria della Relatività.

Per tornare a cosa sono la “Singolarità” e “l’Orizzonte degli Eventi”, la “Singolarità” è quel luogo del Buco Nero in cui le leggi della Fisica, così come noi le conosciamo, “cessano” di esistere e perdono la loro validità scientifica; mentre “l’Orizzonte degli Eventi” è la superficie immaginaria che c’è intorno al Buco Nero e la cui velocità di fuga è uguale alla velocità della luce.

Attesa, dunque, la possibilità di viaggiare nel Tempo con la Macchina del Tempo di Tipler, è giunta l’ora di parlare di un secondo tipo di Macchina del Tempo: quello che implica l’utilizzo dei cosiddetti Tunnel Spazio-Temporali.

Essi sono quei cuniculi spazio-temporali che, secondo le equazioni della Relatività Generale di Einstein, non solo sono fisicamente reali, ma possono collegare un Buco Nero in una parte dello Spazio-Tempo con un altro Buco Nero in un’altra parte dello stesso Spazio-Tempo.

Questa è un’idea considerata così ovvia da essere stata utilizzata per decenni nei film di fantascienza. 

Dopotutto, se la Teoria della Relatività di Einstein ha avuto ragione fino ad ora, perché non ammettere che potrebbe avere ragione anche in relazione alla possibilità di effettuare i viaggi nel tempo?

Ebbene, colpo di scena: se fino alla metà degli anni Ottanta i Fisici di tutto il mondo non credevano alla reale esistenza di questi tunnel Spazio-Temporali, dovettero cominciare a ricredersi dopo le ricerche compiute da Kip Thorne, Fisico esperto nella Teoria della Gravitazione, e da alcuni dei suoi studenti.

Thorne riflettè sul fatto che nelle equazioni di Einstein Spazio e Tempo sono paritetici, cioè un’unica Dimensione: è per questo, in effetti, che anche la Macchina del Tempo di Tipler funziona.

Un tunnel che permetta di attraversare lo Spazio-Tempo, dunque, può, tendenzialmente collegare non solo due Spazi (luoghi) diversi ma anche due Tempi diversi di un unico Universo! E, dunque, di cosa trattasi se non della possibilità di viaggiare avanti e indietro nel tempo?

E, considerato che nel caso di Tipler occorrerebbe o costruire da zero una Macchina del Tempo, o avvalersi di una qualche forma di manipolazione della massa delle stelle Pulsar, non sarebbe più facile credere nella possibilità che una Civiltà sufficientemente avanzata possa utilizzare i cunicoli Spazio-Temporali già esistenti in natura?

A voi le conclusioni…