Successivamente alla pubblicazione della prima edizione inglese di questo
libro, i fisici hanno scoperto la legge della natura che impedisce l'insorgere
di paradossi temporali e quindi permette di viaggiare nel tempo. Si tratta
della stessa legge che garantisce che la luce viaggi in linea retta, e che
sta a fondamento della versione più semplice della teoria quantistica
oggi disponibile, sviluppata da Richard Feynman mezzo secolo fa.
Come spiegherò in questo libro, i fisici relativisti hanno cercato,
negli ultimi sette anni, di affrontare il viaggio nel tempo, da quando Kip
Thorne e i suoi colleghi del Caltech hanno scoperto - con loro grande sorpresa
- che non c'è nulla nelle leggi della fisica che lo vieti (in particolare
nella relatività generale). Le leggi della fisica permettono che la
macchina del tempo esista in numerosi modi, tra i quali il più studiato
dal punto di vista matematico è il "cunicolo" (wormhole): un tunnel
attraverso lo spazio e il tempo che collega due diverse regioni dellíUniverso
(spazi e tempi diversi). Le due "imboccature" potrebbero essere vicine nello
spazio, ma separate nel tempo, cosicchè il cunicolo potrebbe essere
utilizzato come tunnel temporale. La realizzazione di un dispositivo di questo
genere presenterebbe grandissime difficoltà: bisognerebbe manipolare
buchi neri di massa pari a molte volte quella del Sole. Ma il cunicolo potrebbe
verosimilmente nascere in natura in modo spontaneo, sia su grande scala che
su scala microscopica.
Una simile prospettiva preoccupa i fisici perchè solleva dei paradossi,
ben noti agli appassionati di fantascienza. Ad esempio un viaggiatore del
tempo potrebbe tornare nel passato e uccidere la propria nonna accidentalmente
(o persino deliberatamente), in modo che non nasca né la propria madre
né egli stesso. Chiaramente è davvero arduo descrivere le persone
dal punto di vista matematico; ma nei calcoli dei fisici relativisti si trova
un paradosso equivalente a quello appena descritto: una palla da biliardo
entra nell'imboccatura di un cunicolo, riemerge nel passato dall'altra imboccatura
e collide con la versione precedente di sé diretta verso la prima imboccatura,
cosicché la palla non entra affatto nel tunnel temporale (vedi Capitolo
Sette). Ma, naturalmente, sono possibili molti percorsi "auto-consistenti"
attraverso il tunnel nelle quali le due versioni della palla da biliardo non
interferiscono mai tra loro.
Se il viaggio nel tempo è possibile - e dopo sette anni di intense
ricerche tutte le prove concordano in suo favore -, sembra che debba esistere
in natura una legge che impedisca líinsorgere di questi paradossi e permetta
solo viaggi auto-consistenti attraverso il tempo. Nel 1989 Igor Novikov, ricercatore
presso il P. N. Lebedev Institute di Mosca e presso il NORDITA (il Nordic
Institute for Theoretical Physics) di Copenhagen, ha messo per la prima volta
in rilievo la necessità di un "principio di auto-consistenza" con questi
requisiti1. Lavoran-do con un grande gruppo di colleghi in Danimarca, Canada,
Russia e Svizzera, Novikov ha recentemente scoperto il fondamento di questo
principio.
Si tratta del cosiddetto "principio di minima azione", già conosciuto,
sotto altre forme, sin dallíinizio del diciassettesimo secolo. Esso
descrive le traiettorie di oggetti come un raggio di luce che viaggia dal
punto A al punto B o la caduta di una palla lanciata dalla finestra dell'ultimo
piano di un edificio. Oggi sembra che descriva anche la traiettoria di una
palla da biliardo attraverso un tunnel temporale. In questo senso líazione
misura sia líenergia spesa durante il tragitto che il tempo impiegato. Per
la luce (che è sempre un caso a sé) ciò si riduce al
solo tempo impiegato: il principio di minima azione diviene principio del
minimo tempo; è questo il motivo per cui la luce viaggia in linea retta.
Si può vedere in opera il principio del minimo tempo quando la luce,
emessa da una sorgente nell'aria, penetra una lastra di vetro, dove viaggia
a una velocità inferiore. Per poter percorrere nel minor tempo possibile
la distanza che separa la sorgente A - esterna al vetro - dal punto B - interno
al vetro -, la luce deve viaggiare lungo una certa retta fino a incontrare
la superficie della lastra, poi deviare di un certo angolo e infine proseguire
lungo uníaltra retta (a velocità inferiore) sino al punto B. Qualunque
altra traiettoria richiederebbe più tempo.
L'azione è una proprietà dellíintera traiettoria e in qualche
modo la luce (ovvero la "natura") sa sempre scegliere il tragitto più
semplice e meno dispendioso. In modo analogo il principio di minima azione
può essere applicato per descrivere líintera traiettoria curvilinea
di una palla lanciata dalla finestra, una volta che sia stato specificato
il tempo di caduta. Anche se la palla può essere lanciata a velocità
e in direzioni diverse (più lentamente e verso líalto o più
rapidamente e in orizzontale) e riuscire comunque a uscire da una finestra,
sono possibili solo quelle traiettorie che soddisfano il principio di minima
azione.
Novikov e i suoi colleghi hanno applicato il medesimo principio alle "traiettorie"
delle palle da biliardo allíinterno dei tunnel temporali, considerando sia
il caso dell' "auto-collisione" (con i paradossi che ne conseguono) sia il
caso in cui questa collisione non si verifichi. Grazie a complessi calcoli
matematici, questi scienziati hanno dimostrato che in entrambi i casi solo
le soluzioni auto-consistenti delle equazioni soddisfano il principio di minima
azione, ovvero, per usare le loro stesse parole, "tutto líinsieme di traiettorie
classiche complessivamente auto-consistenti può essere ottenuto in
modo semplice e diretto imponendo il principio di minima azione"1. Il termine
"classiche" significa nel presente contesto che gli scienziati non hanno ancora
provato a includere nei loro calcoli le regole della meccanica quantistica.
Ma non cíè ragione di ritenere che, se così facessero, le loro
conclusioni verrebbero alterate.
Feynman, affascinato dal principio di minima azione, riformulò la meccanica
quantistica interamente sulla sua base, usando la cosiddetta formula della
"somma delle storie" o degli "integrali sulle traiettorie", perché,
al pari di un raggio di luce che sembra "intuire" il percorso più breve
per andare da A a B, essa tiene conto di tutte le traiettorie possibili nel
selezionare quella più conveniente.
Dunque líauto-consistenza è una conseguenza del principio di minima
azione: la natura aborrisce i paradossi creati dai viaggi nel tempo. Se ancora
non siete convinti, dovreste almeno tener conto del parere di Stephen Hawking,
uno dei maggiori esperti di buchi neri e di fenomeni a essi attinenti. Per
anni Hawking è appartenuto alla schiera degli scettici e ha sostenuto
che doveva esistere qualche legge fisica che avrebbe impedito il viaggio nel
tempo. Nel 1995, alla luce delle nuove ricerche di Novikov e dei suoi colleghi,
cambiò idea e dichiarò che, dopotutto, il viaggio nel tempo
potrebbe essere possibile, anche se ancora estremamente difficile da realizzare.
Queste scoperte rimuovono líultima obiezione che i fisici avanzavano al viaggio
nel tempo a livello teorico; agli ingegneri del futuro rimarrà così
il compito di Costruire la macchina del tempo.
La pagina inglese di John Gribbin ricca di informazioni si
trova
a http://epunix.biols.susx.ac.uk/Home/John_Gribbin/