Simulare il viaggio nel tempo con un fotone

Cosa succederebbe se tornaste indietro nel tempo, e uccideste vostro nonno prima che incontrasse la nonna? Si tratta del cosiddetto paradosso del nonno, uno scenario ipotetico proposto per la prima volta dallo scrittore francese René Barjavel, che è stato spesso utilizzato per sottolineare l’impossibilità dei viaggi nel tempo (ma anche come spunto per girare classici della fantascienza come Ritorno al Futuro). La teoria delle relatività e la fisica quantistica contemplano in effetti la possibilità, almeno a livello teorico, che alcune particelle possano trovarsi a viaggiare nel tempo. Per studiare cosa accadrebbe in una simile situazione, un team di ricercatori della University of Queensland ha effettuato una simulazione, analizzando l’eventualità che un fotone si trovi ad interagire con una versione precedente di se stesso. I risultati risultati della ricerca sono recentemente apparsi su Nature Communication.

“Il viaggio nel tempo è un fenomeno in cui si interfacciano due delle teorie di maggior successo e al contempo più incompatibili della fisica moderna: la relatività generale di Einstein e la meccanica quantistica”, spiega Martin Ringbauer, primo autore dello studio. “La teoria di Einstein spiega cosa succede nell’Universo ad una scala di grandezza enorme, quella delle stelle e delle galassie, mentre la meccanica quantistica è un’eccellente descrizione del mondo dell’incredibilmente piccolo, quello degli atomi e delle molecole”.

Nella teoria della relatività generale i viaggi nel tempo sono resi possibili dalle cosiddette curve spazio temporali chiuse di tipo tempo, scoperte da Kurt Gödel nel 1949. Si tratta di linee di universo chiuse, in cui viaggiando nel futuro si torna alla fine all’inizio della linea temporale stessa, e quindi nel passato.

Come nel caso messo in luce dal paradosso del nonno, il viaggio nel tempo del crea situazioni che non possono essere spiegate dalla fisica classica. Per renderne ragione però, è possibile ricorrere alla meccanica quantistica. “Le proprietà delle particelle quantiche sono di per se stesse poco chiare, e offrono quindi spazio di manovra per evitare le inconsistenze che si vengono a creare nelle situazioni di viaggio nel tempo”, spiega Tim Ralph, coordinatore del team della University of Queensland che ha realizzato il nuovo studio. Nonostante le curve spazio temporali chiuse di tipo tempo siano dunque consistenti con la meccanica quantistica, nessuno fino ad oggi ha potuto testare realmente cosa accadrebbe in queste strane regioni di spazio, che potrebbero esistere ad esempio nei pressi dei buchi neri.

Per cercare di approfondire le conoscenze disponibili, i ricercatori hanno deciso di simulare cosa accadrebbe ad un fotone che viaggiando su una di queste linee si trovasse ad interagire con una copia precedente di se stesso. Le informazioni raccolte hanno messo in luce alcune proprietà non previste dalle teorie fisiche odierne che potrebbero emergere all’interno di queste linee temporali chiuse, come ad esempio la violazione del teorema di non discriminazione quantistico, o la clonazione di stati quantistici. “Il nostro studio offre importanti indizi riguardo a dove, e come, la natura potrebbe comportarsi diversamente da quello che prevedono le teorie attuali”, conclude Ralph.

Via Wired.it

Credits immagine: Hartwig HKD/Flickr