Lui aveva ragione. Ma aveva anche ragione nel dire che chiedere se sia possibile viaggiare nel tempo è una “domanda molto seria” che può ancora essere affrontata scientificamente. Sostenendo che la nostra attuale comprensione non può escluderlo, Hawking, a quanto pare, era cautamente ottimista. Quindi, dove ci porta questo? Non possiamo costruire una macchina del tempo oggi, ma potremmo davvero farlo in futuro?

Iniziamo con la nostra esperienza quotidiana. Diamo per scontato la possibilità di chiamare i nostri amici e parenti ovunque nel mondo per scoprire cosa stanno facendo in qualsiasi momento

Ma questo è qualcosa che non possiamo mai sapere in realtà se potrà accadere. I segnali che trasportano le loro voci e le loro immagini viaggiano in modo incomprensibilmente veloce, ma ci vuole ancora un tempo finito perché quei segnali ci raggiungano. La nostra incapacità di accedere all ‘”ora e adesso” di qualcuno che è lontano da noi è al centro delle teorie dello spazio e del tempo di Albert Einstein .

Einstein ci ha detto che lo spazio e il tempo sono parti di una cosa, lo spaziotempo, e che dovremmo essere disposti a pensare alle distanze nel tempo come alle distanze nello spazio. Per quanto strano possa sembrare, rispondiamo allegramente “circa due ore e mezza”, quando qualcuno chiede quanto è lontano Birmingham da Londra. Ciò che intendiamo è che il viaggio dura tanto a una velocità media di 50 miglia all’ora.

Matematicamente, la nostra affermazione equivale a dire che Birmingham è a circa 125 miglia da Londra. Come i fisici Brian Cox e Jeff Forshaw scrivono nel loro libro Perché E = mc²? , tempo e distanza “possono essere scambiati usando qualcosa che ha la misura di una velocità”. Il salto intellettuale di Einstein era supporre che il tasso di cambio da un tempo ad una distanza nello spazio-tempo sia universale, ed è la velocità della luce.

La velocità della luce è la velocità più forte a cui ogni singolo segnale può viaggiare, ponendo un limite fondamentale a quanto velocemente possiamo sapere cosa sta succedendo altrove nell’universo. È una seria spina teorica dei protagonisti del viaggio nel tempo. Per ogni individuo viaggiare indietro nel tempo e mettere in moto eventi che impediscano la mia nascita è mettere l’effetto (cioè l’individuo stesso) prima della causa (la sua nascita). Ora, se la velocità della luce è universale, dobbiamo misurarla per conoscerla, 299.792.458 metri al secondo nel vuoto, indipendentemente daquanto velocemente noi stessi ci stiamo muovendo. Einstein si rese conto che la conseguenza della velocità assoluta della luce è che lo spazio e il tempo stesso non possono coesistere allo stesso tempo E si scoprì che gli orologi in movimento dovevano muoversi più lentamente di quelli fissi.

Più veloce ti muovi, più lento è il tuo orologio rispetto al tempo che stai vivendo. La parola “relativo” è la chiave: il tempo sembrerà passare normalmente a te. Per chiunque stia fermo, tuttavia, tu sarai al rallentatore. Se dovessi muoverti alla velocità della luce, sembreresti congelato nel tempo, mentre per tutti gli altri sarebbero in avanti. Quindi, se avessimo viaggiato più veloce della luce, il tempo correrebbe all’indietro come ci ha insegnato la fantascienza?

Sfortunatamente, ci vuole energia infinita per accelerare un essere umano alla velocità della luce.  Ma anche se potessimo , il tempo non sarebbe semplice da mandare all’indietro. La legge della causalità verrebbe violata e il concetto di causa ed effetto perderebbe il suo significato.

Einstein ci ha anche detto che la forza di gravità è una conseguenza del modo in cui la massa deforma lo spazio e il tempo . Più massa concentriamo in una regione dello spazio, più lo spazio-tempo è deformato e gli orologi vicini più lcamminano più lenti. Se comprimiamo abbastanza massa, lo spaziotempo diventa così deformato che anche la luce non può sfuggire alla sua attrazione gravitazionale e si forma un buco nero. E se tu dovessi avvicinarti al bordo del buco nero, il tuo orologio si muoverebbe infinitamente più lentamente rispetto a quelli lontani da esso. Quindi potremmo deformare lo spaziotempo nel modo giusto per chiuderlo su se stesso e viaggiare indietro nel tempo?

La risposta è “forse”, e la deformazione di cui abbiamo bisogno è un wormhole attraversabile . Ma abbiamo anche bisogno di produrre regioni con densità energetica negativa per stabilizzarlo, e la fisica classica del diciannovesimo secolo lo impedisce. La moderna teoria della meccanica quantistica , tuttavia, potrebbe non esserlo. Secondo la meccanica quantistica, lo spazio vuoto non è vuoto. Invece, è pieno di coppie di particelle che entrano ed escono dall’esistenza. Se riusciremo a creare una regione in cui meno coppie sono autorizzate ad entrare e uscire rispetto a qualsiasi altra, allora questa regione avrà una densità di energia negativa.

Tuttavia, trovare una teoria coerente che combini la meccanica quantistica con la teoria della gravità di Einstein rimane una delle maggiori sfide della fisica teorica. Un candidato, la teoria delle stringhe (più precisamente la teoria M ) potrebbe offrire un’altra possibilità. La teoria M richiede che lo spazio-tempo abbia 11 dimensioni: quella del tempo e tre dello spazio in cui ci muoviamo e altre sette, arrotolate in modo invisibile. Potremmo usare queste dimensioni spaziali extra per lo spazio e il tempo di scelta rapida? Hawking, almeno, era pieno di speranza.

Quindi il viaggio nel tempo è davvero una possibilità? La nostra attuale comprensione non può escluderla, ma probabilmente la risposta è no.

Le teorie di Einstein non riescono a descrivere la struttura dello spaziotempo a scale incredibilmente piccole. E mentre le leggi della natura possono spesso essere completamente in disaccordo con la nostra esperienza quotidiana, sono sempre coerenti con se stesse, lasciando poco spazio ai paradossi che abbondano quando facciamo confusione con la causa e l’effetto nel viaggio nel tempo della fantascienza.

Nonostante il suo giocoso ottimismo, Hawking riconobbe che le leggi nascoste della fisica che un giorno sostituiranno Einstein potrebbero cospirare per impedire a grandi oggetti come noi di saltare casualmente (non causalmente) avanti e indietro nel tempo. Chiamiamo questa eredità la sua ” congettura di protezione cronologica “.

Sia che il futuro avrà o meno, macchine del tempo in magazzino, possiamo confortarci con la consapevolezza che quando scaliamo una montagna o facciamo una brusca frenata con le nostre macchine, cambiamo il ritmo del tempo.

Peter Millington , ricercatore nel Gruppo delle particelle di cosmologia, Scuola di fisica e astronomia, Università di Nottingham