Viaggio nel tempo

Da Ufopedia.

Versione delle 21:49, 11 nov 2010

Il viaggio nel tempo è l'ipotetico spostamento tra diverse epoche temporali, verso il passato o il futuro. Per "visualizzarlo" si usa comunemente l'analogia dello spostamento su un filo, una linea che rappresenta il tempo nella sua totalità.

Alcune teorie scientifiche consentono, ad oggi, il viaggio nel tempo, ma solamente attraverso condizioni estreme impossibili da realizzare con le tecnologie attuali.

La teoria della relatività prende in esame il fenomeno della dilatazione del tempo, registrabile soprattutto da osservatori che si spostino a velocità prossime a quella della luce (299.792,458 Km/s), fenomeno verificato da numerosi esperimenti e che sembrerebbe lasciare la porta aperta all'ipotesi dello spostamento nel futuro (vedi Curve chiuse di tipo tempo). Ma bisogna notare come tale viaggio nel futuro non ha probabilmente nulla in comune con l'idea dei viaggi nel tempo usata nella fantascienza.

Il viaggio nel tempo nella narrativa e nell'immaginario collettivo viene utilizzato come espediente in tutt'e due i modi in cui può avvenire: verso il futuro a velocità notevolmente accresciuta, o indietro fino ad un'epoca precedente.

Il concetto di viaggio nel tempo è un'idea che affascina da tempi immemorabili l'umanità, ed è presente in svariati miti e tradizioni religiose, che sia mago Merlino a sperimentare delle regressioni temporali, o Maometto in viaggio a Gerusalemme che ascende al Paradiso ritornando prima che un bicchiere spezzato abbia versato il suo contenuto.

È da tener conto che, dato il naturale evolvere del presente verso l'immediato futuro, tutti gli esseri viventi viaggiano comunque già di per sé attraverso il tempo, inesorabilmente dal concepimento fino alla completa disgregazione dell'organismo (ovviamente morto).

Ufologia

Un esempio di supposto viaggiatore nel tempo è John Titor. Persone che sono forse venute a conoscenza di informazioni provenienti dal futuro sono San Giovanni (per l'Apocalisse), Muhammad (per il Corano) e Nostradamus.

A quanto pare la tecnologia per costruire macchine del tempo inmplica una distorsione dello spazio-tempo, che è la stessa tecnologia dei motori a curvatura degli UFO.

La macchina del tempo

La macchina del tempo "classica" a cui il cinema e le storie di fantascienza ci hanno abituato è solitamente rappresentata come un qualche veicolo o apparecchio dalle dimensioni di una piccola stanza: si entra, si configurano i parametri di viaggio e si aziona il dispositivo: dopo pochi secondi si può uscire e ci si ritrova nell'epoca voluta.

Qualora ciò fosse possibile, non sarebbe tuttavia sufficiente. Il pianeta Terra infatti occupa, secondo per secondo, una posizione diversa lungo l'orbita intorno al sole: a sua volta, il sole orbita intorno al centro galattico e così via. In conclusione, un viaggio nel tempo così concepito dovrà necessariamente essere anche un viaggio nello spazio, altrimenti il crononauta si ritroverebbe sperduto nel vuoto spaziale al momento dell'arrivo. Tuttavia, nonostante questa deduzione logica, la teoria della relatività contrasta con tale ipotesi, poiché lo spazio, come il tempo, non ha un valore assoluto.

Fisica

Nel campo della fisica, l'esperimento ideale del viaggio nel tempo è talvolta usato per esaminare le conseguenze di teorie scientifiche come, ad esempio, la relatività speciale, la relatività generale e la meccanica quantistica.
È stato ampiamente approvato con prove sperimentali che lo scorrere del tempo non esiste come tempo assoluto: infatti, come previsto dalla relatività ristretta, lo scorrere del tempo è differente per osservatori che siano in moto uno rispetto all'altro.

Secondo la teoria della relatività, un osservatore può misurare una deformazione dello spazio-tempo in due casi: o l'osservatore stesso si sta muovendo a velocità prossime a quella della luce, oppure è presente un campo gravitazionale. Velocità e gravitazione sono fattori in grado di deformare lo spazio-tempo. Se la teoria pone un limite teorico alla velocità, che non può superare quella della luce nel vuoto, non vi sono limiti teorici all'intensità di un campo gravitazionale e alle conseguenti deformazioni che esso potrebbe produrre nello spazio-tempo, sebbene per la realizzazione di deformazioni estreme servano comunque enormi densità di energia.

Non a caso i buchi neri, che sono gli oggetti fisici dove sono massime densità di materia e campo gravitazionale, sono associati alla possibilità di creare ponti spazio-temporali (ponti di Einstein-Rosen).

Inoltre, tutte le formule della teoria della relatività contengono un termine temporale elevato alla seconda potenza, per cui la definizione di un tempo negativo non crea particolari problemi al modello fisico-matematico.

• Alle velocità infraluminali, al di sotto della soglia della velocità della luce nel vuoto, esistono corpi dotati di masse, sia a riposo che accelerata, superiori a zero: tali corpi possono muoversi avanti ed indietro nello spazio ma non nel tempo (nel nostro "universo" la direzione del tempo è preordinata e corre dal "passato" al "futuro").

• Alla velocità della luce, lo spazio ed il tempo si annullano: il fotone, dotato di massa a riposo ed accelerata quasi nulle può muoversi a questa fantastica velocità in quanto virtualmente privo di inerzia. Alla velocità della luce la contrazione del tempo è zero, e la dilatazione dello spazio è infinita. In queste condizioni, è impossibile identificare la posizione del corpo con un insieme di quattro coordinate: la coordinata temporale sarebbe la stessa in qualunque punto viene a trovarsi, ossia un orologio alla velocità della luce continuerebbe a segnare lo stesso orario; le tre coordinate spaziali non sarebbero un numero finito. Ciò equivale a dire che il corpo si trova contemporaneamente dappertutto ed in un eterno presente. Un corpo dotato di massa superiore a quella del fotone non può raggiungere la velocità della luce, in quanto, come compendio della legge einsteniana dell'equivalenza tra materia ed energia (<math>E = mc^2</math>), tutta l'energia fornita per accelerare il corpo massivo a velocità prossime a quelle luminali viene convertita automaticamente in materia andando, in ultima analisi, a massificare ulteriormente il corpo stesso, accrescendone l'inerzia, il che richiede ulteriore energia per accelerarlo (in pratica si crea un circolo vizioso in cui l'energia non accelera più il corpo ma addirittura ostacola il movimento del corpo stesso incrementandone la massa, in quanto convertita in materia).

• A velocità sopraluminali, invece, l'ipotetico corpo dovrebbe possedere soltanto una massa virtuale, sia a riposo che accelerata. A questa ipotetica particella è stato attribuito il nome di "Tachione". Esso si muoverebbe in uno spazio ancora nullo (in realtà, dovrebbe muoversi in uno spazio negativo, il che non ha senso) ed in un tempo "invertito". Praticamente, non sarebbe libero di muoversi nello spazio, e la sua successione temporale andrebbe dal futuro al passato, paradossale solo per la nostra esperienza quotidiana, ma non per la fisica. Nel "mondo sopraluminale", in pratica le conseguenze precederebbero la causa generante; l'effetto precederebbe la causa. Anche il secondo principio della termodinamica verrebbe ad esser invalidato: ad esempio vedremmo i cocci di vetro ricomporsi e generare un bicchiere; oppure un cadavere riprendere vita e ringiovanire fino al momento del concepimento.

Da notare a questo proposito che la teoria einsteniana non vieta velocità superiori a quella della luce; il raggiungimento di tale velocità è infatti vietato solamente ai corpi aventi massa. Esistono quindi degli oggetti, nell'universo, per cui tale divieto non è valido.

Sappiamo, dalla relatività ristretta, che il tempo rallenta in un sistema di riferimento in movimento. In altri termini, più un oggetto si sposta velocemente rispetto ad un altro (perché è minore la differenza tra la velocità del corpo in movimento e la velocità massima relativa, cioè la velocità della luce), più il tempo per il primo oggetto passa più lentamente rispetto al secondo, spostando in pratica il primo oggetto nel futuro del secondo.

Nella pratica, ponendo un orologio di precisione su di un mezzo ad alta velocità, tipicamente un velivolo, è normale riscontrare una discrepanza con il rispettivo orologio di riferimento precedentemente sincronizzato, posto ad esempio sulla pista, dimostrando evidentemente che l'orologio spostatosi ad alta velocità dal suo riferimento ha viaggiato qualche frazione di secondo nel futuro dell'orologio posto a terra (l'orologio che ha volato sarà "indietro" rispetto a quello a terra).

A tale proposito dobbiamo pensare che la "velocità" con cui scorre localmente il tempo in un sistema in quiete è di 1 secondo (del sistema di riferimento) al secondo (del sistema locale che coincide col riferimento). Nel precedente esempio sul velivolo il tempo scorre a più di 1 secondo al secondo (sempre tra tempo locale e tempo del sistema di riferimento che non coincidono) in quanto sul mezzo in movimento la dimensione temporale è allungata (mentre quella spaziale si accorcia) provocando un lievissimo balzo in avanti nel tempo riscontrabile da evidenze strumentali sperimentali, ma non dalla mente umana.

Per viaggi temporali riscontrabili dall'esperienza umana, tali teorie ci dicono che, se un corpo è soggetto ad una velocità (commensurabile con quella della luce nel vuoto) oppure a campi gravitazionali significativi (come in prossimità di un buco nero o di una stella di neutroni), il tempo ne viene enormemente influenzato nel suo scorrere, fino ad arrivare a fermarsi per un osservatore (orizzonte degli eventi). In prossimità dell'orizzonte degli eventi, lo scorrere del tempo verrebbe arrestato solo per colui che si trovasse proprio sull'orizzonte medesimo, ovvero sul confine tra il nostro universo "familiare" e l'universo chiuso (una sorta di "punto di non - ritorno") che si trova oltre l'orizzonte e che termina sulla singolarità ("collapsar") implosa e collassata che genera l'orizzonte e gli effetti fisici e relativistici associati al buco nero. Per dare un esempio pratico, un astronauta che si trovasse sul confine delineato dall'orizzonte degli eventi si muoverebbe in modalità sincrona col ruotare dell'orizzonte e vedrebbe ogni oggetto al di là dell'orizzonte come se fosse in un eterno presente: un oggetto che dovesse cadere nel buco nero avrebbe un tempo nullo per l'osservatore posto sull'orizzonte degli eventi, che mai lo vedrebbe, ed un tempo suo proprio, talmente accelerato da esser incompatibile con lo stato della materia ordinaria, che lo schianta in una frazione di secondo sulla singolarità stessa. Da questo concetto ne consegue che non soltanto la materia può influenzare lo spazio-tempo, bensì anche le concentrazioni massive d'energia, il che ci riconduce alla teoria einsteniana, secondo cui la materia è una forma particolare d'energia.

Per capire un po' meglio questo concetto assolutamente poco intuitivo dobbiamo infatti raffigurarci lo spaziotempo (o "cronotopo", mutuando il termine dalla geometria) come un telo perfettamente elastico, ben tirato, increspato in qualche punto da alcuni gravi (curvatura spaziotemporale). La gravità è rappresentata dalla deformazione di questo telo che si flette, ad esempio, nei dintorni della massa di una stella, proprio come farebbe una palla da biliardo su un telo elastico. Il tempo può essere visto invece come l'inclinazione di questo tessuto, che in prossimità delle infossature si accentua (si dilata e si allunga) mentre come accade nel tessuto, lo spazio tra un punto e l'infossatura si accorcia (e diminuisce), tanto più quanto più la massa è pronunciata .

Un'estensione di questa teoria porta ad ipotizzare che lo stesso spazio-tempo non sia un qualcosa di unitario, come da noi percepito, bensì un'entità "discreta", ovvero composta da quanti, esattamente come tutta la materia e l'energia: a livello ultramicroscopico esisterebbero pertanto dei quanti di spazio-tempo non ulteriormente divisibili e lo scorrere del tempo rappresenterebbe solo una nostra illusione ottica. Il divenire, pertanto, altro non sarebbe che lo spostamento tra quanti contigui di spazio-tempo. Anche la nostra esistenza sarebbe dettata da questa regola: ogni quanto di spazio tempo può contenere o meno una copia di ciascuno di noi: se non la contiene si tratta del periodo anteriore alla nascita o posteriore alla morte. Se la contiene, invece, ogni quanto conterrà una nostra copia in un dato "istante" temporale, cosicché la durata della "nostra vita" altro non sarebbe che la sequenza precisa, ordinata, accurata e lineare di singoli quanti spaziotemporali contenenti una copia di noi in una data "epoca". Ovviamente, a livello macroscopico, essa viene da noi interpretata come un divenire dalla nascita alla morte, ovvero quello che chiamiamo "Vita".

Una macchina del tempo tecnologica che viaggi nel futuro potrebbe perciò funzionare accorciando lo spazio e dilatando il tempo, che ad esso è relativo, procedendo a velocità astronomiche, oppure potrebbe piegare la struttura dello spaziotempo creando l'increspatura da cavalcare come una tavola da surf sull'onda. Va detto però che allo stato attuale delle nostre conoscenze accelerare a tali velocità o piegare lo spaziotempo costituiscono problemi insormontabili.

Il paradosso dei buchi neri

I buchi neri in veste di "macchine del tempo" naturali non sono facilmente sfruttabili per vari motivi. Vediamo i più immediati:

• Di buchi neri ne esistono tanti, di dimensioni estremamente variabili. Il problema principale è quello di andarsi a collocare presso l'orizzonte degli eventi senza esserne inghiottiti. Ma gli effetti gravitazionali del buco nero si fanno sentire anche prima di giungere all'orizzonte stesso, e non è facile quantificare la massa della singolarità centrale da cui dipende l'area coperta dall'orizzonte ed il volume del buco nero medesimo. Basta un'inezia nel calcolo e l'effetto sarebbe davvero poco piacevole per gli sperimentatori.
• Come macchina del tempo un buco nero sarebbe limitato, nel senso che potrebbe portare indietro nel tempo uno sperimentatore non oltre il momento della sua formazione.
• Se il buco nero fosse di tipo "non rotante" - e nessuno lo può sapere a priori - non ci sarebbe verso di attraversare indenni l'orizzonte degli eventi: il verso preso sarebbe inevitabilmente diretto sulla singolarità centrale, dopo esser stati ridotti ad una stringa monodimensionale per ipercompressione a densità infinita.
• Questo discorso vale solo in parte nel caso d'un buco nero rotante. Durante gli anni sessanta il matematico neozelandese Roy Kerr scoprì che lo schianto sulla singolarità può anche non avvenire se il buco nero è rotante. In questo caso, si forma pur sempre una singolarità, ma sotto forma di anello toroidale e non come punto adimensionale, come il biscotto col buco al centro. In via di principio sarebbe possibile immergersi in un buco nero di questo tipo e passare attraverso l'anello per emergere in un altro luogo ed in un altro tempo, forse in un universo parallelo, purché la direzione d'incontro col buco nero rispetti un certo angolo d'incidenza. Questa "soluzione Kerr" è stato il primo esempio matematico di macchina del tempo. Negli anni ottanta, comunque, Kip Thorne, del CalTech (uno dei principali esperti al mondo sulla teoria generale della relatività) ed i suoi colleghi si misero a provare una volta per tutte che tali "sciocchezze" non erano ammesse realmente dalle equazioni di Einstein. Studiarono la situazione da tutte le parti ma furono costretti alla conclusione non tanto gradita che non c'era realmente nulla nelle equazioni che vietasse il viaggio nel tempo ammesso che si abbia la tecnologia per manipolare i buchi neri (e questa è una grossa clausola restrittiva).
• Non è noto nessun candidato buco nero nei nostri paraggi.
• Oggigiorno non esistono tecnologie atte a generare buchi neri artificiali in laboratorio ma è in corso un progetto che porterebbe alla creazione di microscopici buchi neri, che in virtù delle minuscole dimensioni evaporerebbero in frazioni infinitesimali di secondo tramite la radiazione di Hawking.

Speculazioni teoriche

I fisici Paul Davies, Kurt Gödel, Frank Tipler e J. Richard Gott III hanno proposto delle metodologie ideali (ossia non realizzabili nella pratica) per costruire una macchina del tempo.
Descriveremo brevemente le macchine del tempo di Gödel, di Tipler e di Gott.

La prima è basata sull'ipotesi di un universo chiuso in rotazione, dove muovendosi a velocità prossime a quella della luce si potrebbe raggiungere ogni istante di tempo dell'universo semplicemente viaggiando continuamente sempre in una stessa direzione.

Quella di Tipler è una variante di questa che però si basa sull'esistenza di un corpo materiale e non utilizza dunque l'intero universo come nel precedente esempio: un ipotetico cilindro rotante di massa esorbitante (si parla di miliardi di masse solari), ma di densità inferiore a quella necessaria perché si trasformi in un buco nero, creerebbe un'attrazione gravitazionale tale da far sì che un corpo che si muova intorno ad esso a velocità elevatissime anche se non necessariamente prossime a quella della luce si sposti nel passato o nel futuro, a seconda che si muova nel verso opposto o uguale a quello della rotazione del cilindro [1]. Se, viceversa, la particella puntiforme è messa al centro del circolo, essendo il campo magnetico zero, effetti sono attribuiti a un trascinamento del sistema di riferimento della particella, cioè una deformazione dello spazio-tempo all'interno del cerchio.
Questo modello pone però due importanti limitazioni: non si può andare in un passato precedente la creazione del cilindro, e non si può andare in futuro successivo la sua distruzione.
Il modello matematico, inoltre, presuppone un cilindro infinitamente lungo, e non è ancora chiaro se questa condizione sia necessaria per il viaggio nel tempo.

Un altro modello di macchina del tempo è stato proposto da Gott, e si basa sul fatto che la forza di gravità dei corpi massivi influenza lo scorrere del tempo. In breve, il modello prevede di usare Giove per creare una sfera cava, all'interno della quale porre il "crononauta". Da calcoli fatti, il campo gravitazionale della sfera cava (generata dalla massa di Giove fortemente compressa) rallenterebbe il tempo di un numero variabile di volte (massimo quattro) a seconda della densità della sfera, che deve essere sempre inferiore a quella necessaria per la contrazione in un buco nero [2].

Tecnologie

Un wormhole

Le principali tecnologie ipotetiche o in corso di studi per poter progettare viaggi nel tempo sono:

• Wormhole (passato e futuro, non si avrebbe alcuna dilatazione temporale)
• Velocità della luce raggiunta (quasi) attraverso reazioni materia/antimateria (futuro attraverso effetto di dilatazione temporale di Albert Einstein)
• Forza di gravità (futuro attraverso effetto di dilatazione temporale di Einstein)

Sperimentazioni

Vari esperimenti realizzati nel corso degli ultimi dieci anni danno l'impressione di un effetto retrogrado, ossia di un viaggio nel tempo verso il passato, ma sono interpretati in modo diverso dalla comunità scientifica.
Ecco alcuni esempi: l'esperimento di Marlan Scully (che è ispirato al paradosso EPR e richiede l'utilizzo di fessure di Young) lascia supporre che su scala quantica una particella nel futuro determini il suo passato. Secondo alcuni, questo mette semplicemente in evidenza le difficoltà di qualificare la nozione di tempo all'interno della scala quantica; in ogni caso, quest'esperimento non costituisce una violazione della causalità.
Si è potuto registrare che nell'esperimento del fisico Lijun Wang, l'invio di pacchetti di onde attraverso una lampada al cesio a cX310 ha avuto come conseguenza l'uscita dei pacchetti di onde stessi 62 nanosecondi prima della loro entrata. Alcuni scienziati ritengono però che questo sia semplicemente dovuto ad un effetto d'ultra-rifrazione, e avanzano l'obiezione che questi pacchetti di onde, non essendo oggetti costituiti da particelle ben definite, non possono trasportare né energia né informazione dei futuri eventi, per cui non è possibile confermare in modo esaustivo che arrivino dal futuro.
Infine, il programma "Effetto STL" effettuato dal medico Ronald Mallett ha lo scopo ufficiale di osservare una violazione della causalità mediante il passaggio di un neutrone attraverso un cristallo fotonico che rallenta la luce. Si è potuto constatare che il neutrone riappare nel dispositivo prima di essere disintegrato. La relazione è uscita nel novembre 2006 e beneficia del sostegno di molte università degli Stati Uniti.

Il teletrasporto e il viaggio temporale sono temi collegati, che presuppongono la copertura di enormi distanze nello spazio piuttosto che nel tempo. Le tematiche del viaggio nel tempo e nello spazio vengono a essere in stretta relazione, per almeno due ragioni:

• secondo la relatività generale, spazio e tempo sono parte di un continuo a quattro dimensioni;
• il paradosso dei gemelli ammette la possibilità teorica di un viaggio nel futuro;
• i ponti di Einstein-Rosen sono una costruzione fisica e matematica che ammette la possibilità teorica di un viaggio nel passato e nel futuro. I ponti di Enstein-Rosen descrivono sia un collegamento fra due punti arbitrariamente distanti nello stesso universo, oppure che possono distare arbitrariamente nel tempo. I punti possono appartenere allo stesso universo o a due universi paralleli.

La massa che è oggetto del teletrasporto può comparire nel punto di arrivo in un tempo superiore a quello che impiegherebbe muovendosi alla velocità della luce, rispettando il limite teorico imposto dalla relatività generale. Esiste però una variante del teletrasporto che presuppone di collegare due punti a velocità inferiori a quella della luce, riproducendo l'informazione della massa nel punto di arrivo.

La realizzazione di un viaggio nel passato o nel futuro, oltre ai problemi teorici, presenterebbe notevoli difficoltà tecniche. Secondo le teorie che ammettono la possibilità di un viaggio nel tempo, come quella dei ponti di Einstein-Rosen, sarebbe necessaria una quantità enorme di energia, pari alla potenza elettrica mondiale.

Alla difficoltà di produrre enormi quantità di energia, si aggiungono quella di produrla in tempi brevi di pochi minuti, in un solo sito (il luogo dell'esperimento), e di non disperderla su grandi distanze.

L'alternativa alla produzione in un solo sito è quella di convogliare nel luogo dell'esperimento l'energia prodotta altrove da una moltitudine di centrali, tramite un numero opportuno di accumulatori ad alta capacità collegati in serie. L'energia sarebbe sottratta alla rete di distribuzione, con un apparente blackout elettrico.

Le potenze in gioco sono simili a quelle che un'esplosione nucleare produce in pochi minuti. Onda d'urto e radiazioni di una bomba atomica, tuttavia, si disperdono a distanza di migliaia di chilometri e di anni. In base alla formula E=mc^2, 600 grammi di massa d'uranio possono infatti produrre un'energia pari a 9*10^10 Joule, per un tempo di 10 minuti (assumendo una velocità della luce pari a 300.000 km/s).

Oltre a un'enorme densità di energia occorre generare una curvatura negativa dello spazio-tempo. La materia e l'energia nell'universo producono solamente una curvatura positiva. In base al principio di indeterminazione di Heisenberg, energia e tempo non possono essere misurate simultaneamente con precisione infinita. È impossibile verificare, per ogni particella di massa presente in una regione a scelta dello spazio-tempo, se tutta l'energia genera una curvatura positiva.

La curvatura positiva dello spazio-tempo è positiva per la maggioranza dei punti, ma può essere trovato qualche punto dove non lo è. Nei punti a curvatura negativa, si è in presenza di un varco spazio-temporale, che può essere tenuto aperto con una fortissima densità di energia.

Un ulteriore modalità di viaggio nel tempo è l'attraversamento di dimensioni esterne allo spazio-tempo. La teoria delle stringhe ipotizza l'esistenza di 16 dimensioni. Le dimensioni aumentano a seconda della lente, della scala di misura con la quale si osserva l'universo. Dodici di queste dimensioni sono in più rispetto a quelle note dello spazio tempo, "arrotolate" e compresse in un piccolissimo raggio di materia, per cui punti diversi dello spazio-tempo potrebbero essere collegati da una di queste dimensioni. Viaggiando attraverso di esse, si otterrebbe una "scorciatoia" per collegare due punti, nello spazio e/o nel tempo, senza superare il limite teorico della velocità della luce.

Paradossi

Coerenza

Esistono numerose speculazioni teoriche sui paradossi che potrebbero insorgere quando si ha a che fare con i viaggi nel tempo. Ad esempio, supponiamo che voi decidiate di utilizzare una macchina del tempo per tornare a fare visita a vostro nonno, nel passato. Il viaggio riesce vi trovate finalmente a tu per tu con vostro nonno, che però giovane e non si è ancora sposato con quella che diventerà, in seguito, la vostra nonna. Ebbene, mentre sbalordite il nonno con particolari che solo lui può conoscere della sua famiglia, ecco che egli si distrae e si dimentica dell'appuntamento con una bella ragazza che sarebbe potuta diventare sua moglie. La signorina, indispettita dal comportamento del giovanotto, non lo vuole più vedere. Ed ecco quindi che per colpa vostra il nonno non si sposerà più e di conseguenza voi stessi non sareste più potuti nascere; ma se non foste mai nati, come avreste potuto impedire ai nonni di incontrarsi? Tale paradosso è comunemente definito Paradosso del nonno. Un esempio di questo problema è rappresentato dai film della serie di fantascienza Ritorno al Futuro: il viaggiatore nel tempo, impedendo ai suoi genitori di incontrarsi, sarebbe dovuto scomparire dalla realtà in quanto mai nato. Questo tipo di paradosso è detto di "coerenza".

Il Paradosso del nonno è quello per cui l'ipotetico viaggiatore nel tempo incontra nel passato e uccide un proprio progenitore diretto (padre, nonno, etc.). In quel caso, l'esistenza stessa del viaggiatore sarebbe un'incoerenza e pure la possibilità di un suo ritorno al presente, all'istante di tempo nel quale era partito il suo viaggio.

Una situazione di incoerenza ancora maggiore si verificherebbe quando l'ipotetico viaggiatore nel tempo incontrasse, ed eventualmente uccidesse, sé stesso quando aveva un'età minore.

Conoscenza

Un'altra variante di paradosso è quella proposta dal filosofo Michael Dummett.

Un critico d'arte torna nel passato per conoscere quello che diventerà il più famoso pittore del futuro. Ebbene, questo pittore quando incontra il critico dipinge quadri in verità molto mediocri, ben lontani dai capolavori che il futuro potrebbe conoscere. Ed ecco quindi che il critico d'arte gli mostra delle stampe dei futuri capolavori. Il pittore ne è talmente entusiasta che glieli sottrae e li va a ricopiare. Nel frattempo, il critico d'arte si deve reimbarcare nella macchina del tempo per tornare alla sua epoca e lascia quindi le copie nel passato.
La domanda è questa: considerando l'intera vicenda globalmente, da dove arriva, in definitiva, la conoscenza necessaria a creare i capolavori? dal pittore o dal critico d'arte?

Nella fantascienza questo problema viene ad esempio ripreso nel film Terminator con i suoi seguiti: il microchip che sta alla base tecnica degli androidi che vengono sviluppati è copiato da un androide che ha viaggiato nel tempo. Il medesimo problema viene riproposto nel racconto La scoperta di Morniel Mathaway di William Tenn.

Questo tipo di paradosso viene affrontato marginalmente nella trilogia di Ritorno al futuro: quando Marty (Michael J. Fox) alla fine del primo film suona la canzone Johnny B. Goode, un membro della band che assiste alla sua esibizione fa sentire la canzone al parente Chuck Berry. In molte altre occasioni sebbene i personaggi nel passato vengano messi al corrente di fatti importanti della loro vita, nel loro futuro sembrano non saperne niente.

Paradosso fisico

Un altro paradosso è questo: supponiamo, di nuovo, che il viaggio nel tempo sia possibile e che un oggetto qualsiasi torni indietro nel tempo. Limitiamo l'infinita gamma di momenti passati in cui potrebbe tornare a quelli in cui l'oggetto già esisteva. Dal punto di vista dell'universo al momento di arrivo nel passato, la massa costituente l'oggetto comparirebbe praticamente dal nulla; la "copia ridondante" sarebbe dunque priva di passato. Ciò sembra inconcepibile in quanto violerebbe molte delle leggi fisiche (oltre che logiche) esistenti.

Bisogna osservare che, se un corpo viaggia nel tempo, viene meno una quantità di massa e energia nel punto di partenza e questo compare nel punti di arrivo. La massa non viene creata, c'è una trasformazione dello spazio-tempo in cui si trova, un cambio di coordinate. La conservazione della massa e la conservazione dell'energia sono rispettate se sono estese da tre a quattro dimensioni, includendo quella temporale: non sono rispettate nelle tre dimensioni dello spazio di arrivo dove una massa, sembra comparire dal nulla, mentre lo sono nello spazio-tempo di partenza e di arrivo.

Un esempio di questo problema è rappresentato dal film della serie di fantascienza Ritorno al Futuro Parte II: il 12 novembre 1955 si trovano contemporaneamente quattro macchine del tempo: la DeLorean al plutonio che riporta Marty nel 1985, la DeLorean volante guidata da Doc che, colpita da un fulmine, lo porta nel 1885, durante il vecchio West, la DeLorean danneggiata che Doc del 1985 (intrappolato nel 1885) ha lasciato nel vecchio cimitero abbandonato dei pistoleri ed infine la DeLorean volante guidata dal Biff del futuro che è tornato indietro nel tempo per dare al "se stesso" del 1955 un almanacco.

Il paradosso fisico si fa ancora più intricato se coinvolge persone. In Ritorno al Futuro Marty, nel tentativo di salvare Doc, anticipa il momento del suo rientro nel futuro. Riesce quindi a vedere sè stesso salire sulla DeLorean e dare inizio al ciclo di eventi che egli conclude col suo ritorno. Se, per assurdo, il Marty ritornato al futuro avesse impedito la partenza del Marty del presente, l'intera linea temporale non sarebbe mai esistita: il Marty del presente avrebbe assistito alla sparizione del suo doppio proveniente dal passato e tutte le varianti nella vita della famiglia McFly sarebbero state annullate.

A proposito di varianti nella vita dei McFly, esse sono una sorpresa per Marty. In effetti, se un individuo tornasse indietro nel tempo e cambiasse la linea temporale per produrre significative variazioni nella propria vita, tornando nel futuro avrebbe comunque coscienza e memoria della sua vita originaria e non di quella alternativa provocata dalle variazioni. È quindi singolare che Marty abbia una stanza identica a quella originaria e non si accorga da subito che molto è cambiato per la sua famiglia.

Un altro paradosso offerto dal film è relativo al viaggio nel futuro. Supponiamo che un uomo voglia vedere se stesso nel futuro, e allora entra nella macchina del tempo e parte. Dal punto di vista dell'universo la linea degli eventi continua senza di lui e se ammettiamo che nel futuro l'uomo ritorni sulla stessa linea egli non potrà mai rivedere se stesso, in quanto lui è sparito tempo prima nella macchina del tempo.

Nel film L'uomo che visse nel futuro di George Pál è chiaramente espresso questo concetto: il viaggiatore del tempo, tornato per un breve momento nella sua vecchia casa, alcune decine di anni dopo la sua partenza, incontra il suo vecchio amico Filby, ormai visibilmente invecchiato, che racconta con un velo di tristezza, del suo amico, partito tanti anni prima e mai più tornato. Quindi, anche qui, la linea degli eventi è continuata senza il viaggiatore del tempo, del quale se ne ha solo più il ricordo.

In Timecop - Indagine dal futuro il paradosso è risolto con l'assunto che la stessa materia non può occupare nello stesso tempo lo stesso spazio: il contatto tra due doppi ne provoca il reciproco annichilimento.

Risoluzioni

Censura cosmica

Alcuni scienziati come i celebri Stephen Hawking e Roger Penrose ritengono che, qualora tentassimo in qualche modo di fare qualcosa in grado di mutare significativamente il passato, ad impedirlo interverrebbe una sorta di "censura cosmica".
Nell'esempio sopra esposto del "Paradosso del nonno", la nostra voce potrebbe, secondo qualche meccanismo fisico ancora ignoto, affievolirsi o essere proprio il motivo per cui la conversazione tra il potenziale (a questo punto) nonno e la nipote potrebbe finire esattamente nel momento giusto, cosicché il nonno potrebbe essere puntuale all'appuntamento con la ragazza e tutto andrebbe al meglio.
Un esempio di questo problema è rappresentato dal film di fantascienza L'esercito delle 12 scimmie: nonostante i viaggi a ritroso nel tempo non era possibile modificare il presente in quanto tutto ciò che faceva il viaggiatore era già accaduto e documentato nella storia. Egli poteva soltanto raccogliere informazioni nel passato per modificare il futuro agendo dal presente da cui proviene. Domande che sorgono partendo dalla censura cosmica sono: che ne sarebbe del libero arbitrio? E poi in che modo questa censura agirebbe? Come farebbe l'universo ad "accorgersi" che qualcosa non va e che c'è il rischio che un piccolo crono-vandalo provochi seri guai alla storia futura? E funzionerebbe con azioni drastiche come l'assassinio del nonno prima del suo matrimonio, o in maniera ancora più surreale, uccidendo sé stessi prima della partenza nel tempo? L'argomento è ulteriormente trattato nella serie televisiva Lost. In essa i personaggi riescono a tornare indietro nel tempo, e Jack, uno di essi, cerca di cambiare il futuro detonando una bomba a idrogeno. Non ci è dato di sapere se riesce a cambiare lo scorrere degli eventi. È assumibile però che lui sia già parte integrante del passato, considerato che altri personaggi hanno tentato di cambiare il passato ma hanno constatato che il fatto di tornare nel passato era già contemplato nel passato. Questo, comunque, comporta un gravoso paradosso che è riassumibile nella domanda: "qual è stato il primo Jack che ha deciso di tornare nel passato?" Infatti, dato che nel suo passato il suo io-futuro è già presente, non si riesce a discriminare il primo Jack che decide di cambiare lo scorrere degli eventi.

Dimensioni parallele

Per evitare la bizzarra "censura cosmica" si può utilizzare una teoria quantistica nota come "teoria a molti mondi" che fu proposta nel 1956 da Hugh Everett III.
Questa teoria ci dice che ci sono tante copie del nostro mondo quante sono le possibili variazioni quantistiche delle particelle che lo compongono. Ne risulterebbe dunque un numero altissimo di mondi (o dimensioni) paralleli.

Per chiarirci le idee pensiamo ad un elettrone che ruota intorno ad un protone nell'atomo di idrogeno. Tale elettrone - secondo la meccanica quantistica - non ha un valore dell'energia ben determinato, ma si può solo dire che quella energia sarà contenuta in un certo set di valori con una certa distribuzione di probabilità: l'impredicibilità della natura a livello quantistico è una caratteristica intrinseca.
Ebbene, secondo la teoria a molti mondi, per ogni livello di energia dell'elettrone esiste un differente universo; lo stesso per tutte le altre particelle.
Quindi, nelle variazioni più evidenti, ci saranno mondi in cui il nonno si sposa con la nostra nonna e mondi in cui questo fatto non avviene più.
Tornando al nostro ipotetico viaggio nel tempo, qualora facessimo perdere l'appuntamento al nonno approderemo in un mondo variante in cui "noi" non siamo mai nati, e quindi non si genererà alcun paradosso temporale grossolano.

Ovviamente in questo caso ci si sposterà nelle dimensioni parallele e non nel tempo, e comunque rimane da spiegare quale sia il principio (e quali le forze) di carattere generale che ci permettano di scegliere l'universo "giusto"; in questo caso, però, sia il libero arbitrio che il principio di causalità sono salvi, anche se le varianti possibili sarebbero potenzialmente infinite.

Questo problema nella fantascienza è trattato nel libro La fine dell'eternità di Isaac Asimov, nelle serie televisive I viaggiatori (Sliders) e Star Trek, nella serie di Matt Groening Futurama e nei manga La malinconia di Haruhi Suzumiya e Dragon Ball Z solo per fare qualche esempio: il viaggiatore visita mondi possibili, anche coevi del presente, ma sempre con variabili parallele rispetto alla realtà, e spesso il malcapitato non riesce a ritornare al suo universo di partenza tra tutte le infinite possibilità.

Fantascienza

Il viaggio nel tempo è un tema tipico della fantascienza, tanto che alcuni lo considerano un vero e proprio sottogenere.

Ai giorni nostri, un meccanismo narrativo spesso utilizzato nella fantascienza e in molti film o serie televisive è quello di portare un personaggio in un particolare tempo a cui non appartiene, ed esplorare le possibili ramificazioni dell'interazione del personaggio con le persone e la tecnologia dell'epoca (una derivazione del campagnolo che va nella grande città, o viceversa). Questo espediente narrativo si è evoluto per esplorare le idee di cambiamento e le reazioni ad esso, ed anche per esplorare le idee di universi paralleli o ucronia dove alcuni piccoli eventi avvengono, o non avvengono, ma causano massicci cambiamenti nel futuro (a causa dell'effetto farfalla).

Tra le macchine del tempo più famose della fantascienza vi sono l'auto sportiva DeLorean della trilogia cinematografica di Ritorno al futuro e il TARDIS della longeva serie televisiva britannica Doctor Who ma anzitutto, come dice il titolo, la La macchina del tempo del romanzo di H. G. Wells del 1895.

Il concetto di viaggio nel tempo applicato alla letteratura ed alla sceneggiatura consente di sviluppare trame particolarmente elaborate ed avvincenti, con elementi ricorsivi, possibilità di analizzare evoluzioni parallele di un evento, colpi di scena estremi, come la riapparizione di personaggi scomparsi.

Il viaggio avviene, a volte nel tempo a volte anche nello spazio, per mezzo di:

• Captare le onde sonore e visive lasciate tramite visori cronologici (cronovisore)
• Rotazione ad elevata velocità
• Apposite macchine del tempo
• Wormhole, detto anche cunicolo spaziotemporale o tunnel spaziale
• Passaggio nel campo gravitazionale di corpi celesti
• Eventi non meglio precisati legati a fenomeni associati ad energia (fulmini ecc.)

In genere i personaggi viaggiano deliberatamente nel tempo, altrimenti possono essere trasferiti inconsapevolmente, creando situazioni di crisi da risolvere. In altre opere si ha il contatto con l'altra epoca/luogo, unidirezionale o bidirezionale, senza spostamento fisico dei protagonisti.

Narrativa

Elenco (non esaustivo) di opere che hanno per tema il viaggio nello spaziotempo (in ordine cronologico).

• Canto di Natale (A Christmas Carol, 1842) di Charles Dickens
• Un americano alla corte di re Artù (A Connecticut Yankee in King Arthur's Court, 1889) di Mark Twain
• La macchina del tempo (The Time Machine, 1895) di H.G. Wells. Il primo esempio di un viaggio attraverso i secoli compiuto con mezzi scientifico-tecnologici. Il romanzo di Wells intendeva fare una predizione sul futuro stesso dell'umanità, partendo dalle guerre mondiali e terminando con l'umanità regredita ad un'esistenza bucolica che ricorda quella del giardino dell'Eden, ma ad un prezzo terribile.
• Un gran bel futuro (1941; By His Bootstraps) La porta sull'estate (1957; The Door into Summer), Tutti i Miei Fantasmi (1959; "—All You Zombies—"), Storia di Farnham (1965; Farnham's Freehold), Lazarus Long l'immortale (1973; Time Enough For Love) e Il gatto che attraversa i muri (1985; The Cat Who Walks Through Walls) di Robert A. Heinlein
• Rumore di tuono (A Sound of Thunder, in R is for Rocket), racconto di Ray Bradbury del 1952. Un escursionista temporale, durante un safari in una remota epoca preistorica, calpesta una farfalla e questo provoca una catena di allucinanti conseguenze per la storia umana. Molti ritengono che da questo celebre racconto derivi il nome dell'effetto farfalla.
• Vari romanzi di Wilson Tucker, un autore che amava molto il tema: Signori del tempo (The Time Masters, 1953), Tele-Homo Sapiens (Man from Tomorrow, oppure Wild Talent, 1954), L'uomo che veniva dal futuro (Time Bomb, oppure Tomorrow Plus X, 1955), Mi chiamo Ben Steward (The Lincoln Hunters, 1957), L'anno del sole quieto (The Year of the Quiet Sun, 1970)
• La fine dell'eternità (The End of Eternity, 1955), Il cronoscopio (The Chronoscope o The dead past, 1956), Paria dei cieli (The Pabbles of the Sky) di Isaac Asimov
• Ciclo della pattuglia del tempo (1955-1990) di Poul Anderson. Le avventure tra i secoli di un agente temporale con la missione di mantenere ordine nella storia per come è conosciuta.
  • I guardiani del tempo (Guardians of Time, 1960), raccolta dei primi racconti, poi ampliata in La pattuglia del tempo (The Time Patrol), raccolta di racconti 1955-1983.
  • Lo scudo del tempo (The Shield of Time, 1990) [3]
• The Third Level (1957), Indietro nel tempo (Time and Again, 1970), From Time to Time di Jack Finney
• La casa sull'estuario (The House on the Strand, 1969) di Daphne du Maurier
• Cilindri rotanti e la possibilità di violazione della causalità (Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation, 1977) di Larry Niven
• Legami di sangue (Kindred, 1979) di Octavia Butler
• Contact (1985) di Carl Sagan
• Twice Upon a Time (1988) di Allen Appel
• To Say Nothing of the Dog (1988) e L'anno del contagio (Doomsday Book, 1992) di Connie Willis
• A Bridge of Years (1991) e The Chronoliths (2001) di Robert Charles Wilson
• La compagnia del tempo (dal 1997), serie di romanzi di Kage Baker:
  • La compagnia del tempo (In the Garden of Iden), 1997 (Urania n.1432, 2002)
  • La compagnia del tempo: Coyote nel cielo (Sky Coyote) (Urania n.1455, 2002)
  • La compagnia del tempo: Mendoza a Hollywood (Mendoza in Hollywood) (Urania n.1465)
  • La compagnia del tempo: il futuro in gioco (The Graveyard Game, 2001) (Urania, 2004)
  • I cavalieri del tempo (Black Projects, White Knights, 2002) (Urania Oro n.27, 2006), raccolta di racconti
• Timeline (1999) di Michael Crichton
• Lo specchio di Dio (Das Jesus Video, 1998) di Andreas Eschbach
• Household Gods (1999), di Judith Tarr e Harry Turtledove
• Ossa della Terra (Bones of the Earth, 2002) di Michael Swanwick
• Persi in un buon libro (Lost in a Good Book, 2003), secondo capitolo del ciclo Thursday Next di Jasper Fforde
• La moglie dell'uomo che viaggiava nel tempo (The Time Traveler's Wife, 2004) di Audrey Niffenegger
• Guardando la fine del mondo (2006) di Riccardo Deias
• Warcraft: la guerra degli antichi - il pozzo dell'eternità e Warcraft: la guerra degli antichi - l'abisso (2007) di Richard A. Knaak
• Rabbia (Rant, 2007) di Chuck Palahniuk

Cinema

Alcuni film significativi sull'argomento (in ordine cronologico):

• Mondo senza fine (Word Without End, 1956) di Edward Bernds
• L'uomo che visse nel futuro (The Time Machine, 1960) di George Pál
• Il pianeta delle scimmie (Planet of the Apes, 1968) di Franklin J. Schaffner
• L'uomo venuto dall'impossibile (Time After Time, 1979) di Nicholas Meyer
• Ovunque nel tempo (Somewhere in Time, 1980) di Jeannot Szwarc
• Countdown dimensione zero (The Final Countdown, 1980) di Don Taylor
• I banditi del tempo (Time Bandits, 1981) di Terry Gilliam
• Timerider (1982) di William Dear
• Philadelphia Experiment (The Philadelphia Experiment, 1984) di Stewart Raffill
• Terminator (The Terminator, 1984) di James Cameron
• Non ci resta che piangere (1984) di Massimo Troisi e Roberto Benigni
• Ritorno al futuro (Back to the Future, 1985) di Robert Zemeckis
• Il navigatore nel tempo (The Blue Yonder, 1985) di Mark Rosman
• Ritorno dalla quarta dimensione (My Science Project, 1985) di Jonathan R. Betuel
• Star Trek IV: Rotta verso la Terra (Star Trek IV: The voyage home, 1986) di Leonard Nimoy
• Peggy Sue si è sposata (Peggy Sue Got Married, 1986) di Francis Ford Coppola
• Navigator - Un'odissea nel tempo (The Navigator: A Mediaeval Odyssey, 1988) di Vincent Ward
• Ritorno al futuro - Parte II (Back to the Future Part II, 1989) di Robert Zemeckis
• Ritorno al futuro - Parte III (Back to the Future Part II, 1990) di Robert Zemeckis
• Warlock: L'angelo dell'apocalisse (Warlock, 1990) di Anthony Hickox
• Frankenstein oltre le frontiere del tempo (Frankenstein Unbound, 1990) di Roger Corman
• In lotta contro il tempo (Running Against Time, 1990) di Bruce Seth Green
• Terminator 2: Il giorno del giudizio (Terminator 2: Judgment Day, 1991) di James Cameron
• Freejack - In fuga nel futuro (Freejack, 1992) di Geoff Murphy
• Philadelphia Experiment 2 (1993) di Stephen Cornwell
• Ricomincio da capo (Groundhog Day, 1993) di Harold Ramis
• I visitatori (Les visiteurs, 1993) di Jean-Marie Poiré
• L'armata delle tenebre (Army of Darkness, 1993) di Sam Raimi
• Timecop - Indagine dal futuro (Timecop, 1994) di Peter Hyams
• Un ragazzo alla corte di Re Artù (A Kid in King Arthur's Court, 1995) di Michael Gottlieb
• L'esercito delle 12 scimmie (Twelve Monkeys, 1995) di Terry Gilliam
• Viaggio nel tempo (Drifting School, 1995) di Junichi Mimura
• Star Trek: Primo contatto (Star Trek: First Contact, 1996) di Jonathan Frakes
• A spasso nel tempo (1996) di Carlo Vanzina
• A spasso nel tempo: l'avventura continua (1997) di Carlo Vanzina
• L'avvocato del diavolo (1997) di Taylor Hackford
• Lost in Space (1998) di Stephen Hopkins
• Frequency - Il futuro è in ascolto (Frequency, 2000) di Gregory Hoblit, dove il contatto avviene attraverso una radio
• Donnie Darko (2001) di Richard Kelly
• Kate & Leopold (2001) di James Mangold
• The One (2001) di James Wong
• Il pianeta delle scimmie (Planet of the Apes, 2001) di Tim Burton
• The Time Machine (2002) di Simon Wells
• Terminator 3: Le macchine ribelli (Terminator 3: Rise of the Machines, 2003) di Jonathan Mostow
• Timeline - Ai confini del tempo (Timeline, 2003) di Richard Donner
• Harry Potter e il prigioniero di Azkaban (Harry Potter and the Prisoner of Azkaban, 2004) di Alfonso Cuaron
• Primer (2004) di Shane Carruth
• The Butterfly Effect (2004) di Eric Bress e J. Mackye Gruber
• Profezia di un delitto (Five Days to Midnight, 2004) di Michael W. Watkins
• Il risveglio del tuono (A Sound of Thunder, 2005) di Peter Hyams
• The Jacket (2005) di John Maybury
• Stay - Nel labirinto della mente (Stay, 2005) di Marc Forster
• Déjà Vu - Corsa contro il tempo (Déjà Vu, 2006) di Tony Scott
• La casa sul lago del tempo (2006) di Alejandro Agresti
• The Butterfly Effect 2 (2006) di John R. Leonetti
• Premonition (2007) di Mennan Yapo
• Star Trek (2009) di J. J. Abrams

Serie televisive

(in ordine cronologico)

• Rocky e Bullwinkle (Rocky and Bullwinkle) (1959-1964) con la "Wayback machine"
• La serie britannica Doctor Who (1963–1989, 2005–)
• The Time Tunnel (1966-1967)
• Catweazle di Richard Carpenter, 1970
• La macchina del tempo (Time Bokan), serie anime del 1975 che ha dato origine ad un intero filone, quello delle Time Bokan

• Zaffiro e Acciaio (Sapphire & Steel, 1979-1982)
• Voyagers! - Viaggiatori del tempo (Voyagers!, 1982-1983)
• In viaggio nel tempo (Quantum Leap, 1989-1993)
• I viaggiatori (1995-2000)
• Seven Days (1998-2001)
• Farscape (1999-2003)