Come trattare i viaggi nel tempo matematicamente, macchine del tempo, buchi neri rotanti come mezzi per tornare indietro nel tempo

La relatività generale ci dice che lo spaziotempo si curva quando un corpo – o anche la luce stessa – attraversa un qualsiasi campo gravitazionale. Le osservazioni, eseguite soprattutto durante le eclissi solari del 1912 e 1919, scoprirono che anche la luce (o un qualsiasi flusso di onde elettromagnetiche), quando attraversa una massa (meglio quella il cui campo gravitazionale è particolarmente significativo) subisce una curvatura – e quindi una variazione – dello stesso spaziotempo, fenomeno successivamente battezzato col nome di “lente gravitazionale”.

Dilatazione gravitazionale dei tempi

Per capire un po’ meglio il concetto di tempo influenzato dalla gravità, dobbiamo raffigurarci lo spaziotempo, o “cronotopo”, mutuando il termine dalla geometria, proprio come un telo uniforme disteso in tutto l’Universo, perfettamente elastico, ben tirato, ma tuttavia increspato, in un qualche punto, da alcune zone occupate da corpi celesti, in questo caso chiamati “gravi”, perché dotati, appunto, di gravità. Ogni increspatura – o avvallamento – è detta “curvatura spaziotemporale”, ed è influenzata proporzionalmente dal campo gravitazionale generato dal corpo stesso immerso in esso.

Tempo e centro di gravità

Grazie a questo fenomeno della dilatazione temporale gravitazionale, il tempo quindi scorre a differenti velocità in regioni di diverso potenziale gravitazionale, ovvero più veloce se si trova lontano dal centro di gravità, più lentamente se si trova vicino. Sul nostro pianeta, dotato di una certa massa e di una certa gravità, il tempo scorre leggermente più veloce in alto, ad esempio in montagna, rispetto alla pianura, anche se questo, naturalmente, in modo del tutto impercettibile e trascurabile.

Ambito astrofisico

Nell’ambito dell’astrofisica, dove troviamo spesso campi gravitazionali molto elevati, come in prossimità di un buco nero o di una stella di neutroni, la cosa si fa ancora più interessante. Se un ipotetico equipaggio di un viaggio interstellare riuscisse a recarsi in prossimità di tali masse enormi, il tempo scorrerebbe molto più lentamente rispetto a tutto il resto dell’Universo e quindi, una volta allontanatosi dal buco nero, esso si troverebbe, a tutti gli effetti, nel futuro. Il tempo tenderebbe addirittura a fermarsi, in taluni casi estremi, come, nel caso del buco nero, sul suo bordo, ovvero in prossimità dell’orizzonte degli eventi.

Buchi neri

Non a caso, i buchi neri, che sono gli oggetti fisici dove sono massime sia la densità di materia, sia il campo gravitazionale, rientrano nella possibilità di creare dei “ponti” spaziotemporali. Questo ipotetico passaggio nello spaziotempo viene chiamato Ponte di Einstein-Rosen, o altrimenti detto wormhole, letteralmente “buco di verme”: si tratta di ipotetiche “porte” spaziotemporali, collocate nel vuoto cosmico, chiamate metaforicamente così perché, proprio come un verme che scava dentro una mela, attraverseremmo la stessa mela dall’interno, ovvero percorrendo una “scorciatoia” spaziotemporale, piuttosto che prendere invece la strada convenzionale sull’esterno, ovvero sulla buccia.

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La matematica dei viaggi nel tempo
30 min

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durata: 30 min
livello: scuole superiori