Gli scienziati hanno creato un modello matematico di una macchina del tempo. I fisici hanno dimostrato la possibilità di creare una macchina del tempo

Il fisico teorico Ben Tippett dell’Università della British Columbia, insieme all’astrofisico David Tsang dell’Università del Maryland, hanno creato quello che dicono sia un modello matematico funzionante di una “macchina del tempo” che utilizza il principio della curvatura dello spazio-tempo nell’Universo. La ricerca e le scoperte degli scienziati sono state pubblicate sulla rivista Classical and Quantum Gravity.

Gli scienziati, basandosi sulla teoria generale della relatività, hanno derivato un modello matematico, che hanno chiamato TARDIS o Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time. Ma non affrettarti a rallegrarti dell'opportunità di visitare tua nonna morta da tempo in passato, dicono gli scienziati. C'è un problema che non consente di verificare l'accuratezza del loro modello matematico, ma ne parleremo più avanti.

“Pensa ai viaggi nel tempo come a fantascienza. In realtà, pensiamo che sia impossibile solo perché non l'abbiamo ancora provato", afferma il fisico e matematico teorico Ben Tippett.

"Tuttavia, una macchina del tempo è possibile, almeno matematicamente", aggiunge lo scienziato.

Il modello degli scienziati si basa sull’idea che esiste una quarta dimensione dell’Universo, che è il tempo. A sua volta, ciò suggerisce l’esistenza di un continuum spazio-temporale, in cui diverse direzioni dello spazio e del tempo sono collegate dalla struttura dell’Universo.

La teoria della relatività di Einstein collega gli effetti gravitazionali dell'universo alla curvatura dello spaziotempo, il fenomeno alla base delle orbite ellittiche di pianeti e stelle. Se esistesse uno spazio-tempo “piatto” o non curvo, i pianeti si sposterebbero in linea retta. Tuttavia, la teoria della relatività afferma che la geometria dello spazio-tempo si curva in presenza di oggetti molto massicci, facendoli orbitare attorno alle stelle.

Tippett e Tsang credono che non solo lo spazio possa essere curvo nell'Universo. Sotto l'influenza di un oggetto di grande massa, anche il tempo può essere curvato. Ad esempio, citano lo spazio attorno ai buchi neri.

“Anche il corso del tempo nello spazio-tempo può essere curvo. Un esempio sono i buchi neri. Più ci avviciniamo a loro, più lentamente il tempo inizia a passare”, afferma Tippett.

“Il mio modello di macchina del tempo utilizza lo spazio-tempo curvo per rendere il tempo per i passeggeri un cerchio anziché una linea retta. E muoversi in questo circolo può riportarci indietro nel tempo.”

Per verificare l'ipotesi, gli scienziati propongono di creare qualcosa come una bolla in grado di trasportare chiunque si trovi al suo interno attraverso il tempo e lo spazio lungo un percorso curvo. Se questa bolla si muove a una velocità superiore alla velocità della luce (secondo gli scienziati, questo è anche matematicamente possibile), ciò consentirà a tutti coloro che si trovano nella bolla di tornare indietro nel tempo.

L'idea diventa più chiara se si osserva il diagramma di Tippett. Ci sono due personaggi: uno è all'interno della bolla/macchina del tempo (persona A), l'altro è un osservatore esterno situato fuori dalla bolla (persona B).

La freccia del tempo, che in condizioni normali (cioè nel nostro Universo) si muove sempre in avanti, nel diagramma presentato costringe il passato a diventare presente (indicato dalle frecce nere). Secondo lo scienziato, ciascuna di queste persone vivrà il movimento del tempo in modo diverso:

“All’interno della bolla, l’oggetto A vedrà gli eventi B cambiare periodicamente e poi invertirsi. Un osservatore B fuori dalla bolla vedrà due versioni di A emergere dalla stessa posizione: la lancetta dell'orologio che gira a destra e l'altra che gira a sinistra."

In altre parole, un osservatore esterno vedrà due versioni degli oggetti all'interno della macchina del tempo: una versione si sposterà avanti nel tempo, l'altra si sposterà indietro.

Sembra tutto molto interessante, ovviamente, ma Tippett e Tsang affermano che non abbiamo raggiunto un livello tecnologico tale da poter testare questa ipotesi nella pratica. Semplicemente non abbiamo i materiali adatti per la costruzione di una simile macchina del tempo.

“Sebbene da un punto di vista matematico ciò possa funzionare, non possiamo costruire una macchina del genere che si muova nello spazio-tempo perché non disponiamo dei materiali necessari per questo. E i materiali qui richiederanno quelli esotici. Ti permetteranno di piegare lo spazio-tempo. Sfortunatamente, la scienza non ha ancora inventato nulla di simile”, afferma Tippett.

L'idea di Tippett e Zang fa eco a un'altra idea per una macchina del tempo, la cosiddetta bolla di Alcubierre, che utilizzerebbe anche materiali esotici per viaggiare nello spazio e nel tempo. Solo che in questo caso non stiamo parlando di movimento circolare nel campo dello spazio-tempo, ma di movimento comprimendo lo spazio davanti a noi ed espandendolo dietro di noi.

“La gente pensa ai viaggi nel tempo come a fantascienza. In realtà, pensiamo che sia impossibile solo perché non l'abbiamo ancora provato", afferma il fisico e matematico teorico Ben Tippett.

"Tuttavia, una macchina del tempo è possibile, almeno matematicamente", aggiunge lo scienziato.

“Anche il corso del tempo nello spazio-tempo può essere curvo. Un esempio sono i buchi neri. Più ci avviciniamo a loro, più lentamente il tempo inizia a passare”, afferma Tippett.

“Il mio modello di macchina del tempo utilizza lo spazio-tempo curvo per rendere il tempo per i passeggeri un cerchio anziché una linea retta. E muoversi in questo circolo può riportarci indietro nel tempo.”

“All’interno della bolla, l’oggetto A vedrà gli eventi B cambiare periodicamente e poi invertirsi. Un osservatore B fuori dalla bolla vedrà due versioni di A emergere dalla stessa posizione: la lancetta dell'orologio che gira a destra e l'altra che gira a sinistra."

In altre parole, un osservatore esterno vedrà due versioni degli oggetti all'interno della macchina del tempo: una versione si sposterà avanti nel tempo, l'altra si sposterà indietro.

“Sebbene da un punto di vista matematico ciò possa funzionare, non possiamo costruire una macchina del genere che si muova nello spazio-tempo perché non disponiamo dei materiali necessari per questo. E i materiali qui richiederanno quelli esotici. Ti permetteranno di piegare lo spazio-tempo. Sfortunatamente, la scienza non ha ancora inventato nulla di simile”, afferma Tippett.

In precedenza:

I fisici dell’Università del Queensland in Australia si sono posti il compito
simulare un esperimento al computer che dimostrerà la possibilità del viaggio nel tempo a livello quantistico, previsto nel 1991.

Sono stati in grado di simulare il comportamento di un singolo fotone che attraversa un wormhole nello spazio-tempo nel passato e interagisce con se stesso.

Tale traiettoria di una particella è chiamata curva temporale chiusa: il fotone ritorna al punto spazio-temporale originale, ad es. la sua linea d'universo si chiude.

I ricercatori hanno esaminato due scenari. Nel primo di essi, una particella attraversa un wormhole, ritorna al suo passato e interagisce con se stessa. Nel secondo scenario, un fotone, per sempre racchiuso in una curva temporale chiusa, interagisce con un'altra particella ordinaria.

Secondo gli scienziati, il loro lavoro darà un contributo importante all'unificazione di due grandi teorie fisiche che fino ad ora avevano poco in comune: la teoria della relatività generale (GTR) di Einstein e la meccanica quantistica.

La teoria di Einstein descrive il mondo delle stelle e delle galassie, mentre la meccanica quantistica studia principalmente le proprietà delle particelle elementari, degli atomi e delle molecole.

– Martin Ringbauer, Università del Queensland

La relatività generale di Einstein prevede la possibilità che un oggetto viaggi indietro nel tempo, per poi cadere in una curva temporale chiusa. Tuttavia, questa possibilità può causare una serie di paradossi: un viaggiatore nel tempo può, ad esempio, impedire ai suoi genitori di incontrarsi, e questo renderà impossibile la sua stessa nascita.

Nel 1991, fu suggerito per la prima volta che il viaggio nel tempo nel mondo quantistico potesse eliminare tali paradossi, poiché le proprietà delle particelle quantistiche non sono determinate con precisione, secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg.

Un esperimento al computer condotto da scienziati australiani è stato il primo a studiare il comportamento delle particelle quantistiche in uno scenario del genere. Allo stesso tempo, sono stati identificati nuovi effetti interessanti, la cui comparsa è impossibile nella meccanica quantistica standard.

Si è scoperto, ad esempio, che è possibile distinguere con precisione i diversi stati di un sistema quantistico, cosa del tutto impossibile se si rimane nell'ambito della teoria quantistica.

Fonti:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/aa6549/meta;jsessionid=F0836BB9CB9CAE5578D9E6B7E07F4CF5.c1.iopscience.cld.iop.org

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“La gente pensa ai viaggi nel tempo come a fantascienza. In realtà, pensiamo che sia impossibile solo perché non l'abbiamo ancora provato", afferma il fisico e matematico teorico Ben Tippett.

"Tuttavia, una macchina del tempo è possibile, almeno matematicamente", aggiunge lo scienziato.

“Anche il corso del tempo nello spazio-tempo può essere curvo. Un esempio sono i buchi neri. Più ci avviciniamo a loro, più lentamente il tempo inizia a passare”, afferma Tippett.

“Il mio modello di macchina del tempo utilizza lo spazio-tempo curvo per rendere il tempo per i passeggeri un cerchio anziché una linea retta. E muoversi in questo circolo può riportarci indietro nel tempo.”

“All’interno della bolla, l’oggetto A vedrà gli eventi B cambiare periodicamente e poi invertirsi. Un osservatore B fuori dalla bolla vedrà due versioni di A emergere dalla stessa posizione: la lancetta dell'orologio che gira a destra e l'altra che gira a sinistra."

In altre parole, un osservatore esterno vedrà due versioni degli oggetti all'interno della macchina del tempo: una versione si sposterà avanti nel tempo, l'altra si sposterà indietro.

“Sebbene da un punto di vista matematico ciò possa funzionare, non possiamo costruire una macchina del genere che si muova nello spazio-tempo perché non disponiamo dei materiali necessari per questo. E i materiali qui richiederanno quelli esotici. Ti permetteranno di piegare lo spazio-tempo. Sfortunatamente, la scienza non ha ancora inventato nulla di simile”, afferma Tippett.

Ancor prima che Einstein proponesse che il tempo è relativo e flessibile, l’umanità stava già pensando ai viaggi nel tempo. Gli eroi delle opere di fantascienza fanno tali movimenti grazie ai loro superpoteri, ma più spesso usano un dispositivo noto come "macchina del tempo".

Fisici statunitensi e canadesi hanno proposto la loro idea di come potrebbe essere una vera macchina per viaggiare tra passato e futuro da un punto di vista matematico.

Spazio-tempo curvo. © Progettazione d'interni | Shutterstock

“Le persone pensano al viaggio nel tempo come a qualcosa di fantastico e noi non facciamo eccezione. Ma matematicamente è possibile"

Lo scienziato definisce errata la divisione dello spazio in tre dimensioni con il tempo in una dimensione separata. Le quattro dimensioni, ha detto, devono essere rappresentate simultaneamente, con diverse direzioni collegate, come un continuum spazio-temporale. Secondo la teoria di Einstein, la curvatura dello spazio-tempo determina le orbite dei pianeti. Nello spazio-tempo “piatto”, i pianeti e le stelle si sposterebbero in linea retta.

Il modello della macchina del tempo utilizza la curvatura dello spaziotempo nell’universo per piegare il tempo dei passeggeri in un cerchio invece che in una linea retta. Una sorta di “bolla” o “scatola” della geometria spazio-temporale trasporta tutto lo spazio e il tempo in un percorso circolare chiuso ad una velocità molte volte maggiore della velocità della luce per ottenere un'accelerazione costante. In effetti, si muove “avanti” e poi “indietro” nel tempo.

Per certi aspetti questo somiglia Bolla di Alcubierre e ipotetiche curve temporali chiuse (Curva temporale chiusa inglese). Ecco come appare schematicamente l'idea.

Il passeggero all'interno della bolla/macchina del tempo è A. L'osservatore esterno è B. La freccia del tempo, che in condizioni normali (almeno per il nostro Universo) punta sempre in avanti, trasformando il passato nel presente, è rappresentata da frecce nere.

Sia la Persona A che la Persona B vivranno il tempo in modo diverso, spiegano i ricercatori:

“Chi è all’interno della bolla A vedrà che gli eventi B si sviluppano periodicamente e poi si invertono. L'osservatore B vedrà due versioni di A nello stesso posto, poiché alcune lancette ruoteranno in senso orario e altre nella direzione opposta."

Sebbene sia possibile descrivere questo tipo di viaggio nel tempo utilizzando un’equazione matematica, Tippett dubita che qualcuno riuscirà mai a costruire una macchina funzionante.

“Questo non è ancora possibile perché abbiamo bisogno di materiali che chiamiamo materia esotica per piegare lo spazio-tempo in questo modo incredibile. Ma potrebbero essere aperti in futuro."

La macchina del tempo ha ricevuto un nome TARDIS (Ing. Dominio retrogrado acausale attraversabile nello spaziotempo), come nella serie televisiva britannica Doctor Who. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Gravità classica e quantistica.

Gli scienziati hanno confermato la realtà dei viaggi nel tempo

Professore di Fisica e Matematica alla Columbia University e co-fondatore del World Science Festival Brian Greene ha detto cosa sanno gli scienziati sui viaggi nel tempo.

È molto importante che tu capisca che esistono due tipi di viaggio nel tempo e sono radicalmente diversi. Viaggiare nel futuro è sicuramente possibile. Sappiamo come farlo perché Einstein ci ha mostrato la strada più di cento anni fa. È sorprendente quante poche persone lo sappiano. Ha dimostrato che se vai nello spazio e voli vicino alla velocità della luce, il tuo orologio funzionerà più lentamente. Quindi, quando tornerai, la Terra sarà già in un lontano futuro.

© andrey_l | Shutterstock

Ha anche dimostrato che se ti muovi vicino a una fonte di gravità abbastanza forte - una stella di neutroni o un buco nero - e ti avvicini a una distanza di sicurezza dal bordo di quell'oggetto, anche il tempo rallenterà per te rispetto a tutto il resto. E poi, quando tornerai sulla Terra, ti ritroverai di nuovo in un lontano futuro.

Non ci sono dubbi a riguardo. Qualsiasi fisico che sappia di cosa stiamo parlando sarà d'accordo con questo. Ma un altro tipo di viaggio nel tempo, viaggiare nel passato attraverso una macchina del tempo, è già argomento di dibattito e la maggior parte degli scienziati lo considera impossibile.

Il concetto principale di una macchina del tempo, a cui di solito si presta attenzione quando si parla di viaggi nel passato, è associato ai cosiddetti wormhole, o wormhole. In parole povere, è un ponte da un luogo a un altro o un tunnel che ti offre il percorso più breve da attraversare. Einstein scoprì questo fenomeno nel 1935, ma successivamente si rese conto che se si manipolano i buchi di un wormhole - avvicinandosi al buco nero o muovendosi ad alta velocità - allora il tempo nei due buchi di quel tunnel si muoverà a velocità diverse, quindi non si essere semplicemente spostarsi da un luogo all'altro dello spazio. Se attraversi questo tunnel, passerai da un punto nel tempo a un altro punto nel tempo. Seguendo un percorso, andrai nel passato e l'altro, al contrario, nel futuro.

Ma non sappiamo quanto siano reali e se riesci a superarli. Quindi ci sono tutti i tipi di incertezze qui. La maggior parte degli scienziati ritiene che non sarà possibile viaggiare nel passato attraverso un wormhole, ma d'altra parte è ancora possibile.

L'universo potrebbe essere un ologramma

L’idea che l’Universo possa essere un ologramma gigante – una realtà bidimensionale che appare solo tridimensionale – circola da tempo nella comunità scientifica. Recentemente, un team di ricercatori austriaci ha fatto i conti per dimostrare che uno scenario del genere non è così inverosimile come sembra. I risultati del calcolo sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.

L'ipotesi che il nostro universo sia una proiezione tridimensionale su una superficie piana nello spazio risale al principio olografico. Secondo il concetto delineato negli anni ’90. fisici Gerard't Hooft E Leonard Susskind, tutte le informazioni necessarie per descrivere completamente una regione dello spazio possono essere codificate in due dimensioni.

Per dimostrare un’ipotesi così audace, è necessario che esista un fenomeno la cui fisica sia descritta sia dalla teoria quantistica dei campi che dalla teoria della gravità quantistica dello spazio piatto, e che i calcoli corrispondenti siano corretti.

In uno studio recente, gli scienziati hanno calcolato l'entropia naturale dell'entanglement quantistico - l'entanglement tra molecole (il processo in cui le particelle si legano insieme e si influenzano a vicenda) in un sistema quantistico - e hanno scoperto che il valore dell'entropia dell'entanglement era lo stesso in entrambi i sistemi quantistici. gravità dello spazio piatto e nella teoria quantistica dei campi bidimensionali.

Ciò significa che il principio olografico si applica al nostro Universo, che, quindi, teoricamente potrebbe essere un ologramma gigante. Il che, ovviamente, non significa che lo sia, solo che ora è diventato più difficile escludere questo stato di cose.

È stato sviluppato un sistema per la modellazione computerizzata dell'Universo

Un gruppo di astronomi britannici e olandesi ha sviluppato un sistema di simulazione computerizzata dell'Universo. Grazie a ciò, gli scienziati potranno studiare lo sviluppo delle galassie e capire come si sta espandendo l'Universo.

Un sistema chiamato AQUILA (Evoluzione e assemblaggio delle galassie e dei loro ambienti - Evoluzione e formazione delle galassie e delle aree circostanti)è progettato per creare modelli computerizzati di galassie la cui massa, dimensione ed età sono simili alle galassie osservate nell'Universo reale. Questo è riportato da "Notizie RIA". Un articolo che descrive i risultati del lavoro degli scienziati sarà pubblicato nel gennaio 2015 sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

Ricordiamo che gli specialisti della NASA hanno recentemente pubblicato immagini della fusione delle galassie NGC 2207 e IC 2163, ottenute utilizzando apparecchiature dell'Osservatorio americano a raggi X Chandra. Le galassie in fusione si trovano nella costellazione del Canis Major, a una distanza di 130 milioni di anni luce dalla Terra. Negli ultimi 15 anni sono state registrate tre esplosioni di supernova.

Inoltre, la comunità delle scienze spaziali è allarmata dalla scoperta di un'insolita galassia a spirale contenente enormi flussi di particelle elementari che si precipitano verso l'esterno quasi alla velocità della luce.

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I fisici sono riusciti a creare un modello matematico di una macchina del tempo utilizzando la curva spazio-temporale e a dimostrare la possibilità teorica di viaggiare nel passato o nel futuro, riferisce Science Alert.

Foto: sciencealert.com / B. K. Tippett

Il trucco sta nel fatto che, utilizzando una curva spazio-temporale, un periodo di tempo selezionato viene “piegato” attorno a ipotetici passeggeri posti in una capsula, che scivola nel passato o nel futuro, muovendosi alla velocità della luce.

Gli esperti sottolineano che il dispositivo dovrebbe avere la forma di una “bolla” o “scatola” in cui i passeggeri possano stare e muoversi nel tempo.

Il modello rifiuta l’idea di considerare l’Universo come uno spazio tridimensionale con una quarta dimensione separata e chiede di abbracciare tutte e quattro le dimensioni contemporaneamente. Questo ci permette di immaginare un continuum spazio-temporale, dove diversi percorsi nel tessuto spazio-temporale sono collegati tra loro.

La teoria della relatività di Einstein collega gli effetti gravitazionali nell'universo alla curvatura dello spazio-tempo. Se lo spaziotempo fosse piatto i pianeti si sposterebbero in linea retta. Tuttavia, secondo la teoria della relatività, la geometria dello spazio-tempo è curva in prossimità di oggetti di massa elevata, il che fa sì che i pianeti orbitino attorno alle loro stelle.

“Le persone sono abituate a pensare ai viaggi nel tempo come a fantascienza. E anche noi tendiamo a pensare così, perché in realtà non lo facciamo. Ma matematicamente è possibile”, ha affermato il fisico teorico Ben Tippett dell’Università della British Columbia in Canada.

Tippett e Tsang sono convinti che non solo lo spazio fisico possa piegarsi, ma che anche il tessuto del tempo cambi direzione vicino a oggetti con grandi masse. Gli astrofisici sanno già che il tempo scorre più lentamente man mano che ci si avvicina a un buco nero.

Insieme al collega astrofisico David Tsang dell'Università del Maryland, Tippett ha utilizzato la teoria della relatività generale di Einstein per creare un modello matematico di una macchina del tempo chiamata TARDIS.

Il principio di funzionamento del dispositivo è simile alla bolla di Alcubierre. In questo caso, però, l'auto deve percorrere una curva chiusa, e un osservatore esterno potrà vedere due versioni del viaggio: quando da un lato il tempo scorre come al solito, e dall'altro va al contrario direzione (foto sopra). Attualmente gli scienziati si preoccupano di come lo spazio-tempo possa essere curvato.

I ricercatori sono fiduciosi che creare una "macchina del tempo" tangibile come quella di Doc nel film "Ritorno al futuro" non sia così difficile. Non resta che trovare materiali che l'umanità non ha ancora scoperto.

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