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venerdì 22 marzo 2019

Il fiume del tempo

cc @stefacrono @astrilari @cosmobrainonair @Pillsofscience @real_fabristol @Scientificast @mediainaf
Non avevo molta voglia di scrivere nulla di troppo lungo, ma mi sono accorto che la serie di articoli su 01011001 degli Ayreon di Arjen Anthony Lucassen era ferma da un mese, sempre rinviata per vari motivi, così eccomi qui, pur nell'ora tarda, a concludere questa prima trilogia dedicata agli Ayreon.
Dopo The Fifth extinction, dedicata all'estinzione dei dinosauri, il sommario del secondo cd di 01011001 prosegue con alcuni spunti interessanti sull'evoluzione nella quarta traccia, Unnatural selection, per poi proseguire con due canzoni dal contenuto relativistico, The river of time e $E=mc^2$, che accorpo insieme per ovvi motivi.
Estratti dal testo
The mystery solved, the answer to life
The final solution, a chance to survive
Vi ricordo che i Forever, protagonisti del concept album degli Ayreon, hanno cercato una casa per il loro patrimonio genetico. Una volta mandato sulla Terra, genera gli esseri umani, che però sembrano indirizzati verso lo stesso destino da cui hanno cercato di sottrarsi i Forever, che quindi discutono di una soluzione finale, un'occasione per sopravvivere.
We can save this ill-fated race
Who are lost in the ocean of space
Show them the way to reverse their decline
Guide them back on the river of time
Follow the wave, speed up the flight
Slow down time, faster than light
In qualche modo la soluzione propone un vagheggiato viaggio nel tempo, possibile solo andando più veloci della luce. E più o meno è anche quello che pensano i due scienziati del XXI secolo protagonisti della successiva $E=mc^2$:
It all came to me in the wake of a dream
Bending space, reversing the stream
The knowledge is mine to influence time
And avert our decline (we'll avert our decline)
Per ottenere lo scopo, però, bisogna
Let's break the equation... $E=mc^2$
Le due canzoni, poi, oltre ad avere una continuità tematica molto stretta, sono anche musicalmente la seconda continuazione della prima in un vero percorso narrativo continuativo senza interruzione se non per i protagonisti, interpretati da Hansi Kürsch dei Blind Guardian e Bob Catley dei Magnum per The river of time e dall'olandese Wudstik e da Marjan Welman per $E=mc^2$.
Rompere la relatività
La relatività speciale di Albert Einstein si basa su alcuni principi cardine, di cui il più noto è quello sulla velocità della luce: quest'ultima non solo è il limite invalicabile da chiunque nell'universo, ma in qualunque sistema tu ti trovi, che sia fermo o in movimento, il valore della velocità della luce che misurerai sarà sempre quello, $c$, $299792458 \, m/s$.
Questo valore è invalicabile, ma nulla vieta a una particella che viaggiava oltre la velocità della luce prima del Big Bang di continuare nel suo viaggio superluminale. Il problema di questa particella è che non potrà mai rallentare fino a una velocità inferiore a $c$, questo perché ai tachioni, che sono le particelle cui mi riferivo poc'anzi, serve poca energia per aumentare la propria velocità, mentre ne serve una sempre maggiore per diminuirla fino al limite di energia infinita per rallentare fino alla velocità della luce.
La possibile esistenza dei tachioni venne suggerita nel 1962 da Bilaniuk, Deshpande e Sudarshan(1). Introdotti come meta-particelle ottennero il loro nome attuale grazie a Gerald Feinberg che nel 1967 suggerì che queste particelle potevano essere i quanti di un campo quantistico con massa immaginaria(2). Il fatto in qualche modo divertente di questa idea è che, separata dal concetto di particella più veloce della luce, negli anni ha assunto una certa importanza nel campo della fisica moderna, tanto che si parla di campo tachionico per indicare un campo con massa immaginaria. E un esempio di campo di questo genere è il campo di Higgs, il cui bosone non viaggia certo più veloce della luce!
Il punto cardine è che la massa immaginaria crea un'instabilità (che non viaggia più veloce della luce) nella configurazione con conseguente decadimento spontaneo, proprio come la condensazione del bosone di Higgs all'inizio dei tempi (e che personalmente considero come l'evento che ha separato la gravità dalle altre tre forze, ma questa è un'altra storia).
Torniamo, però, ai tachioni. Se questi dovessero esistere, sarebbero la causa di non pochi paradossi, ammesso e non concesso che si riesca a manipolarli. Perché i tachioni potrebbero tranquillamente esistere, ma se non interagiscono con la materia ordinaria attraverso un qualche genere di campo, risulta piuttosto complicato poterli utilizzare praticamente ad esempio per costruire un telegrafo superluminale o per costruire una macchina del tempo.
Proviamo, allora, a immaginare che i tachioni siano in grado di interagire con la materia ordinaria grazie al campo elettromagnetico, quindi supponiamo che siano dotati di carica. Il problema è che una particella dotata di carica quando si muove perde energia, e quindi nel caso del tachione aumenta la sua velocità, diventando ancora più sfuggente di prima. Se invece dovesse risultare neutra, allora sarebbe sfuggente per il fatto di essere senza carica. Questo, spero, farà pensare ai lettori con la memoria più lunga al famoso annuncio dei neutrini superluminali. Praticamente in molti furono scettici, ma molti erano convinti della giustezza del risultato, e questo perché nel 1985 Chodos suggerì che il neutrino doveva possedere una natura tachionica(3).
Detto ciò, relativamente ai paradossi introdotti dalla possibilità del viaggio del tempo rimando a quanto scrissi tempo fa su Paradosso cosmico, ricordando che in qualche modo l'interesse nella fisica dei viaggi del tempo iniziò grazie a Kurt Godel e al suo universo rotante che permetteva i viaggi indietro nel tempo. Peccato che il nostro non sia un universo rotante, cosa che in qualche modo molti teorici sembrano dimenticare. Certo, la meccanica quantistica non è incompatibile con i viaggi indietro nel tempo, ma in questa fase dell'universo in cui le forze fondamentali sono separate, e soprattutto alle distanze usuali con cui conduciamo la nostra vita la meccanica quantistica è incompatibile con la relatività generale, quindi per viaggiare indietro nel tempo bisogna scendere alla scala della lunghezza di Planck, ma quando facciamo ciò, almeno secondo la gravità a loop, il tempo perde la sua proprietà di essere tempo, quindi anche il viaggio indietro nel tempo perde la sua specialità risultando un semplice viaggio lungo una anonima direzione spaziale.


  1. Bilaniuk, O.-M. P.; Deshpande, V. K.; Sudarshan, E. C. G. (1962). 'Meta' Relativity. American Journal of Physics. 30 (10): 718. doi:10.1119/1.1941773
  2. Feinberg, G. (1967). Possibility of Faster-Than-Light Particles. Physical Review. 159 (5): 1089–1105. doi:10.1103/PhysRev.159.1089
  3. Chodos, A. (1985). The Neutrino as a Tachyon. Physics Letters B. 150 (6): 431–435. doi:10.1016/0370-2693(85)90460-5

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