L'esistenza dei tunnel spazio temporali si basa sulla presenza nell'universo di una quarta dimensione. Secondo le implicazioni della teoria della relativita' infatti, lo spazio in cui viviamo non ha tre dimensioni, bensi' quattro, cioe' altezza, larghezza, profondita' e tempo.
Si e' arrivati a questa concezione dopo varie osservazioni sui raggi di luce (ad esempio, non avendo questi una massa, dovrebbero essere immuni alla forza di gravita', invece si e' dimostrato il contrario, inquanto si deformano in vicinanza di grandi masse) dalle quali Einstein e' riuscito a capire che la forza di gravita' oltre ad attrarre la massa attrae anche lo spazio e il tempo (e, di conseguenza, la luce che attraversa quella porzione di spazio). Lo spazio-tempo insomma e' deformato dalla forza di gravita'.
Di conseguenza, se lo spazio puo' essere deformato, la linea piu' breve fra due punti non e' necessariamente quella retta.
| La figura a margine
mostra un esempio a tre dimensioni, quello che avviene nello spazio tempo e' molto simile:
basta aggiungere una dimensione in piu'. In uno spazio bidimensionale, la linea piu' breve fra A e B e' quella che passa per il centro (quella che passa per la meta' del perimetro e ' una volta e mezzo piu' lunga).Se aggiungiamo una dimensione, e' possibile che la via che passa per il centro sia proprio quella piu' lunga. Se fosse possibile passare sulla linea tratteggiata la via che passa per il centro tornerebbe ad essere la piu' breve.
|
 |
 |
Seguiamo un altro esempio. Anche qui' sara' necessario uno sforzo di immaginazione per immaginare una situazione simile ma con una dimensione in piu'. |
| Prendiamo il caso dell'immagine a sinistra. Pensate ad un minuscolo insetto che viva sulla superficie di un foglio di carta nel punto A: anche se effettuasse degli esperimenti nello spazio circostante, si convincerebbe di vivere in uno spazio a due dimensioni, e il punto B sarebbe per lui completamente irraggiungibile. Ma se riuscisse a viaggiare attraverso un tunnel nella terza dimensione che collega A con B, o riuscisse a piegare il foglio fino a sovrapporli, sarebbe gia' arrivato a destinazione. | |
Questi esempi che in uno spazio a tridimensionale ci sembrano naturali, lo sono anche in uno spazio quadrimensionale, e' solo una questione di abitudine. Mentre siamo posti spesso davanti a casi simili nello spazio in cui viviamo, non riusciamo assolutamente ad immaginare una dimensione della quale non abbiamo mai sperimentato l'esistenza. Capito il meccanismo comunque, la nostra fantasia riesce a farci l'abitudine, e finalmente si comprende il meccanismo.
Ora, un buco nero e' formato da una stella che, alla fine della sua esistenza, se di massa maggiore di 4 o 5 volte a quella del sole, collassa fino a concentrarsi in un punto matematico di dimensioni nulle e densita' infinita. La sua massa quindi deforma lo spazio e il tempo intorno a lui creando un "imbuto" che porta a una "singolarita' ", dal quale non puo' uscire nulla, neanche la sua stessa luce, perche' anch'essa e' attratta all'interno dalla sua massa. Nessuno potrebbe sopravvivere all'interno di un buco nero, ma verrebbe schiacciato lentamente dall'enorme pressione, fino a diventare della grandezza di un punto.
Secondo alcuni modelli matematici pero', dato che lo spazio-tempo e' deformato, due buchi neri in parti diverse dell'universo due buchi neri potrebbero allinearsi fra di loro, creando un "Worm Hole", un "Tunnel" che collegherebbe due parti dell'universo distanti nello spazio e in due epoche diverse.
L'universo pero' e' in continua espansione, per cui il tempo di esistenza di un buco nero sarebbe infinitesimo. Immaginate che nella seconda figura in alto le due estremita' slittino su di loro continuamente, e in direzioni opposte: il tunnel fra A e B non esisterebbe che per un istante, l'istante in cui A e B si trovano allineati.
L' unica maniera per rendere stabile un tunnel spazio temporale (sempre secondo modelli matematici) e' inserire al suo interno un elemento esotico che abbia energia negativa; per questo non esistono in situazioni normali tunnel spazio-temporali stabili.
Nell'universo pero', due punti diversi avrebbero tempi diversi. Il tempo infatti e', secondo la teoria della relativita', legato alla velocita' e alla posizione dell'osservatore. Per questo un ogetto che attraversasse un tunnel spazio-temporale si troverebbe automaticamente in un tempo diverso.