Non è uno scherzo, si può costruire una propulsione a curvatura

Lo spazio è un posto davvero grande, anche il nostro quartiere cosmico è enorme; con la tecnologia attuale, ci vogliono 2 anni per arrivare su Marte. Se volete visitare la stella più vicina (oltre al Sole) e avete un'astronave in grado di andare alla velocità della luce (beh, al 99,9% della velocità della luce), vi ci vorranno comunque poco più di 4 anni. Quindi, se si vuole sfrecciare in giro per la galassia per esplorare mondi alieni, dobbiamo fare di meglio, abbiamo bisogno di un motore a curvatura!

Prima di iniziare ci sono un paio di cose da sapere. Primo: lo spazio e la galassia sono ENORMI. Quanto enormi? La luce impiega 100.000 anni per attraversare la galassia, un'enormità. In secondo luogo, la velocità della luce è il limite cosmico di velocità, Einstein lo ha dimostrato: non è assolutamente possibile muoversi nello spazio più velocemente della luce, punto e basta. Non si può nemmeno arrivare alla velocità della luce perché spostare una qualsiasi quantità di massa richiederebbe, letteralmente, un'energia infinita. Se non si può andare più veloci della luce e la luce impiega 100.000 anni per attraversare la galassia, sembra che siamo condannati a non poter mai esplorare molto al di là del nostro sistema solare, a meno di non essere creativi.

Miguel Alcubierre

La propulsione a curvatura è stata a lungo un espediente hollywoodiano per risolvere questo problema, uno strumento del tipo "grazie a Dio abbiamo inventato il dispositivo X!" per aggirare le leggi della fisica. Possiamo ringraziare Hollywood per questo, perché è ciò che ha ispirato un fisico messicano, Miguel Alcubierre, a risolvere il problema dei viaggi interstellari. Mentre guardava Star Trek, il capitano Kirk parlava della propulsione a curvatura dell'Enterprise (probabilmente era di nuovo rotta, perché Star Trek) e questo ha dato ad Alcubierre il suo momento di gloria. "Sì, propulsione a curvatura! La curvatura. Potrebbe funzionare!". Per quanto creativa, la sua idea era piuttosto semplice: va bene, non ci si può muovere nello spazio più velocemente della luce, ma cosa succede se si deforma lo spazio? E se si curvasse lo spazio in modo che per la propria astronave la stella più vicina non sia a 4,2 anni luce di distanza (ricordate che un anno luce è la distanza percorsa dalla luce in un anno) ma a solo 1 miglio di distanza? Se riuscite a farlo, i viaggi interstellari diventano banali. Se non mi credete che si può deformare il tessuto dello spaziotempo, leggete la prossima sezione su come vi hanno mentito sulla gravità; se invece ci credete, passate alla sezione su come funziona.

Vi hanno mentito sulla gravità
Sebbene la deformazione del tessuto spaziale possa sembrare che stiamo sostituendo un pezzo di fantascienza con un altro, non è così. Sappiamo già che succede, e succede ovunque. La più comune è la gravità. Probabilmente avete imparato che la gravità è una forza che avvicina gli oggetti, che mantiene la Luna in orbita. Probabilmente avete imparato che la Luna e la Terra hanno lo stesso rapporto che avreste con una palla su una corda che fate girare intorno alla testa, con la corda che è la gravità. Sebbene pensare alla gravità in questo modo sia il modo più semplice per spiegarla, in realtà è una bugia. Non è così che funziona la gravità.

Ecco come funziona la gravità. Tutti gli oggetti (voi, io, la Terra, il Sole e così via) deformano lo spaziotempo: per il solo fatto di esistere, creano una rientranza nel tessuto dello spaziotempo. Più grande è l'oggetto, più grande è la rientranza. Per oggetti come i pianeti, la rientranza è grande. Se la Luna potesse pensare, penserebbe: "Mi sto muovendo in linea retta" e non si sbaglierebbe! Dal suo punto di vista, si sta muovendo in linea retta. Il problema è che si trova vicino alla Terra, che ha deformato lo spaziotempo a tal punto che la "linea retta" della Luna la porta in cerchio intorno alla Terra. Guardate l'immagine e il video qui sotto se volete una visualizzazione di questo fenomeno. Ma in breve, la deformazione dello spazio è assolutamente fattibile!

Come funziona
Si costruisce un'astronave che crea una bolla intorno a sé (la bolla in realtà non è fatta di nulla, è una bolla di spaziotempo deformato). L'astronave contrae lo spazio davanti a sé, in modo che un bastone di misurazione lungo un metro sia infinitamente piccolo. Allo stesso tempo, espande lo spazio dietro di sé. In questo modo la nave "cade" in avanti e si può arrivare ovunque in un batter d'occhio.

L'area blu sotto il piano rappresenta lo spazio contratto, mentre l'area rossa e quella in rilievo rappresentano lo spazio espanso.

Se Alcubierre non era già abbastanza creativo per voi, la situazione migliora. Ha preso le equazioni di campo di Einstein (che gli servivano per risolvere questo rompicapo) e le ha risolte INDIETRO. Per quanto riguarda la matematica, questo non infrange alcuna regola. Alcuni fisici mettono in dubbio la validità di questa operazione, ma nessuno dice apertamente che non si può.

Ma è necessaria una cosa: materiali esotici. E per materiali esotici intendo materia negativa. Questo blocco di materia negativa, grande come un pallone da calcio, pesa 5 kg. Divertitevi a capire questa cosa. Non è troppo difficile capire come una materia con queste caratteristiche possa alterare il tessuto dello spaziotempo. Ora, con un po' di astuzia ingegneristica, si può fare a meno di un paio di chilogrammi di questa materia. Una volta ottenuta, potete usarla per creare una piccola bolla di curvatura e deformare lo spaziotempo! E questo è quanto: la materia negativa è davvero brava a deformare lo spaziotempo, quindi create una bolla con questa roba e dite a Chewie di "prenderla a pugni"!

Gli aspetti negativi
1) Non abbiamo alcuna materia negativa (ancora): La matematica è il grande predittore della fisica. I matematici spesso anticipano di anni i fisici, dicendo loro: "Ehi, la matematica dice che questo dovrebbe funzionare, dovreste verificarlo". Poi, circa un secolo dopo, i fisici escono allo scoperto e dicono: "Avevate ragione, funziona davvero!". E la matematica dice che la materia negativa (insieme ad altri materiali esotici) esiste. Solo che non ne abbiamo ancora trovato nessuno. Il lato positivo è che i fisici hanno già iniziato a produrre piccole quantità di altri tipi di materia esotica nell'acceleratore di particelle del CERN. Per piccole si intendono i livelli subatomici.

2) Ciò consentirebbe di viaggiare all'indietro nel tempo: Un altro problema è che, battendo essenzialmente la luce verso una destinazione, si potrebbe viaggiare indietro nel tempo (questo è un altro articolo), e a Steven Hawking non piace affatto l'idea del viaggio nel tempo. Ma non lasciatevi abbattere: non sarebbe il primo genio a sbagliarsi. Dopo aver creato la sua teoria della relatività generale, Einstein ha lavorato su alcune nuove idee per l'ultima parte della sua vita, e quel lavoro è stato sfatato!

3) Potreste essere cotti: C'è anche la possibilità che la radiazione di Hawking (che prende il nome da Steven Hawking) frigga tutto ciò che si trova all'interno della bolla. Un po' come mettere una povera anima all'interno di un forno a microonde. Su questo punto, però, la giuria non ha ancora deciso.

4) Colpi di fucile che distruggono il pianeta: Lo spazio è incredibilmente vuoto, ma se ci si allontana abbastanza, ci si imbatte in un gruppo di minuscole particelle. Non si sa se le particelle viaggerebbero lungo la bolla e verrebbero lasciate indietro o se si accumulerebbero sul bordo anteriore della bolla. Se si accumulano, quando ci si ferma vengono rilasciate con una tonnellata di energia. A seconda della distanza percorsa, stiamo parlando di un'esplosione che potrebbe andare dalla distruzione di pianeti a quella di sistemi solari. Il vostro amico di Alpha Centauri non sarà contento quando vi avvicinerete al suo barbecue e farete esplodere il suo pianeta!

In ogni caso, nessuno di questi problemi ha impedito alla NASA di fare ricerche serie sul motore Alcubierre. Quindi, è chiaro che alcune persone molto intelligenti pensano che possa funzionare!