Non è uno scherzo, puoi costruire un motore a curvatura

Lo spazio è davvero immenso, persino il nostro vicinato cosmico è enorme; con la tecnologia attuale, ci vogliono dai sette ai nove mesi solo per arrivare su Marte. Se volessi visitare la stella più vicina (oltre al Sole) e avessi un'astronave in grado di viaggiare alla velocità della luce (beh, al 99,9% della velocità della luce), ci vorrebbero comunque poco più di 4 anni. Quindi, se volete sfrecciare per la galassia alla scoperta di mondi alieni, dobbiamo fare di meglio: ci serve 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.

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 effettivamente la gravità. Tutti gli oggetti (tu, io, la Terra, il Sole e così via) deformano lo spazio-tempo: semplicemente esistendo, crei un’incavatura nel tessuto dello spazio-tempo. Più grande è l’oggetto, più grande è l’incavo. Per oggetti come i pianeti, quell’incavo è enorme. Se la Luna potesse pensare, penserebbe: “Mi sto muovendo in linea retta” e non avrebbe torto! Dal suo punto di vista, si sta effettivamente muovendo in linea retta. Il problema è che si trova vicino alla Terra, la quale ha curvato lo spazio-tempo al punto che la “linea retta” della Luna la porta a compiere un percorso circolare attorno alla Terra. Dai un’occhiata all’immagine e al video qui sotto se vuoi visualizzare questo concetto. Ma, in breve, curvare lo spazio è assolutamente possibile!

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.

Se Alcubierre non vi sembrava già abbastanza creativo, c’è di meglio. Ha preso le equazioni di campo di Einstein (di cui aveva bisogno per risolvere questo enigma) e le ha risolte AL CONTRARIO. Dal punto di vista matematico, ciò non infrange alcuna regola. Alcuni fisici mettono in dubbio la validità di questo approccio, ma nessuno afferma apertamente che non sia possibile farlo.

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 strumento predittivo della fisica. I matematici sono spesso anni avanti rispetto ai fisici e dicono loro: “Ehi, secondo la matematica dovrebbe funzionare, dovreste verificarlo”. Poi, circa un secolo dopo, i fisici escono allo scoperto e dicono: “Avevate ragione, funziona davvero!” La matematica ammette l’esistenza della materia negativa, ma questo non equivale a dire che esista davvero. Nessuno ne ha mai trovata, e potrebbe rivelarsi che non ce ne sia alcuna da trovare. Il CERN produce effettivamente minime quantità di antimateria, che suona simile ma non lo è: gli esperimenti condotti lì hanno dimostrato che cade proprio come la materia ordinaria.

2) Ciò consentirebbe di viaggiare all'indietro nel tempo: Un altro problema è che, superando di fatto la luce verso una destinazione, si potrebbe viaggiare indietro nel tempo (ma questo è argomento per un altro articolo), e a Stephen Hawking l’idea del viaggio nel tempo non piaceva proprio per niente. Non lasciatevi scoraggiare, però: non sarebbe il primo genio a sbagliarsi. Dopo aver elaborato la sua teoria della relatività generale, Einstein trascorse gli ultimi decenni della sua vita alla ricerca di un'unica teoria che unisse la gravità e l'elettromagnetismo, senza mai riuscirci.

3) Potreste essere cotti: C'è anche la possibilità che la radiazione di Hawking (che prende il nome da Stephen Hawking) possa bruciare tutto ciò che si trova all'interno della bolla. Un po' come mettere qualche povera anima dentro un forno a microonde, che orrore! Su questo punto, però, non c'è ancora un verdetto definitivo.

4) Colpi di fucile che distruggono il pianeta: Lo spazio è incredibilmente vuoto, ma se ti spingi abbastanza lontano, ti imbatterai in un sacco di minuscole particelle. Nessuno sa con certezza se queste particelle viaggerebbero lungo la bolla e verrebbero lasciate indietro oppure si accumulerebbero sul bordo anteriore della bolla. Se si accumulassero, quando ti fermassi verrebbero rilasciate con un’enorme quantità di energia. A seconda di quanto ti sei spinto lontano, stiamo parlando di un’esplosione simile a quella di un fucile a canna liscia che potrebbe andare dalla distruzione di pianeti a quella di interi sistemi solari. Il tuo amico su Alpha Centauri non sarà affatto contento quando ti presenterai al suo barbecue e farai saltare in aria il suo pianeta!

In ogni caso, nessuno di questi problemi ha impedito a un piccolo team della NASA, guidato dal fisico Harold White, di condurre esperimenti sulle teorie relative ai campi di curvatura negli anni 2010. Finora non ne è venuto fuori nulla, ma alcune menti brillanti ritengono chiaramente che valga la pena approfondire la questione!