Il viaggio interstellare continua ad emozionare le menti del pubblico. I motori a curvatura sono stati a lungo presenti in primo piano nella cultura pop, sia nella letteratura che nel cinema. Ma l'umanità sarà in grado di creare una tecnologia in grado di manipolare lo spazio-tempo, fornendo viaggi più veloci della luce?
Lo vediamo sempre nella fantascienza: le navi a curvatura consentono ai personaggi di una storia, di un romanzo, di un film o di una serie televisiva di esplorare nuovi pianeti e persino galassie. Questi veicoli potrebbero persino volare più velocemente della velocità della luce, anche se la Relatività Generale ci insegna che nessuno può viaggiare più veloce della luce. Non è vero? Dopo tutto, la luce non ha massa, il che significa che può viaggiare a una velocità di 299.792.458 metri al secondo.
È tutto vero. Niente può superare il limite di velocità universale. Tuttavia, potremmo ancora avere la capacità di costruire un motore a curvatura senza infrangere alcuna legge fisica.
Nel 1994, il fisico teorico Miguel Alcubierre dal Messico scrisse un articolo in cui presentava i calcoli matematici e le basi scientifiche per creare una vera propulsione a curvatura che non sarebbe in contraddizione con la Relatività Generale. Si è interessato a questo metodo di viaggio interstellare dopo averlo visto in azione - coprire distanze gigantesche nelle opere di fantascienza.
Una navicella spaziale con un motore a curvatura vista dall'artista.
Il motore a curvatura espande e contrae il tessuto dello spaziotempo attorno alla nave e alla sua bolla. L'apparato, in linea di principio, non accelera né si muove. Il tessuto si muove intorno ad esso e quindi lo spinge in avanti. Ad esempio, immagina di essere in piedi su un nastro trasportatore: ti stai muovendo, ma non stai camminando. Il tessuto del nastro ti fa avanzare. La compressione dello spazio-tempo davanti al veicolo spaziale lo attirerà e l'espansione dietro di esso continuerà questo movimento in avanti. Einstein ha dimostrato che lo spazio-tempo può essere piegato dalla massa o dall'energia, quindi può essere manipolato in altri modi. Il motivo per cui questa nave potrebbe viaggiare più velocemente della luce è perché la Relatività Generale afferma che nulla nello spazio può andare oltre il limite di velocità.tuttavia, non ci sono limiti di velocità per l'espansione o la contrazione dello spazio stesso. Non muoviamo nulla nello spazio, spostiamo lo spazio stesso.
Il lavoro di Alcubierre è stato incoraggiante e impressionante, ma c'erano anche molti buchi. Nel lavoro originale, ha teorizzato che per fornire a una nave del genere una potenza sufficiente, sarebbe necessaria più energia negativa di quanta ne sia nell'universo, vale a dire, grazie ad essa, lo spazio si espande. Il problema è che l'energia negativa è sfuggente, anche molti fisici dubitano della sua esistenza, per non parlare del fatto che saremo in grado di produrne enormi quantità.
Le nostre osservazioni su ciò che potrebbe essere energia negativa sono, per usare un eufemismo, insufficienti. Presumibilmente, quello che pensiamo come spazio vuoto non è affatto vuoto - ha una densità di energia che è anche chiamata zero. Secondo la meccanica quantistica, lo spazio vuoto è pieno di particelle di energia che appaiono e scompaiono. Se riusciamo a fermare il loro aspetto, riceveremo energia negativa.
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Visualizzazione del campo di ordito secondo il motore Alcubierre.
Gli scienziati hanno provato a crearlo in laboratorio schiacciando due lastre di metallo (che erano così piatte da essere perfettamente lisce quasi a livello atomico) a una distanza molto inferiore allo spessore di un capello umano. Lo spazio rimanente era così piccolo che le particelle non potevano esistere al suo interno, a causa della quale la forza attorno alle piastre aumentava e manifestava le proprietà dell'energia negativa. Naturalmente, queste osservazioni non sono sufficienti: questo è solo un piccolo esperimento, i cui risultati sono lungi dall'essere in grado di trarre conclusioni definitive.
Se in futuro riusciremo ancora a capire come ottenere più energia negativa, potrebbe non essere necessaria quanto aveva suggerito Alcubierre. Gli ultimi perfezionamenti del suo lavoro, eseguiti dagli scienziati della NASA, hanno ridotto in modo significativo la quantità di energia che sarebbe stata richiesta per un motore a curvatura facendo vibrare parti del dispositivo ad alte frequenze. Ciò renderebbe più facile spostarsi nello spaziotempo e ridurre la quantità di energia necessaria. Le attuali teorie su quanta energia negativa potrebbe richiedere un motore a curvatura vanno da 65 ecjoule a masse solari multiple negative e positive. 65 exajoule sono più o meno ciò che gli Stati Uniti usano in un anno. Questo è ancora molto, ma abbastanza reale. Se possiamo usare l'energia oscura, non avremo bisogno di più della massa di Giove. L'unico problema è che non capiamo veramente cosa sia l'energia oscura e come funzioni. E potrebbe finire per essere il materiale esotico necessario per alimentare un motore a curvatura.
Per fare un confronto: per i viaggi interstellari sui razzi tradizionali non solo ci vorranno centinaia di migliaia di anni, ma il serbatoio di carburante è più grande dell'Universo. E questo per non parlare del fatto che devi ancora trovare materiale in grado di resistere a un viaggio così lungo.
In alcuni modelli, ad esempio nel concetto di Harold White, un veicolo spaziale alimentato da un motore a curvatura può viaggiare 10 volte più velocemente della luce. A questa velocità, potremmo raggiungere l'esopianeta più vicino - Alpha Centauri B b - in soli sei mesi, nonostante si trovi a più di quattro anni luce dalla Terra. I veicoli moderni più veloci possono raggiungere velocità di poco più di 32mila chilometri orari: il viaggio verso Alpha Centauri B b a questa velocità richiederà 142mila anni. Trentaduemila chilometri orari sono circa lo 0,003% della velocità della luce.
Veicolo spaziale interstellare della NASA con motore a curvatura IXS Enterprise.
Viaggiare a una tale velocità consentirebbe all'umanità di attraversare l'orizzonte cosmologico ed esplorare non solo il suo Universo, ma anche il Multiverso. In teoria, c'è un limite alla velocità di un motore a curvatura, ma anche quei limiti teorici ci consentirebbero di viaggiare verso nuove galassie in una frazione di secondo. Come vantaggio, la nave sarebbe in grado di accelerare e decelerare e i passeggeri non subirebbero dilatazioni temporali. In poche parole, sarebbe stato possibile evitare una situazione in cui sei arrivato a destinazione e ti sei ritrovato così avanti nel tempo che tutti quelli che conoscevi sulla Terra sono morti da tempo.
Oltre alle fonti di energia, anche le particelle accelerate durante il viaggio sono considerate un problema, che inavvertitamente può essere lanciato durante la frenata e distruggere interi mondi. Inoltre, c'è la possibilità che sarà impossibile rallentare non appena inizi a muoverti e l'equipaggio potrebbe morire per una serie di motivi. Eppure i dati matematici e sperimentali mostrano che i motori a curvatura possono avere una possibilità.
Se riusciremo davvero a creare questa tecnologia, non passerà un secolo prima che impareremo ad applicarla. Come i wormhole, le possibilità che le unità warp possono offrire sono incredibili, ma non saranno facili da ottenere.
Vladimir Guillen
