Siamo abituati al fatto che nei film di fantascienza di Hollywood i personaggi percorrono distanze interstellari in pochi secondi. Allo stesso tempo, sappiamo che in realtà questo è impossibile, perché anche la luce viaggia verso le stelle più vicine per più di quattro anni. Esistono modi per superare le barriere poste dalla natura e trasformare la finzione in realtà?
BRANA ALLA MASSA
Nella sua teoria generale della relatività, Albert Einstein ha mostrato che i corpi massicci non solo cambiano il flusso del tempo, ma piegano anche lo spazio. Entrambe le posizioni teoriche furono quasi immediatamente dimostrate osservando Mercurio e le stelle, la cui luce viene deviata nel campo gravitazionale del Sole. Ma per molto tempo la precisione degli strumenti esistenti non ci ha permesso di misurare le dimensioni della deformazione dello spazio creata dal nostro luminare.
Nel 1976-1977, i fisici americani Robert Riesenberg e Irwin Shapiro condussero un esperimento utilizzando moduli delle sonde Viking-1 e Viking-2 che erano in orbita vicino a Marte. Hanno inviato segnali radio verso i veicoli quando il pianeta rosso era vicino al Sole, visto dalla Terra. I vichinghi intercettarono i segnali, li amplificarono e li rimandarono indietro. Misurando la velocità reale del segnale radio con quella calcolata, gli americani hanno stabilito: il ritardo è di centinaia di microsecondi, che nel ricalcolo dà un aumento della distanza di trasmissione del segnale di 50 km. Una tale "aggiunta" alla distanza non sarebbe possibile se lo spazio fosse piatto come un foglio di carta. Quindi, è curvo vicino alla superficie del Sole.
Gli scienziati hanno stabilito teoricamente e sperimentalmente che lo spazio si piega. Ma dove? Hanno ipotizzato che cada in un iperspazio multidimensionale chiamato "massa". Il nostro spazio, in questa interpretazione, appare come una brana, cioè una membrana tridimensionale. La comprovata esistenza di dimensioni superiori dà speranza che un giorno si troverà un modo per perforare letteralmente lo spazio, superando istantaneamente le colossali distanze che ci separano dagli altri mondi.
PONTE SUL MONDO
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Nel 1916, cioè appena un anno dopo che Einstein pubblicò i suoi articoli principali sulla relatività generale, il fisico austriaco Ludwig Flamm trovò una soluzione alle sue equazioni, descrivendo una tale curvatura dello spazio in cui diventa possibile una transizione "breve" da un punto dell'Universo a un altro, e per quanto vuoi, attraverso speciali "ponti".
La conclusione esotica di Flamm fu ignorata in quel momento. Molto più risonanza fu causata dal cosiddetto "ponte spazio-temporale", descritto nel 1935 dallo stesso Albert Einstein e dal suo assistente Nathan Rosen. A differenza del loro predecessore, hanno pensato al significato del modello proposto per il mondo reale, ma sono giunti alla conclusione che il "ponte" non può esistere sulla nostra brana come oggetto materiale accessibile all'osservazione. Tuttavia, quasi immediatamente l'idea è stata utilizzata dagli scrittori di fantascienza come mezzo di trasporto ipotetico, che ha contribuito alla sua divulgazione.
Nel 1957, il fisico americano John Wheeler propose la sua versione del "ponte". Descrivendolo, ha fatto ricorso a un'analogia con una formica su una mela, che può impiegare molto tempo per arrivare alla parte opposta del frutto, oppure può usare il tunnel rosicchiato dai vermi per la velocità. Sulla base di questa analogia, Wheeler ha chiamato i tunnel spaziali "wormholes"; tra i fisici sovietici, il termine "wormhole" in seguito divenne trincerato. Oltre a introdurre nuove parole, l'americano, insieme al suo allievo Robert Fuller, sviluppò un modello della nascita, espansione e collasso dei "wormhole" attraverso la massa, e sebbene sembrasse mostrare l'inevitabilità della "morte" quasi istantanea di queste formazioni, la giustificazione teorica della loro esistenza fornì la base per ulteriori ricerche.
L'IPOTESI DI THORN
Il passo successivo è stato fatto da Kip Thorne, studente di Wheeler. Si è rivolto al problema dei wormhole dopo che il famoso divulgatore Carl Sagan gli ha inviato un manoscritto del suo romanzo di fantascienza Contact per la revisione nel maggio 1985. Nel testo originale, i personaggi del romanzo, scienziati, sono stati inviati a un incontro con rappresentanti dell'antica supercivilizzazione attraverso un "buco nero". Thorne sapeva che era impossibile viaggiare nell'Universo in questo modo, dal momento che qualsiasi oggetto materiale all'interno dei "buchi neri" sarebbe stato distrutto, quindi suggerì a Sagan di sostituirli con i "wormhole" di Wheeler. Ciò ha richiesto la prova in quali condizioni sarebbe stato possibile un tunnel attraverso la rinfusa.
Thorne è stato in grado di dimostrare matematicamente che un "wormhole" può esistere nel nostro mondo per un tempo arbitrariamente lungo se al suo interno c'è "materia esotica", cioè una sostanza con massa negativa ed energia negativa. Sebbene a prima vista un pensiero del genere sembri essere una sciocchezza, la presenza di "materia esotica" non contraddice le leggi della fisica che conosciamo.
Nel 1988, Kip Thorne, co-autore con i suoi studenti, Mark Morris e Ulvi Yartsever, pubblicò un documento invitando la comunità scientifica a discutere la creazione e la stabilizzazione dei wormhole. Per quattro decenni, come ammette lo stesso Thorne, non è mai stata ricevuta una risposta soddisfacente, il che non ha impedito al fisico di prendere parte alla consultazione del fantastico film Interstellar, dove l'apparizione di un "tunnel spaziale" artificiale nelle vicinanze di Saturno divenne uno dei presupposti formatori della trama.
Tuttavia, ci sono ancora alcuni risultati. Ad esempio, è stato dimostrato che la presenza naturale di "wormhole" è estremamente improbabile. A differenza dei “buchi neri”, il cui processo di nascita da stelle massicce è stato descritto e calcolato, non ci sono oggetti nell'Universo che potrebbero essere “collegati” con “wormhole”. Si è ipotizzato che i "wormhole" possano apparire a livello subatomico nella forma della cosiddetta "schiuma quantistica", ma anche questa opzione è oggetto di serie critiche.
Si scopre che se mai appariranno i "wormhole", saranno un prodotto della tecnologia della supercivilizzazione, come mostrato nel romanzo di Carl Sagan Contact e in Interstellar di Christopher Nolan. Kip Thorne ha persino proposto uno schema su come una tale civiltà potrebbe costruirle: "Basta prendere e spingere parte della nostra brana (Universo) nella massa e si ottiene un'ammaccatura, poi pieghi la brana alla rinfusa, fai un buco in essa, come se sotto l'ammaccatura, colpisci un altro foro nella parte inferiore dell'ammaccatura e infine cucendo i bordi dei fori. Delov qualcosa!"
TROVA UN "WORM"
Non tutti gli scienziati erano d'accordo con le conclusioni pessimistiche di Kip Thorne. Ad esempio, l'astrofisico russo Nikolai Semenovich Kardashev, noto per la sua classificazione di ipotetiche civiltà extraterrestri, sviluppa la teoria del Multiverso come un insieme di un insieme infinito di mondi con diverse costanti fisiche e, di conseguenza, dispiegato su altre brane.
Secondo i calcoli del gruppo Kardashev, i "wormhole" si formano insieme a numerosi universi e persistono, collegandoli man mano che crescono. Certo, i "wormhole" si evolvono, ma possono essere trovati dalle loro caratteristiche caratteristiche: in particolare, possono sembrare "buchi neri" con proprietà anomale. Tra gli oggetti sospettati, Kardashev chiama il quasar Q0957 + 561.
Attualmente, l'orbiter Radioastron (Spektr-R) è impegnato nella ricerca di "wormhole"; nel 2025, l'osservatorio orbitale Millimetron (Spectrum-M) si unirà a esso. I fisici russi credono nel successo. Se riescono a confermare i loro calcoli teorici, l'apertura di un tunnel in un universo vicino supererà anche la teoria di Einstein nel suo significato. E lì, vedete, usando l'esempio di un "wormhole" naturale impareranno a crearne di artificiali.
Anton Pervushin
