Volare verso le stelle è un vecchio sogno dell'umanità. Tuttavia, le distanze da loro sono così grandi e la velocità di qualsiasi mezzo tecnico a noi noto è così bassa che sembra che il sogno rimarrà per sempre una fantasia artistica. E, tuttavia, i fisici hanno un'idea di come ingannare le leggi della natura e fuggire nello spazio interstellare.
VELOCITÀ LIMITE
Fino all'inizio del XVII secolo si credeva che la luce si diffondesse istantaneamente. Contrariamente a questa opinione, il grande Galileo Galilei credeva di avere una certa velocità, e inventò persino un esperimento con una lanterna per misurarla, ma non ci riuscì. Di conseguenza, è stato misurato per la prima volta dall'astronomo danese Olaf Roemer, che nel 1676 osservò le eclissi di Io, la luna di Giove, e scoprì che il tempo tra le eclissi si accorcia quando la distanza da questo pianeta gigante alla Terra diminuisce e di più quando aumenta. Si rese conto che la differenza è dovuta alla velocità della luce, che "percorre" una distanza maggiore quando Giove si allontana, e riuscì a calcolarla facilmente. Roemer, ovviamente, si è sbagliato nel determinare il valore esatto, ma ha stabilito correttamente l'ordine: 214.000 km / s.
Successivamente, i fisici effettuarono molte altre misurazioni e all'inizio del ventesimo secolo stabilirono: la velocità della luce nel vuoto è di 299.910 km / s - questo era già vicino al valore moderno. Ma nessuno potrebbe nemmeno immaginare che sia il massimo per il nostro universo.
Nel 1905, Albert Einstein accettò come postulato per la sua teoria della relatività speciale (SRT) non solo l'affermazione che la velocità della luce è la massima possibile, ma anche che è invariante, cioè non dipende dal movimento della sorgente luminosa o dal sistema di riferimento osservatore. Ne seguirono conseguenze insolite. Ad esempio, si è scoperto che più la velocità di un oggetto si avvicina alla velocità della luce, più lento scorre il suo tempo e più significativa diventa la massa. Cioè, nessun corpo materiale può accelerare alla velocità della luce, altrimenti la sua massa diventerà infinita.
PARADOSSO DEL TELETRASPORTO
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Quindi, la velocità della luce è limitante e anche la luce raggiunge la stella più vicina Proxima Centauri in soli 4,2 anni. Se utilizziamo moderne tecnologie a razzo, il cui record rimane la velocità di 20 km / s, ci vorranno più di 70mila anni per arrivarci! È chiaro che con un simile lasso di tempo non c'è bisogno di parlare seriamente di spedizioni verso le stelle più vicine.
Eppure le menti alla ricerca hanno cercato quasi immediatamente di trovare un modo per superare i limiti di velocità. Uno di questi modi potrebbe essere il teletrasporto.
È interessante notare che l'idea di scomporre gli oggetti in atomi con la loro successiva ricreazione è stata inventata anche prima che la discussione sulla realtà tecnica del teletrasporto sorgesse in linea di principio. Lo troviamo nella storia dell'americano Edward Mitchell "The Man Without a Body", pubblicata nel 1877. Allora si credeva che la scienza avesse appreso la struttura delle molecole e degli atomi, quindi lo scrittore riteneva che sarebbe stato facile ricreare un oggetto smontato in elementari "mattoni". Nel XX secolo l'idea si rivelò richiesta dagli scrittori di fantascienza, e oggi è difficile immaginare un'opera sui voli interstellari in cui non ci sarebbe teletrasporto.
Per quanto riguarda la scienza, prima dei fisici i filosofi pensavano alle probabili conseguenze del teletrasporto. Supponiamo, hanno detto, che un teletrasporto smonta una persona in atomi, quindi le informazioni su di loro vengono trasmesse a Marte, e lì un altro teletrasporto raccoglie una persona da materiali locali. Una persona su Marte può essere considerata la stessa persona che è entrata nel teletrasporto sulla Terra? Si è scoperto che non ci sono criteri sufficienti per identificare una persona, cioè finché non stabiliamo quale base materiale ha l '“anima”, è prematuro parlare dell'applicabilità del teletrasporto.
Ma se lo usi per inviare articoli? E non tutto è semplice qui! Il principio di indeterminazione, scoperto da Werner Heisenberg, vieta la misurazione accurata di tutte le caratteristiche di una particella: per la fissazione numerica di una caratteristica, si deve “sacrificarne” un'altra, quindi non possiamo mai descrivere completamente un oggetto a livello elementare.
Quindi gli scienziati hanno pensato alla possibilità di utilizzare le caratteristiche della meccanica quantistica per il teletrasporto. Come sapete, esiste l'entanglement quantistico, un fenomeno in cui gli stati quantistici degli oggetti sono interdipendenti, anche se gli oggetti stessi sono separati nello spazio da un'enorme distanza. Certo, con l'aiuto dell'entanglement quantistico non si può trasmettere materia o energia, ma è possibile trasmettere informazioni, e ad una velocità … molto più alta della luce! In pratica sembra così. Hai un oggetto che è impigliato con un oggetto inviato su Marte. Cambia lo stato quantico del tuo oggetto, dopodiché lo stato dell'oggetto su Marte cambia istantaneamente di conseguenza.
Esperimenti sul teletrasporto quantistico sono stati condotti dal 1997 e oggi è stata stabilita anche una sorta di record per la traduzione degli stati dei fotoni a 143 km. I successi dei fisici sono impressionanti, ma ancora la natura non ha ancora ceduto alle loro pressioni: per decifrare il significato del messaggio ricevuto in questo modo, sono necessarie informazioni aggiuntive, che vengono trasmesse su un canale radio convenzionale.
BUBBLE ALCUBIERRE
Un'altra idea su come ingannare le leggi della natura fu inventata dal fisico sovietico Sergei Snegov nella fantastica trilogia People are Gods, pubblicata nella seconda metà degli anni '60. I "motori Tanev" da lui descritti erano in grado di influenzare attivamente lo spazio, trasformando il vuoto in materia, grazie al quale i personaggi erano in grado di sviluppare velocità arbitrariamente elevate.
Qualcosa di simile fu suggerito molti anni dopo dal fisico teorico Miguel Alcubierre. Nel suo articolo del 1994 Warp Drive: Ultra-Fast Travel in General Relativity, ha descritto un metodo per deformare lo spazio, che teoricamente consente di accelerare più velocemente della luce. L'ipotetico motore forma una sorta di "bolla" ("sfera di curvatura"), dietro la quale lo spazio ordinario si espanderà e di fronte ad esso si contrarrà. In effetti, nel volume locale, viene ricreato il modello della prima giovinezza dell'Universo, quando il tessuto stesso dello spazio si stava espandendo. Tuttavia, ci vuole un'energia esotica negativa per posizionare un'astronave in una bolla. A sua volta, può essere generato a causa dell'effetto Casimir, che genera particelle virtuali.
Naturalmente ci sono anche problemi. I fisici hanno calcolato che per creare una bolla di dimensioni sufficienti è necessaria un'energia ordinaria, la cui potenza è paragonabile a quella che si otterrebbe convertendo in energia l'intera massa di Giove. Nonostante ciò, è stato formato un gruppo presso l'agenzia spaziale della NASA, guidato dal fisico Harold White, che ha lavorato duramente dal 2011 per migliorare l'idea di un motore a curvatura ed è riuscito a configurare una "bolla" in un "disco", grazie al quale i costi energetici richiesti sono stati ridotti a accettabili le quantità. Inoltre, è stato annunciato che nel prossimo futuro il suo gruppo lancerà un prototipo di warp drive che utilizza potenti laser per formare un "disco".
È interessante notare che, parallelamente ai fisici, l'artista-designer Mark Redmaker sta lavorando al concetto di un'astronave superluminale, soprannominata IXS Enterprise, i cui disegni e dipinti aiutano a comprendere meglio la profondità dei problemi tecnici che dovranno essere risolti dagli ingegneri se viene costruito il motore a curvatura. Secondo i calcoli, l'astronave sarà in grado di coprire la distanza fino a Proxima Centauri in sole due settimane.
Anche se non vi è alcuna certezza assoluta che il gruppo di Harold White avrà successo, ma possiamo dirlo con certezza: gli scienziati non rinunceranno a tentare di ingannare le leggi esistenti della fisica e trovare un modo per raggiungere le stelle.
Anton Pervushin
