L’impossibile idea di un motore spaziale warp drive

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Warp Drive: scienza o fantascienza? Il warp drive fu introdotto per la prima volta nel 1994 dal fisico teorico messicano Miguel Alcubierre, utilizzando la teoria della Relatività Generale di Einstein per sviluppare un sistema che avrebbe permesso di viaggiare a una velocità superiore a quella della luce, nei limiti imposti dalle leggi della fisica.

Gli amanti di Star Trek ricordano il 5 aprile come il First Contact Day, perché il 5 aprile del 2063, è il giorno in cui avverrebbe il primo contatto dell’uomo con una specie aliena, quella dei Vulcaniani. Nell’immaginario degli autori, la navicella Phoenix sarebbe in grado di viaggiare a una velocità superiore a quella della luce grazie a una nuova modalità di trasporto: la propulsione a curvatura (o ipervelocità), nota tecnicamente con il termine warp drive.

Warp Drive: scienza o fantascienza?Il warp drive fu introdotto per la prima volta nel 1994 dal fisico teorico messicano Miguel Alcubierre, utilizzando la teoria della Relatività Generale di Einstein per sviluppare un sistema che avrebbe permesso di viaggiare a una velocità superiore a quella della luce, nei limiti imposti dalle leggi della fisica. Il punto cruciale di questo innovativo approccio al trasporto spaziale, è che bisogna partire dal presupposto che la navicella, di per sé, non può viaggiare più veloce della luce. Ciò che invece potrebbe viaggiare più veloce della luce è lo spazio-tempo, anche perché non esiste alcuna legge della fisica che afferma il contrario.

Secondo Erin MacDonald, un’astrofisica e consulente scientifico della fiction Star Trek, si dovrebbe costruire attorno alla navicella una bolla spazio-temporale, in grado di superare la velocità della luce. È come guidare una macchina da corsa sopra un treno; un osservatore in piedi vicino ai binari vedrà la macchina viaggiare più velocemente rispetto alla sua velocità massima.

Dalla Relatività Generale sappiamo che l’Universo è come un foglio piatto di spazio-tempo che viene deformato da ogni oggetto dotato di massa. La massa si comporta con lo spazio-tempo come una palla da bowling che abbassa il trampolino su cui si trova. Questa distorsione dello spazio-tempo è ciò che noi conosciamo come gravità.

Il warp drive di Alcubierre sfrutta lo stesso concetto. La bolla posta intorno alla navicella è un’area dello spazio-tempo che genera una contrazione dello spazio davanti al veicolo e un’espansione dello spazio dietro lo stesso veicolo. Come con la gravità, è possibile creare questa distorsione utilizzando una massa enorme. In alternativa, grazie all’equazione di Einstein E=mc^2, si può utilizzare anche una grande quantità di energia.

Dentro la bolla, lo spazio-tempo è completamente piatto; questo vuol dire che i viaggiatori spaziali non potranno notare alcun effetto relativistico strano. Il risultato è che la bolla dello spazio-tempo viene lanciata nell’Universo e i viaggiatori siedono comodamente nella loro navicella e il tachimetro segna sempre la stessa velocità.

Sfortunatamente, è molto difficile riuscire a realizzare il warp drive. Josè Natario, Professore Associato di Matematica all’Instituto Superior Tecnico dell’Università di Lisbona, afferma che è necessaria una quantità di energia superiore a quella generata dal Sole o da qualunque altra Galassia. Il problema inoltre è che tale energia è anche negativa.

Ma cosa si intende per energia negativa? Un modo per comprendere l’energia negativa è quella di considerare una particella con massa negativa. Una particella del genere interagirebbe con la gravità esattamente all’opposto di come si comporterebbe una particella con massa positiva. Invece di essere attratta da un pianeta o da una stella, queste particelle verrebbero respinte.

Quindi, se avessimo un elemento con massa negativa, qualunque cosa in grado di tenere compatta quella massa non potrebbe che essere un’energia negativa.

Questo problema continuerebbe a permanere anche perfezionando la teoria, perché il Prof. Natario ha dimostrato matematicamente che ogni forma di warp drive necessita di energia negativa.

Opposta è invece la posizione di Joseph Agnew, un ricercatore presso la University of Alabama, che interpreta il cammino verso il warp drive come uno dei passi che la ricerca sulla fisica fondamentale dovrebbe compiere. Secondo Agnew, la gravità, lo spazio-tempo e tutti i fenomeni scientifici connessi, potrebbero essere compresi meglio approfondendo gli studi sulle onde gravitazionali o addirittura cercando di generare delle onde gravitazionali artificiali.

Il Prof. Natario sostiene inoltre che vi sia un problema ancora più grande legato al concetto dal warp drive. Si immagini un aereo supersonico a una velocità superiore a quella del suono. Non sarà possibile sentire l’aereo finché non è passato, perché le onde sonore non riescono a tenere il passo. Il warp drive si comporterebbe allo stesso modo con le onde luminose, quindi non si avrebbe la possibilità di inviare un messaggio indirizzato al futuro.

Natario si pone il problema di come creare la geometria dello spazio-tempo deformato attorno alla navicella. Innanzitutto, si dovrebbe inviare un segnale diretto al futuro per comunicare allo spazio-tempo di deformarsi. Per andare più veloce della luce, c’è però bisogno di qualcosa che vada più veloce della luce, in modo da poter comunicare fuori dall’orizzonte.

Questi due problemi – insieme al fatto che i viaggiatori verrebbero bombardati da una radiazione a elevata energia – rappresentano i punti critici del warp drive. Secondo Natario il warp drive è assolutamente impossibile.

Agnew, come detto sopra, si dimostra più ottimista, affermando che non abbiamo elementi per dire che questa situazione non possa verificarsi tra un milione di anni. Nel dubbio, la storia insegna che è meglio sbagliare secondo un cauto, scientifico ottimismo.

Anche la D.ssa Macdonald esprime un pizzico di ottimismo. Pur trattandosi di un esperimento mentale, ciò non preclude la possibilità di importanti scoperte che potrebbero accadere e che noi adesso non possiamo prevedere.

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