Warp Drive. When?

Per alcuni la fantascienza è immaginazione, frutto di una finzione scientifica. Per altri è solo letteratura fantasiosa.

A me piace definire la fantascienza come l’impatto che possono avere le ricadute tecnologiche su “plausibili” teorie scientifiche sulla società futura.

Questa introduzione era doverosa per parlare di quella che è l’attuale sfida scientifica più affascinante per una possibile ricaduta tecnologica: i viaggi superluminali.

In questo ultimo periodo ne stanno parlando in molti. Mi riferisco alla propulsione a curvatura: Warp Drive.
Un ipotetico motore che ci farebbe viaggiare senza accorgercene da una parte all’altra dell’universo ad una velocità sicuramente superiore alla velocità della luce.
Fantascienza?

A svegliare l’entusiasmo di questo sogno è stata la recente notizia che gli scienziati della NASA hanno cominciato i lavori per la realizzazione del motore a curvatura.
Se poi il Dott. Harold White, che dirige il gruppo di ricerca per il progetto della propulsione (Advanced Propulsion Team) afferma che “forse realizzare ciò che abbiamo visto in Star Trek nell’arco di pochi decenni non è una possibilità così remota”, la cosa genera interesse ed anche una certa aspettativa.
Aspettativa concreta o solo un sogno? Lo scopriremo insieme.

Bene, allora cominciamo a domandarci come stanno le cose. E quando sarà disponibile questo propulsore.
La materia è complessa e la racconto come l’ho capita.

Tutto inizia, come sappiamo, da un dato di fatto: nulla può superare la velocità della luce. Ce lo ha spiegato Einstein ed è stato verificato da numerosi esperimenti.
D’altra parte la famosa formuletta di Einstein

ci dice che la massa relativistica “m” tende a zero per una velocità “v” tendente alla velocità della luce “c” , dove “γ” è il fattore di correzione di Lorenz per una massa “m₀” non a riposo. (Se non siete convinti risolvete l’equazione in funzione della massa e poi mettete v=c, la radice quadrata va a zero che moltiplicato per qualunque valore di E (energia) è uguale a zero)

Per dirla in parole comprensibili a tutti, questo principio è una conseguenza della teoria della relatività che ci diche che le particelle dotate di massa NON possono raggiungere la velocità della luce. I fotoni, i quanti della luce, viaggiano a quella velocità proprio perché sono privi di massa.

Insomma un bel guaio se vogliamo viaggiare nello spazio.
La stella più vicina, Proxima Centauri, si trova a 4,23 anni luce, ossia una sciocchezza come 40 mila miliardi di chilometri. Ma ci vogliono pur sempre 4,23 anni viaggiando alla velocità della luce. Senza considerare che un solo viaggetto di andata e ritorno ci riporterebbe indietro vecchi di 8 anni.

Ora, dato che una galassia ha un diametro medio di alcune decine di migliaia di anni-luce, risulta subito chiaro che raggiungere una stella movendosi nello spazio a velocità normale è un’impresa a dir poco ardua.

Ed ecco l’idea.
La relatività generale einsteiniana ha due «possibilità» che potrebbero consentire di viaggiare rapidamente attraverso lo spazio tempo: uno sono i cunicoli o varchi spazio-temporali (una sorta di galleria gravitazionale che mette a contatto punti lontani del nostro universo), l’altro è la curvatura dello spazio.

Se una massa (astronave) non può viaggiare ad una velocità superiore della luce nello spazio-tempo e non si vuole correre il rischio di finire dentro un punto di discontinuità nello spazio, allora non ci rimane che curvare lo spazio.
In pratica non sarà l’astronave stellare che si muove ma lo spazio circostante permettendo all’astronave di viaggiare a velocità superiori della luce senza contraddire i principi della relatività generale. Infatti lo spazio non ha massa, e sappiamo anche che lo spazio è flessibile.

Esempio banale. Ammettiamo che si voglia percorrere con una automobile gli 880 chilometri da Bari fino a Milano in una ora con la velocità massima imposta dai limiti di velocità. L’impresa è chiaramente impossibile.
Diversamente sarebbe se l’autostrada (spazio) si accorciasse notevolmente davanti l’automobile nel percorrerla, per espandersi poi dietro l’automobile stessa.

Il motore a curvatura agirebbe in modo analogo curvando lo spazio attorno alla navicella spaziale in modo da diminuire la distanza esistente fra il punto di partenza e il punto d’arrivo. Ciò avverrebbe creando una distorsione locale dello spazio-tempo, che produrrà un’espansione dietro la navicella spaziale e un’opposta contrazione davanti ad essa.
I diversi gradi di curvatura , in pratica assimilabili a diverse velocità, vengono indicati utilizzando una “Scala di Curvatura” che va da 1 a 10 . Il valore 1 e’ in pratica uguale alla velocità della luce, mentre il valore 10 (punti di partenza e d’arrivo coincidenti) e’ solo teorico, in quanto il suo raggiungimento richiederebbe una dose infinita di potenza, oltre a portare ad occupare contemporaneamente TUTTI i punti dello spazio.

In pratica durante i viaggi a curvatura, la navicella abbandona lo spazio normale e si trasferisce in una sorta di “spazio curvo”, denominato Subspazio, riconoscibile perché le stelle al suo interno non appaiono più come dei punti luminosi, bensì assumono la caratteristica forma di “striscia luminosa”.

Con il motore a curvature si potrebbe arrivare ad Alpha Centaury in sole due settimane, nonostante il sistema si trovi a 4,3 anni luce di distanza.

Bene, a questo punto ci poniamo altre due domande: quali considerazioni matematiche confortano la ipotesi del motore a curvatura e quanta energia è necessaria fornire alla navicella.

Il professor Harold White della NASA è partito dall’equazione formulata nel 1994 dal fisico messicano Miguel Alcubierre che ipotizzava appunto l’idea di “piegare lo spazio-tempo” per rendere possibile il superamento della velocità della luce.

L’equazione (che riporto solo per curiosità) secondo Alcubierre descrive (non chiedetemi come) un metodo di stretching dello spazio in una onda che avrebbe in teoria fatto sì che il tessuto dello spazio in vista di un veicolo spaziale si sarebbe contratto e lo spazio dietro si sarebbe espanso.
La navicella spaziale dovrebbe, così, cavalcare questa onda all’interno di una regione conosciuta come una “bolla di curvatura“.

La navicella, quindi, secondo l’equazione, non si muoverebbe all’interno di questa bolla, ma viene trascinata dalla regione che si muove.
Cosa più importante è che per gli occupanti della navicella il loro tempo non sarebbe dilatato, per cui potrebbero andare verso la stella di destinazione e fare ritorno sulla Terra senza subire altro sfasamento cronologico, quello causato dalle fasi del viaggio compiute con una propulsione tradizionale al di sotto della velocità della luce.

Questo metodo di viaggio non implica che la navicella si muovi più velocemente della luce in senso locale, è solo “più veloce della luce”, nel senso che, grazie alla contrazione dello spazio antistante, la navicella potrebbe raggiungere la sua destinazione più velocemente di un fascio di luce costretto a viaggiare fuori della bolla di curvatura.

Ovviamente questa ipotetica macchina a curvatura necessita di energia.
Quale e quanta?

Questo lo vediamo nel prossimo post, giusto per farvi rilassare un po’.

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