I romanzi e i film di fantascienza sono pieni di idee di vasta portata, che il più delle volte fungono da trampolino di lancio per avventure dinamiche, piuttosto che un serio tentativo di prevedere le tendenze future della scienza o della tecnologia. Alcuni dei trucchi più comuni, come accelerare una navicella spaziale a velocità fantastiche in pochi secondi senza uccidere passeggeri, semplicemente non sono possibili secondo le leggi della fisica come le intendiamo noi.
Tuttavia, le stesse leggi sembrano consentire altri concetti fantascientifici apparentemente incredibili, dai wormhole agli universi paralleli. Ecco una carrellata di alcune idee fantascientifiche che potrebbero essere effettivamente messe in pratica, almeno in teoria.
wormhole:
L'idea di un wormhole - il percorso più breve nello spazio che ti permette di viaggiare tra parti distanti dell'universo quasi istantaneamente - suona come una fantasia. Ma sotto il nome più formale del ponte Einstein-Rosen, questa idea esisteva come un serio concetto teorico molto prima che gli scrittori di fantascienza la usassero.
Deriva dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein, che vede la gravità come una distorsione dello spaziotempo causata da oggetti massicci. In collaborazione con il fisico Nathan Rosen, Einstein suggerì nel 1935 che i punti di gravità estremamente forte, come i buchi neri, potevano essere direttamente collegati tra loro. È così che è nata l'idea dei wormhole.
Le forze attorno al buco nero avrebbero distrutto chiunque si fosse avvicinato, quindi l'idea di viaggiare effettivamente attraverso il wormhole non è stata presa sul serio fino agli anni '80, quando l'astrofisico Carl Sagan ha deciso che avrebbe scritto un romanzo di fantascienza.
Carl Sagan ha sfidato il collega fisico Kip Thorne a trovare un modo praticabile per percorrere istantaneamente distanze interstellari. Kip Thorne ha debitamente escogitato un modo - possibile in teoria ma altamente improbabile in pratica - per consentire agli umani di compiere viaggi interstellari, passando illesi attraverso il wormhole. Il risultato si è riflesso nel romanzo di Sagan Contact (1985), che è stato successivamente adattato in un film con Jodie Foster. Il wormhole è anche presente nel film Interstellar come un modo per viaggiare in un'altra galassia.
Sebbene sia altamente improbabile che i wormhole diventino mai il mezzo di trasporto facile e conveniente rappresentato nei film, gli scienziati hanno ora escogitato un modo più praticabile per costruire un wormhole rispetto a quanto inizialmente suggerito da Kip Thorne. È anche possibile che, se esistono già wormhole nell'universo, potrebbero essere identificati con la prossima generazione di rivelatori di onde gravitazionali.
Unità di curvatura:
Un prerequisito importante per la maggior parte delle storie di avventure spaziali è la capacità di andare dal punto A al punto B molto più velocemente di quanto possiamo fare oggi. A parte i wormhole, ci sono diversi ostacoli per raggiungere questo obiettivo con una normale astronave. Ci vuole un'enorme quantità di carburante, un effetto di accelerazione devastante e il fatto che ci sia un limite di velocità rigorosamente imposto nell'universo.
Questa è la velocità con cui viaggia la luce - esattamente un anno luce all'anno, che in un contesto cosmico non è affatto così veloce (per un osservatore esterno). Proxima Centauri, la seconda stella più grande della Terra, dista 4,2 anni luce dal Sole e il centro della galassia è distante 27.000 anni luce.
Fortunatamente, c'è una scappatoia nel limite di velocità spaziale: determina solo la velocità massima alla quale possiamo viaggiare nello spazio. Come ha spiegato Einstein, lo spazio stesso può essere distorto, quindi è possibile manipolare lo spazio intorno alla nave in modo da violare il limite di velocità. La navicella si sposterà ancora nello spazio circostante a una velocità inferiore a quella della luce, ma lo spazio stesso si sposterà più velocemente di questa velocità.
Questo è ciò che avevano in mente gli autori di Star Trek quando hanno ideato il concetto di "motore a curvatura" negli anni '60. Ma per loro era solo una frase dal suono plausibile, non fisica reale.
Non è stato fino al 1994 che il teorico Miguel Alcubierre ha trovato una soluzione alle equazioni di Einstein che ha prodotto un vero e proprio effetto di curvatura, restringendo lo spazio davanti alla navicella ed espandendolo nella parte posteriore. La soluzione di Miguel Alcubierre non è stata meno ingegnosa del wormhole attraversabile di Kip Thorne e gli scienziati stanno cercando di migliorarlo nella speranza che un giorno diventi pratico.
Viaggio nel tempo:
Il concetto di macchina del tempo è uno dei grandi trucchi della trama fantascientifica che consente ai personaggi di tornare indietro e cambiare il corso di una storia, nel bene e nel male. Ma questo solleva inevitabilmente dei paradossi logici. Ad esempio, in Ritorno al futuro, Doc avrebbe costruito la sua macchina del tempo se il futuro Marty non fosse andato a trovarlo usando la stessa macchina? È a causa di questi paradossi che molte persone credono che il viaggio nel tempo nel mondo reale sia impossibile - eppure, secondo le leggi della fisica, è davvero possibile.
Come per i wormhole e le curvature nello spazio, la fisica che ci dice che puoi viaggiare nel tempo deriva dalla teoria della relatività generale di Einstein. Considera lo spazio e il tempo come parte dello stesso continuum spazio-temporale, e i due sono indissolubilmente legati.
Proprio come parliamo di distorcere lo spazio con un wormhole o un motore di curvatura, anche il tempo può essere distorto. A volte può essere così distorto da piegarsi da solo, ciò che gli scienziati chiamano una "curva del tempo chiusa", sebbene possa essere altrettanto accuratamente definita una macchina del tempo.
Un progetto concettuale di una tale macchina del tempo è stato pubblicato nel 1974 dal fisico Frank Tipler. Chiamato cilindro Tipler, la macchina deve essere grande - lunga almeno 97 chilometri - ed estremamente densa, con una massa totale paragonabile a quella del sole.
Per far funzionare un cilindro come una macchina del tempo, deve ruotare abbastanza velocemente da distorcere lo spaziotempo fino al punto in cui il tempo collassa su se stesso: l'"effetto trascina e rilascia".
Teletrasporto:
Un tipico esempio di teletrasporto fantascientifico è il teletrasporto di Star Trek, che, come suggerisce il nome, è rappresentato semplicemente come un modo conveniente per viaggiare da un luogo all'altro.
Ma il teletrasporto è completamente diverso dagli altri mezzi di trasporto: invece del viaggiatore che si sposta nello spazio dal punto di partenza alla destinazione, il teletrasporto si traduce in una copia esatta a destinazione, mentre l'originale viene distrutto. Secondo IBM, da questo punto di vista - ea livello di particelle subatomiche, non di persone - il teletrasporto è infatti possibile.
Il vero processo si chiama teletrasporto quantistico. Questo processo copia l'esatto stato quantistico di una particella, come un fotone, in un'altra, che può essere a centinaia o migliaia di chilometri di distanza.
Il teletrasporto quantistico distrugge lo stato quantico del primo fotone, quindi sembra davvero che il fotone sia stato trasportato magicamente da un luogo all'altro. Il trucco si basa su ciò che Einstein chiamava "azione spettrale a distanza", ma più formalmente è noto come entanglement quantistico.
Se il fotone da "teletrasportare" entra in contatto con uno della coppia di fotoni entangled e la misura dello stato risultante viene inviata al lato ricevente, dove si trova l'altro fotone entangled, allora l'ultimo fotone entra nello stesso stato come fotone teletrasportato.
Questo è un processo complesso, anche per un singolo fotone, e non può essere scalato al sistema di trasporto istantaneo mostrato in Star Trek. Tuttavia, il teletrasporto quantistico ha importanti applicazioni nel mondo reale, come le comunicazioni a prova di manomissione e l'informatica quantistica ultraveloce.
Universi paralleli:
L'universo è tutto ciò che vediamo con i telescopi più potenti: tutti i miliardi di galassie che si espandono nel Big Bang. Ma è tutto qui?
La teoria dice che forse no: potrebbe esserci un intero multiverso di universi. L'idea di "universi paralleli" è un altro tema familiare di fantascienza, ma quando vengono rappresentati sullo schermo, di solito differiscono dal nostro universo solo in piccoli dettagli.
Ma la realtà può essere molto più strana quando i parametri di base della fisica in un universo parallelo, come la forza di gravità o le forze nucleari, sono diversi dai nostri. Una rappresentazione classica di un universo completamente diverso di questo tipo e delle creature che vi abitano è il romanzo di Isaac Asimov "Gli dei stessi", o meglio la sua seconda parte.
La chiave per la comprensione moderna degli universi paralleli è il concetto di "inflazione perpetua". Raffigura il tessuto infinito dello spazio in uno stato di espansione continua e incredibilmente rapida. Di tanto in tanto, un punto localizzato in questo spazio - il Big Bang autosufficiente - cade fuori dall'espansione generale e inizia a crescere a un ritmo più moderato, consentendo la formazione di oggetti materiali come stelle e galassie al suo interno. Secondo questa teoria, il nostro universo è una di queste aree, ma potrebbero esserci innumerevoli altri universi.
2021-10-12 05:21:24
Autore: Vitalii Babkin