Il “motore a curvatura” di Star Trek è possibile?

Uno dei dispositivi chiave della trama in quasi ogni episodio e film di “ Star Trek ” è la capacità delle astronavi di viaggiare alla velocità della luce e oltre. Ciò avviene grazie a un sistema di propulsione noto come warp drive . Suona “fantascientifico” e lo è: la propulsione a curvatura in realtà non esiste. Tuttavia, in teoria, una qualche versione di questo sistema di propulsione potrebbe essere creata dall’idea, tenendo presente le possibilità reali (ed economiche):

 

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Forse il motivo principale per cui il motore a curvatura sembra essere possibile è che non è stato ancora smentito. Quindi, ci può essere speranza per un futuro con viaggi FTL ( più veloci della luce ), ma non presto. Nella fantascienza, la propulsione a curvatura è ciò che consente alle navi di attraversare lo spazio muovendosi più velocemente della velocità della luce. Questo è un dettaglio importante, poiché la velocità della luce è il limite di velocità cosmico, la massima legge e barriera del traffico dell’universo. Per quanto ne sappiamo, niente può muoversi più velocemente della luce. Secondo le teorie di Einstein sulla relatività , ci vuole una quantità infinita di energia per accelerare un oggetto con massa fino alla velocità della luce . (Il motivo per cui la luce stessa non è influenzata da questo fatto è che i fotoni – le particelle di luce – non hanno massa.) Di conseguenza, sembrerebbe che avere una navicella spaziale che viaggia alla (o supera) la velocità di la luce è semplicemente impossibile. Warp Drive contro wormhole:

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I wormhole fanno spesso parte della conversazione sui viaggi spaziali attraverso l’universo. Tuttavia, viaggiare attraverso wormhole sarebbe nettamente diverso dall’utilizzo del motore a curvatura. Mentre la propulsione a curvatura implica lo spostamento a una certa velocità, i wormhole sono strutture teoriche che consentono alle astronavi di viaggiare da un punto a un altro scavando tunnel nell’iperspazio. In effetti, consentirebbero alle navi di prendere una scorciatoia poiché tecnicamente rimangono vincolate al normale spazio-tempo. Un sottoprodotto positivo di ciò è che l’astronave può evitare effetti indesiderati come la dilatazione del tempo e le reazioni all’accelerazione massiccia sul corpo umano. Ma la domanda delle domande è: è possibile il Warp Drive? Ecco quel che sabbiamo:

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La nostra attuale comprensione della fisica e del modo in cui la luce viaggia esclude che gli oggetti raggiungano una velocità maggiore della velocità della luce, ma non esclude la possibilità che lo spazio stesso viaggi a tale velocità o oltre. In effetti, alcune persone che hanno esaminato il problema affermano che nell’universo primordiale lo spazio-tempo si espanse a velocità superluminale, anche se solo per un intervallo molto breve. Se queste ipotesi si dimostrassero vere, un motore a curvatura potrebbe sfruttare questa scappatoia, lasciandosi alle spalle il problema della propulsione degli oggetti e affidando invece agli scienziati la questione di come generare l’enorme energia necessaria per spostare lo spazio-tempo.

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Se gli scienziati adottano questo approccio, il motore a curvatura può essere pensato in questo modo: un motore a curvatura è ciò che crea l’immensa quantità di energia che contrae lo spazio-tempo davanti all’astronave mentre espande allo stesso tempo lo spazio-tempo nella parte posteriore, creando una bolla di curvatura. Ciò farebbe precipitare lo spazio-tempo dalla bolla: la nave rimane ferma nella sua area locale mentre l’ordito procede verso una nuova destinazione con progressione superluminale. Alla fine del XX secolo, lo scienziato messicano Miguel Alcubierre ha dimostrato che la propulsione a curvatura era, in effetti, coerente con le leggi che governano l’universo. Motivato dalla sua passione per il rivoluzionario pilota della trama di Gene Roddenberry, il design dell’astronave di Alcubierre, noto come unità Alcubierre, cavalca “un’onda” dello spazio-tempo, proprio come un surfista cavalca un’onda sull’oceano. Sfide di Warp Drive: Nonostante la prova di Alcubierre e il fatto che non c’è nulla nella nostra attuale comprensione della fisica teorica che proibisca lo sviluppo di una propulsione a curvatura, l’idea nel suo complesso è ancora nel regno della speculazione. La nostra tecnologia attuale non è ancora del tutto disponibile e, sebbene le persone stiano lavorando su modi per realizzare questa imponente impresa di viaggi spaziali, ci sono ancora molti problemi da risolvere.

Messa negativa
La creazione e il movimento di una bolla di curvatura richiedono che lo spazio di fronte ad essa si annulli, mentre lo spazio sul retro deve crescere rapidamente. Questo spazio annichilito è ciò che viene definito massa negativa o energia negativa, un tipo di materia altamente teorico che non è stato ancora “trovato”. Detto questo, tre teorie ci hanno avvicinato alla realtà della massa negativa. Ad esempio, l’effetto Casimir delinea una configurazione in cui due specchi paralleli sono posizionati nel vuoto. Quando vengono spostati estremamente vicini l’uno all’altro, sembra che l’energia tra di loro sia inferiore a quella che li circonda, creando così energia negativa, anche se solo in quantità minuscole.

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Nel 2016, gli scienziati del LIGO (il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) hanno dimostrato che lo spazio-tempo può “deformarsi” e piegarsi in presenza di enormi campi gravitazionali. E a partire dal 2018, gli scienziati dell’Università di Rochester hanno utilizzato i laser per dimostrare un’altra possibilità per la creazione di massa negativa. Anche se queste scoperte stanno avvicinando l’umanità a un motore a curvatura funzionante, queste minuscole quantità di massa negativa sono molto lontane dall’entità della densità di energia negativa che sarebbe necessaria per viaggiare 200 volte FTL (la velocità necessaria per raggiungere la stella più vicina in un ragionevole lasso di tempo).

Quantità di energia
Con il progetto di Alcubierre nel 1994 e altri, sembrava che l’enorme quantità di energia richiesta per creare la necessaria espansione e contrazione dello spazio-tempo avrebbe superato la produzione del sole durante i suoi 10 miliardi di anni di vita. Tuttavia, ulteriori ricerche sono state in grado di ridurre la quantità di energia negativa necessaria a quella di un pianeta gigante gassoso, il che, sebbene sia un miglioramento, è ancora una sfida da proporre. Una teoria per risolvere questo ostacolo è estrarre l’enorme quantità di energia creata dalle annichilazioni materia-antimateria – esplosioni delle stesse particelle con cariche opposte – e usarla nel “nucleo di curvatura” della nave. Come sarebbe viaggiare con Warp Drive:

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Anche se gli scienziati riuscissero a piegare lo spazio-tempo attorno a una data astronave, ciò porterebbe solo a ulteriori domande sui viaggi nello spazio. Gli scienziati teorizzano che, insieme al viaggio interstellare, una bolla di curvatura potrebbe raccogliere un gran numero di particelle, che potrebbero causare enormi esplosioni all’arrivo. Altre possibili questioni connesse a questo sono la questione di come navigare nell’intera bolla di curvatura e la questione di come i viaggiatori comunicherebbero con la Terra. Conclusioni (per ora):

Tecnicamente, siamo ancora molto lontani dalla propulsione a curvatura e dai viaggi interstellari, ma con il progresso della tecnologia e la spinta verso l’innovazione, le risposte saranno più vicine che mai. Persone come Elon Musk e Jeff Bezos che aspirano a renderci una civiltà spaziale sono gli stimoli necessari per decifrare il codice della propulsione a curvatura. Per la prima volta da decenni, c’è un’eccitazione simile al rock and roll per il volo spaziale, e questo tipo di entusiasmo è un altro tassello essenziale nella ricerca per esplorare l’universo. A tal proposito, riportiamo qui sotto il link ad un video diffuso su YouTube dall’astrofisico italiano Amedeo Balbi:

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