L'essere umano è sempre spinto dalla curiosità per l'ignoto, dispone anche di un neurotrasmettitore speciale: la dopamina, che funge da motivatore chimico per ottenere informazioni. Il cervello ha costantemente bisogno di un flusso di nuovi dati e, anche se tali informazioni non sono necessarie per la sopravvivenza, è un meccanismo che esiste e non ha senso non sfruttarlo.
Nell'articolo qui sotto, vorrei riassumere dei modi sci-fi per viaggiare verso lontane stelle e galassie, attualmente disponibili all'interno delle teorie e ipotesi scientifiche.
Di fronte al cosmo, la maggior parte delle faccende umane appare insignificante, persino banale. Carl Sagan, 1980.
Ogni persona, almeno una volta nella vita, ha alzato lo sguardo verso l'alto, in una calda serata estiva, osservando le stelle. La profondità del cosmo attrae e suscita reverenza, per alcuni solo per un momento, per altri per tutta la vita.
Cosa c'è là fuori? C'è vita? E quali meraviglie potrebbero trovarsi in questi innumerevoli mondi?
Certo, l'unico modo per andare là e scoprirlo è spostarsi attraverso lo spazio-tempo verso quelle lontane stelle, pianeti, nebulose e persino GALASSIE.
Purtroppo, il tempo non è quello giusto. L'unico punto che le nostre tecnologie di movimento hanno raggiunto è poco oltre i confini del sistema solare, grazie ai sonde automatiche del progetto "Voyager", dai quali è stata lanciata nel 1977!
Ma per parlare seriamente di altri mondi, abbiamo bisogno di una velocità almeno pari a quella della luce, e idealmente – superluminale.
Cosa lo impedisce?
Qui è semplice: sono solo le leggi della fisica, quelle fondamentali.
La legge di causalità
Il concetto è che un effetto non può precedere una causa. Nessuno ha mai visto, ad esempio, una papera cadere morta prima che un cacciatore spari. A velocità che superano C, la sequenza degli eventi diventa inversa e la pellicola del tempo viene riavvolta. Questo è dimostrabile con il seguente ragionamento semplice.
Immagina di essere su una navetta spaziale che viaggia più veloce della luce. Allora, gradualmente inseguiremmo la luce emessa da una fonte in momenti sempre più remoti. Prima raggiungeremmo i fotoni emessi, diciamo, ieri, poi quelli emessi l'altro ieri, poi una settimana, un mese, un anno fa e così via. Se la fonte di luce fosse uno specchio che riflette la vita, vedremmo prima gli eventi di ieri, poi quelli dell'altro ieri e così via. Potremmo vedere, ad esempio, un anziano che si trasforma gradualmente in un uomo di mezza età, poi in un giovane, in un adolescente, in un bambino… Questo significa che il tempo si sarebbe capovolto, ci saremmo mossi dal presente al passato. Le cause e gli effetti si invertirebbero.
Le limitazioni del vecchio Albert
Oltre al problema della causalità, la natura ha posto condizioni ancora più severe: è impossibile muoversi non solo a velocità superluminale, ma anche alla velocità della luce, che può essere solo avvicinata. Dalla teoria della relatività, si evince che con l'aumento della velocità ci sono tre circostanze che si verificano quando si muovono: aumenta la massa dell'oggetto in movimento, la sua dimensione nella direzione del movimento diminuisce e il passare del tempo rallenta su questo oggetto (dal punto di vista di un osservatore "in quiete"). A velocità comuni, queste modifiche sono trascurabili, ma man mano che ci si avvicina alla velocità della luce, diventano sempre più significative, e nel limite — a una velocità pari a C — la massa diventa infinita, l'oggetto perde completamente la dimensione nella direzione del movimento e il tempo su di esso si ferma. Pertanto, nessun corpo materiale può raggiungere la velocità della luce. Solo la luce ha questa velocità! (E anche la particella "onnipervadente" — il neutrino, che, proprio come il fotone, non può muoversi a una velocità inferiore a C.
In generale, oltre a quanto descritto sopra, ci sono molti problemi; ad esempio, a velocità vicino a quella della luce, quando un oggetto di massa 1 kg collide con un granello di sabbia, si libera un'energia tale da poter trasformare 10.000 tonnellate d'acciaio in vapore in un solo secondo. Se confrontiamo questo con la massa reale di un'astronave, la potenza dell'esplosione sarà uguale o superiore a quella dei processi nucleari che avvengono nel Sole.
Ma l'intelligente non scalerà la montagna, la aggirerà, poiché esistono delle leggi per essere violate... scherzo, non potete violare le leggi, ma la fantascienza (e la quasi-scienza) ci offre modi di movimento che permettono di eludere i principi della Relatività Ristretta.
Metodi di movimentazione superluminale nello spazio-tempo
I ponti di Einstein-Rosen, noti anche come wormhole o cunicoli, sono probabilmente i mezzi di viaggio interstellare più conosciuti — e, probabilmente, esistono realmente. La teoria generale della relatività di Albert Einstein ha previsto l'esistenza di wormhole, sebbene per ora non siano stati ancora scoperti.
, noti anche come wormholes o gallerie di verme, sono probabilmente i mezzi più noti per i viaggi interstellari — e, con ogni probabilità, esistono davvero. La teoria della relatività generale di Albert Einstein ha previsto l'esistenza delle wormholes, anche se finora non sono state trovate.
Parlando in termini semplici, il ponte di Einstein-Rosen è un tunnel nello spazio causato dalla deformazione dello spazio-tempo. Oggetti massivi come stelle o buchi neri curvano il tempo e lo spazio, proprio come una palla da bowling deforma un tappeto elastico. Un oggetto sufficientemente massivo può piegare lo spazio-tempo tanto da creare un collegamento tra due punti che, in uno stato normale, sarebbero distanti.
Immagina un foglio di carta e due punti su di esso. Devi raggiungere un punto dall'altro e, se ti muovi rigorosamente sulla superficie della carta, questo 'viaggio' richiederà del tempo. Tuttavia, se pieghi il foglio in modo che i punti coincidano e lo perfori in quel punto con una matita, utilizzando la matita come tunnel (o ponte), ridurremo significativamente la distanza tra i punti.
L'ingresso di un wormhole è spesso rappresentato come l'ingresso in un tunnel, il che ha senso considerando il nome. Ma questa è una concezione errata. Nel film "Interstellar", questo momento è rappresentato correttamente: da un punto di vista osservativo in uno spazio tridimensionale, un wormhole dovrebbe apparire come una sfera.
I wormhole sono un metodo affascinante per effettuare spostamenti interstellari, poiché non richiedono di superare la velocità della luce. La fisica ci dice che nulla può viaggiare più velocemente della luce. Ma con i wormhole è possibile coprire enormi distanze interstellari senza violare questa legge.
motore a curvatura
Il motore a curvatura, una tecnologia FTL, di cui attualmente si parla di diventare realtà. Il motore a curvatura può essere considerato il modo più realistico di muoversi oltre la velocità della luce tra tutti quelli conosciuti, anche se rimane attualmente solo una formula su carta. Si tratta del .
Il principio di funzionamento deriva dal modo di aggirare la Teoria della Relatività Speciale, che postula che nulla nello spazio possa muoversi più velocemente della luce. Il "sentiero" è che tale postulato non si applica allo spazio stesso, che può essere compresso e allungato da vari fattori, come un campo gravitazionale; il motore Warp comprime lo spazio davanti alla nave e lo espande dietro di essa, trasportando una bolla di spazio normale insieme alla nave in avanti.
Nell'universo di Star Trek, tali motori raggiungono velocità piuttosto modeste secondo gli standard della fantascienza — le traversate delle navi della Flotta Stellare sono state limitate a un solo settore della galassia vicino al Sistema Solare (~1500 anni luce), richiedendo anni e lasciando molte aree bianche e inesplorate.
Iperspazio
Recentemente sono emersi dati sperimentali dettagliati dal satellite WMAP sulle inhomogeneità della temperatura della radiazione cosmica di fondo, che è uno dei principali oggetti di studio nella comprensione del nostro universo. Nell'analisi di questi dati è stata scoperta una grande anomalia nella distribuzione angolare delle fluttuazioni della radiazione cosmica a basse armoniche. Una delle spiegazioni di questo fenomeno è la teoria secondo cui la topologia del nostro universo è diversa da quella di un piano tridimensionale o di una sfera. Considerando la topologia del nostro universo come un dodecaedro, i calcoli teorici si avvicinano ai dati sperimentali.
«Una topologia tridimensionale complessa e piatta può essere costruita solo sulla base di cubi, parallelepipedi e prismi esagonali. Nel caso di uno spazio curvo, tale proprietà è presente in una classe più ampia di figure. I spettri angolari ottenuti nell'esperimento WMAP si accordano meglio con un modello dell'Universo a forma di dodecaedro.» Michail Prokhorov, dottore in fisica e matematica, ricercatore principale del Dipartimento di Astrofisica Relativistica dell'Istituto Astronomico Statale Sternberg.
Pertanto, la possibilità dell'esistenza di un iperspazio dell'Universo, in cui è presente il nostro universo limitato, è indicata da teorie basate su dati pratici sulla radiazione cosmica di fondo. Tuttavia, anche se l'iperspazio esiste, è necessario un motore speciale per muoversi in quello spazio.
Immaginate di trovarvi di fronte a una valle e di dover raggiungere un punto oltre di essa. Poiché potete muovervi solo su una superficie piana (in uno spazio 2D), dovrete aggirare l'ostacolo oppure scendere nella valle, attraversarla e poi risalire. Ma se avete a disposizione un aereo che può muoversi nello spazio 3D, arriverete dove vi serve in linea retta.
In sostanza, l'iperspazio ha una metrica diversa rispetto allo spazio tridimensionale normale e il movimento al suo interno è simile a quello che avviene in un wormhole, solo che i tunnel possono collegare non un solo punto, ma subito più punti che sfociano nello spazio tridimensionale comune. Inoltre, il movimento nell'iperspazio apparirà visivamente diverso rispetto a quello in un wormhole (contrariamente alle illustrazioni comuni), poiché la struttura tridimensionale dell'universo "avvolgerà" il viaggiatore all'interno del percorso iperspaziale. Penso che se qualcosa del genere fosse possibile, sarebbe uno spettacolo davvero affascinante — stelle visibili, nebulose o interi clusti galattici — che si espandono lentamente e si allungano, cambiando la palette di colori durante lo spostamento verso la zona rossa cosmologica (?).
A mio parere, l'idea del viaggio iperspaziale è stata ben adattata nel film 'Contact' del 1997 (basato sul romanzo di Carl Sagan, il film ha ricevuto il premio Hugo, posizionandosi al secondo posto nella lista dei film di fantascienza più scientificamente accurati secondo la NASA). In esso, un impianto, i cui progetti sono stati ricevuti tramite un segnale da una civiltà extraterrestre captato dalla protagonista del film, creava manipolazioni con energia esotica e di conseguenza 'trasportava' la cabina di un essere umano attraverso lo spazio interno di una sfera. A quanto pare, la cabina veniva risucchiata nello spazio iperspaziale, in un 'tunnel' già creato. Sembrerebbe che ci siano innumerevoli di questi tunnel in tutta la galassia e tutti creati da una civiltà più antica. Questo è quanto riferito da un rappresentante della razza il cui segnale è stato captato dalla protagonista del film. Queste sono le cose, ragazzi. Personalmente, ho messo questo film nella mia lista dei preferiti. Ma come dimostra la pratica, a non tutti piace.
Teletrasporto immateriale
Sappiamo che la spiegazione più comune del teletrasporto è lo spostamento istantaneo di un oggetto materiale nello spazio a qualsiasi distanza.
In questo contesto si può parlare di wormhole, ma ne abbiamo già discusso, quindi parliamo di un modo sostanzialmente diverso.
Ci interessa la teletrasporto di informazioni sulla materia, fino a una scansione quantistica dello stato.
Il processo è approssimativamente il seguente: il tuo corpo viene posizionato in un'installazione nel punto A, che ti scansiona fino alle particelle subatomiche e al loro stato quantistico, e poi digitalizza la tua copia. Successivamente, lo stato quantistico viene trasmesso come un'unica corrente attraverso canali di comunicazione standard. Ma qui c'è un problema: c'è un divieto di trasmissione di dati superluminali, secondo la SRT; dall'altra parte, se la scienza dimostra l'esistenza di particelle ipotetiche con massa a riposo negativa o immaginaria, come i tachioni, si potrebbe trasmettere informazioni sugli oggetti a velocità superiori a quella della luce. E forse anche tramite onde gravitazionali (?). Dopodiché, al punto B, la persona viene ricreata a livello quantistico e voilà — è già a destinazione. Evito di discutere il concetto di "anima", distrutta nell'installazione A, poiché sono ateo e non lo prendo in considerazione (scusa).
Questo metodo è vantaggioso perché per la teletrasportazione quantistica di un oggetto materiale non è necessario utilizzare la distorsione dello spazio-tempo e spendere enormi quantità di energia. Certo, il problema è la consegna iniziale dell'installazione stessa, che riprodurrà l'oggetto nel punto B. Ma può essere consegnata anche in modi più lunghi, senza limitarsi a una o più vite umane.
Azzeramento della massa
Tutti i veicoli spaziali dell'universo di Mass Effect utilizzano in un modo o nell'altro l'Elemento Zero, che genera l'Indicazione dell'Effetto Massa, riducendo la massa degli oggetti circostanti o aumentandola. In questo modo, riuscendo a piegare la Teoria della Relatività e a superare la velocità della luce.
I viaggi comuni tra pianeti e stelle vicine vengono effettuati tramite motori FTL, capaci solo di ridurre la massa dell'astronave. Per i voli interstellari su lunghe distanze si utilizzano i Mass Relay — enormi stazioni costruite attorno a nuclei densi composti dall'elemento zero. I relay sono generalmente collegati a uno o più altri relay e possono creare un corridoio in cui la massa scompare praticamente, trasportando istantaneamente l'astronave per migliaia di anni luce.
Curve temporali chiuse
L'ultima forma di viaggio superluminale che esamineremo sembra, a prima vista, la meno scientifica.
Per 55 anni, la serie 'Doctor Who' ha raccontato le avventure nel tempo e nello spazio del Dottore e dei suoi/che suoi compagni umani. Quali mezzi di trasporto usavano? Una grande cabina blu, nota come TARDIS (sigla di Time and Relative Dimension in Space), che può portarli ovunque e in qualsiasi momento desiderino.
Costruiti (o, per meglio dire, coltivati) da un'antica razza di 'Signori del Tempo', i TARDIS sono più magici della tecnologia di 'Mass Effect'. Come spiegava lo stesso Dottore, il suo veicolo è una 'strana e pacchiana figura temporale'. Sembra che ci sia qualche ritardo quando ci si sposta nel TARDIS, cioè è più simile a un iperpropulsore che a un teletrasportatore. Ma, in sostanza, il TARDIS scompare qui, vola attraverso un 'vortice temporale' e appare là. Questo è tutto quello che devi davvero sapere.
O no? Si scopre che il TARDIS ha anche una base teorica più solida rispetto all'iperspazio.
Nel 2013, i fisici Benjamin K. Tippett e David Tsang hanno pubblicato un documento che proponeva le basi teoriche per creare una vera macchina del tempo, ovvero un modo per viaggiare nel proprio passato. L'articolo si intitolava «Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime» (dai un'occhiata all'abbreviazione).
Tippett e Tsang descrivono un viaggiatore del tempo che si trova in una bolla di spazio-tempo, che entra in (essenzialmente, la stessa del ponte di Einstein-Rosen). All'interno di questa curva, un viaggiatore può andare ovunque sulla propria linea temporale, mentre all'interno della bolla il tempo sembra scorrere normalmente.
Due fisici hanno anche ipotizzato che le curve simili al tempo possano essere separate e collegate, aprendo la possibilità di viaggiare non solo sulla propria linea temporale, ma ovunque nel tempo e nello spazio.
Beh, questo è tutto ciò che sono riuscito a offrirti.
Sicuramente ho trascurato qualcosa o addirittura esagerato nell'area del fantasy. Quindi aspetto nei commenti le tue versioni.
Fonte: habr.com
