L'essere umano è sempre spinto dalla curiosità verso l'ignoto; ha anche un neurotrasmettitore speciale - la dopamina, che funge da motivatore chimico per l'acquisizione di informazioni. Il cervello ha costantemente bisogno di un flusso di nuovi dati e, anche se queste informazioni non servono per la sopravvivenza, così è andata e sarebbe un peccato non approfittarne.
Nell'articolo qui sotto, vorrei riassumere i metodi scientifico-fantastici per viaggiare verso lontane stelle e galassie, disponibili attualmente all'interno delle teorie scientifiche e delle ipotesi.
Di fronte al cosmo, la maggior parte delle attività 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, e ha osservato le stelle. La vastità del cosmo attrae e suscita reverenza, sia per qualcuno che rimane affascinato solo per un attimo, sia per chi invece è colpito per tutta la vita.
Cosa c'è là fuori? C'è vita? E quali meraviglie possono trovarsi in questi innumerevoli mondi?
Certo, l'unico modo per recarsi lì e scoprirlo è quello di spostarsi attraverso lo spazio-tempo verso queste lontane stelle, pianeti, nebulose e persino – GALASSIE.
Ma ahimè – il tempo non è quello giusto. L'unico posto nel quale i nostri mezzi di trasporto sono arrivati è un po' oltre il limite del sistema solare, grazie ai sonde automatiche del progetto "Voyager" da cui è stato lanciato nel 1977!
Ma per parlare seriamente di altri mondi, abbiamo bisogno di una velocità almeno pari a quella della luce, idealmente – superiore alla luce.
Cosa lo impedisce?
La risposta è semplice: le leggi della fisica, e in particolare quelle fondamentali.
La legge di causalità
Il punto è che l'effetto non può precedere la causa. Nessuno ha mai osservato, per esempio, che una papera possa cadere morta prima che un cacciatore tiri. A velocità superiori a quella della luce, la sequenza degli eventi diventa inversa, il nastro del tempo si riavvolge. Questo si può facilmente dimostrare con il seguente semplice ragionamento.
Supponiamo di trovarci su una navicella spaziale che si muove più veloce della luce. Quindi, gradualmente raggiungeremmo la luce emessa da una sorgente in momenti sempre più precoci. Inizialmente, raggiungeremmo i fotoni emessi, diciamo, ieri; poi quelli emessi l'altro ieri, e così via: una settimana, un mese, un anno fa, e così via. Se la sorgente di luce fosse uno specchio che riflette la vita, vedremmo prima gli eventi di ieri, poi quelli dell'altro ieri, e così via. Potremmo osservare, per esempio, un anziano che lentamente si trasforma in un uomo di mezza età, poi in un giovane, in un ragazzo, in un bambino... In altre parole, il tempo si sarebbe invertito, ci muoveremmo dal presente verso il passato. Le cause e gli effetti sarebbero invertiti.
Le limitazioni del vecchio Albert
Oltre al problema della causalità, la natura ha imposto condizioni ancora più severe: è impossibile muoversi non solo a una velocità superiore a quella della luce, ma anche a una velocità pari a quella della luce — a essa si può solo avvicinarsi. Dalla teoria della relatività risulta che, al crescere della velocità del movimento, si verificano tre circostanze: aumenta la massa del corpo in movimento, diminuisce la sua dimensione nella direzione del movimento e il flusso del tempo su di esso (dal punto di vista di un osservatore esterno "fermo"). A velocità normali queste modifiche sono trascurabili, ma man mano che ci si avvicina alla velocità della luce diventano sempre più evidenti, e nel limite — alla velocità pari a C — la massa diventa infinita, l'oggetto perde completamente 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, 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 prossime a quella della luce, quando un oggetto con massa di 1 kg collide con una particella di sabbia, si libera una quantità tale di energia da consentire a 10.000 tonnellate di acciaio di essere trasformate in vapore in 1 secondo. Se si confronta questo con la massa reale di una navicella spaziale, la potenza dell'esplosione sarà pari o superiore alla potenza dei processi nucleari che avvengono nel Sole.
Ma l'intelligente non sale la montagna, l'intelligente la aggira, perché ci sono leggi apposta per essere violate... scherzo, non potete violare le leggi, ma la fantascienza (e la pseudo-scienza) ci offre modi di movimento che permettono di aggirare i principi della relatività.
Modi di spostamento superluminale nello spazio-tempo
Ponti di Einstein-Rosen
, noti anche come wormhole o cunicoli, sono probabilmente i mezzi più conosciuti per i viaggi interstellari — e, molto probabilmente, esistono davvero. La teoria della relatività generale di Albert Einstein ha previsto l'esistenza dei wormhole, anche se finora non sono stati scoperti.
In termini semplici, un ponte di Einstein-Rosen è un tunnel nello spazio causato dalla deformazione dello spazio-tempo. Oggetti massicci, come stelle o buchi neri, distorcono il tempo e lo spazio, proprio come una palla da bowling deforma un materasso. Un oggetto sufficientemente massiccio può piegare lo spazio-tempo a tal punto da creare un collegamento tra due punti, normalmente distanti.
Immaginate un foglio di carta e due punti su di esso. Dovete arrivare da un punto all'altro e, se vi muovete rigidamente sulla superficie della carta, questo "viaggio" richiederà del tempo. Tuttavia, se piegate il foglio in modo che i punti coincidano e lo perforate in quel punto con una matita, utilizzando la matita come tunnel (o ponte), ridurremo notevolmente la distanza tra i punti.
L'ingresso in un wormhole è spesso rappresentato come l'ingresso in un tunnel, il che ha senso considerando il nome. Ma questa è un'idea errata. Nel film "Interstellar" questo momento è rappresentato correttamente: dal punto di vista di un osservatore nello spazio tridimensionale, un wormhole dovrebbe apparire come una sfera.
I wormhole sono un metodo allettante per effettuare spostamenti interstellari, poiché non richiedono di superare la velocità della luce. La fisica ci dice che nulla può muoversi più veloce della luce. Ma con i wormhole è possibile percorrere enormi distanze interstellari senza violare questa legge.
Motore warp
Warp, una tecnologia FTL, che al momento ha essere realizzata. Il warp può essere considerato il modo più realistico di viaggiare oltre la velocità della luce tra quelli conosciuti. Anche se al momento rimane solo una formula su carta. Si tratta di .
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 'trucco' consiste nel fatto che questo postulato non si applica allo spazio stesso, che può essere compresso ed espanso a causa di varie forze, come il campo gravitazionale; il motore warp comprime lo spazio davanti alla nave e lo espande dietro di essa, spostando la bolla di spazio normale insieme alla nave in avanti.
Nell'universo di Star Trek, tali motori raggiungono velocità piuttosto modeste rispetto ai canoni della fantascienza - i viaggi dell'Enterprise erano limitati a un solo settore della galassia vicino al Sistema Solare (~1500 anni luce), duravano anni e lasciavano molte aree in bianco e non esplorate.
ipertesto
Recentemente sono emersi dettagli sperimentali dalla sonda spaziale WMAP sulle irregolarità della temperatura della radiazione di fondo cosmico, che è uno dei principali soggetti di osservazione nello studio del nostro universo. Nell'analizzare questi dati, è stata scoperta una grande anomalia nella distribuzione angolare delle fluttuazioni della radiazione di fondo a basse armoniche. Una delle spiegazioni di questo fenomeno è stata la teoria secondo cui la topologia del nostro universo differisce da un piano tridimensionale o da una sfera. Considerando la topologia del nostro universo come un dodecaedro, i calcoli teorici si avvicinano ai dati sperimentali.
«L'universo tridimensionale topologicamente complesso può essere costruito solo sulla base di cubi, parallelepipedi e prismi esagonali. In caso di spazio curvo, una classe di figure più ampia possiede tali proprietà. I più recenti spettri angolari ottenuti nell'esperimento WMAP concordano meglio con il modello di universo avente forma di dodecaedro.» Michail Prokhorov, dottore in scienze fisico-matematiche, ricercatore senior del dipartimento di Astrofisica Relativistica dell'Istituto Astronomico Statale di Sternberg.
Pertanto, la possibilità dell'esistenza di un iperspazio nell'universo, nel quale si trova il nostro universo limitato, è indicata da teorie basate su dati pratici sulle radiazioni cosmiche di fondo. Tuttavia, anche se l'iperspazio esiste, è necessario un motore speciale per muoversi in questo spazio.
Immagina di trovarti di fronte a una valle e di dover raggiungere un punto oltre la valle. Poiché puoi muoverti solo su una superficie piana (in uno spazio 2D), dovrai aggirare l'ostacolo oppure scendere nella valle, attraversarla e poi risalire. Ma se hai a disposizione un aereo, che può muoversi in uno spazio tridimensionale, allora arriverai dove devi andare in linea retta.
In sostanza, l'iperspazio ha una metrica diversa rispetto al normale spazio tridimensionale e muoversi al suo interno ricorda il movimento attraverso un wormhole, solo che i tunnel possono connettere non un punto, ma diversi punti, che si aprono nello spazio tridimensionale normale. Inoltre, il movimento stesso nell'iperspazio sarà visivamente diverso dal movimento in un wormhole (contrariamente alle illustrazioni comuni), poiché la struttura tridimensionale dell'universo "avvolgerà" il viaggiatore all'interno del percorso iperspaziale. Penso che, se ciò fosse possibile, lo spettacolo sarebbe davvero affascinante: stelle visibili, nebulose o interi gruppi galattici si srotolano lentamente e si allungano, cambiando la tavolozza dei colori mentre si spostano verso la zona rossa cosmologica (?).
A mio avviso, l'idea del viaggio attraverso il iperspazio è stata efficacemente trasposta nel film "Contact" del 1997 (basato sul romanzo di Carl Sagan, il film ha vinto un premio Hugo, 2° posto nella lista dei film di fantascienza più realistici secondo la NASA). In esso, un'installazione, i cui progetti sono stati ricevuti come segnale da una civiltà extraterrestre, catturato dalla protagonista del film, manipolava l'energia esotica e, come risultato, "trasportava" una cabina con una persona attraverso lo spazio interno della sfera. A quanto pare, la cabina veniva risucchiata nell'iperspazio, già all'interno di un "tunnel" creato. Sembra che questi tunnel siano numerosi in tutta la galassia e tutti siano stati creati da una civiltà più antica. Questo è secondo le parole di un rappresentante della razza il cui segnale è stato captato dalla protagonista del film. Ecco come stanno le cose, ragazzi. Personalmente, considero questo film tra i miei preferiti. Ma come dimostra la pratica, non a tutti piace.
Teletrasporto immateriale
Sappiamo che la spiegazione più comune del teletrasporto è il trasferimento istantaneo di un oggetto materiale nello spazio a una distanza arbitraria.
In questo contesto si può utilizzare anche un wormhole, ma di questo abbiamo già parlato, quindi discuteremo di un metodo sostanzialmente diverso.
Ci interessa il teletrasporto delle informazioni sulla sostanza, fino a una fotografia quantistica del suo stato.
Il processo è circa 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. Dopo di che, lo stato quantistico viene trasferito come un flusso unico attraverso i canali di comunicazione standard. Tuttavia, qui sorge un problema: esiste un divieto sulla trasmissione di dati superluminali, secondo la relatività ristretta; d'altra parte, se la scienza dimostrerà l'esistenza di particelle ipotetiche con massa a riposo negativa o immaginaria, come i tachioni, le informazioni su un oggetto potrebbero essere trasferite a una velocità superiore a quella della luce. O forse anche grazie alle onde gravitazionali (?). Successivamente, nel punto B, la persona viene ricreata a livello quantistico ed è già al punto di destinazione. Non affronto le considerazioni sulla "anima", distrutta nell'impianto A, poiché sono ateo e non prendo in considerazione tale aspetto (scusa).
Questo metodo è interessante perché per la teletrasporto quantistico di un oggetto materiale non è necessario utilizzare la curvatura dello spazio-tempo e spendere enormi quantità di energia. Certo, c'è il problema della consegna iniziale dell'impianto stesso, che riprodurrà l'oggetto nel punto B. Tuttavia, può essere consegnato anche tramite metodi più lunghi, senza limitarsi a una o più vite umane.
Annullamento della massa
Tutti i veicoli spaziali dell'universo di Mass Effect utilizzano in un modo o nell'altro l'Elemento Zero, che genera l'Effetto Massa designato, riducendo o aumentando la massa degli oggetti circostanti. In questo modo, è possibile sfidare la Teoria della Relatività e superare la velocità della luce.
Viaggi normali tra pianeti e stelle vicine avvengono tramite motori FTL, che possono solo ridurre la massa della nave. Per i voli interstellari su lunghe distanze, si utilizzano i Mass Relay, enormi stazioni costruite attorno a nuclei densi composti da elemento zero. I relay sono generalmente interconnessi con uno o più altri relay e possono creare un corridoio in cui la massa scompare effettivamente, trasferendo praticamente all'istante la nave per migliaia di anni luce.
Curve temporali chiuse
L'ultima forma di movimento superluminale che considereremo sembra, a prima vista, la meno scientifica.
Per 55 anni la serie "Doctor Who" ha raccontato le avventure del Dottore e dei suoi/ sue compagni umani nel tempo e nello spazio. Quali mezzi di trasporto utilizzavano? Grande cabina blu, conosciuta come TARDIS (inglese TARDIS - Time and Relative Dimension in Space), che può portarli ovunque e in qualsiasi momento desiderino.
Costruite (o, più precisamente, coltivate) da un'antica razza di "Signori del Tempo", le TARDIS sono più magiche della tecnologia "Mass Effect". Come spiegava lo stesso Dottore, il suo veicolo di trasporto è un "affare temporale traballante e buffo". Sembra che durante il trasferimento nella TARDIS ci sia una sorta di ritardo, cioè è più vicino a un motore iper spaziale che a un teletrasportatore. Ma, in sostanza, la TARDIS scompare qui, vola attraverso il "vortice temporale" e appare lì. Questo è tutto ciò che devi sapere.
O no? Si scopre che la TARDIS ha persino più basi teoriche rispetto al viaggio nell'iperspazio.
Nel 2013, i fisici Benjamin K. Tippett e David Tsang pubblicarono un documento che proponeva le basi teoriche per la creazione di 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 nel tempo, situato in una bolla spazio-temporale, che entra in (fondamentalmente, simile a un ponte di Einstein-Rosen). All'interno di questa curva, il viaggiatore può recarsi ovunque sulla propria scala temporale, mentre all'interno della bolla il tempo sembra scorrere normalmente.
I due fisici hanno persino ipotizzato che le curve temporali possano essere divise e unite, aprendo la possibilità di viaggiare non solo sulla propria scala temporale, ma anche ovunque nel tempo e nello spazio.
Bene, sembra sia tutto ciò che potessi offrirti.
Sicuramente ho trascurato qualcosa o addirittura esagerato verso il regno della fantasia. Quindi aspetto le tue opinioni nei commenti.
Fonte: habr.com
