È sempre una cosa gradita imparare che le idee comuni nella fantascienza hanno una base nella scienza. Congelatori criogenici, pistole laser, robot, impianti di silicato... e non dimentichiamo il motore di curvatura! Che ci crediate o no, questo concetto – alternativamente noto come viaggio FTL (più veloce della luce), iperspazio, velocità della luce, ecc. – ha in realtà un piede nel mondo della scienza reale.
In fisica, è ciò che è noto come Alcubierre Warp Drive. Sulla carta, è una soluzione altamente speculativa, ma forse valida, del Equazioni di campo di Einstein , in particolare come interagiscono spazio, tempo ed energia. In questo particolare modello matematico dello spaziotempo, ci sono caratteristiche che apparentemente ricordano l'immaginario 'motore di curvatura' o 'iperspazio' di importanti franchise di fantascienza, da cui l'associazione.
Sfondo:
Dal momento che Einstein ha proposto per la prima volta il Teoria della relatività speciale nel 1905, gli scienziati hanno operato sotto le restrizioni imposte da un universo relativistico. Una di queste restrizioni è la convinzione che la velocità della luce sia indistruttibile e, quindi, che non ci saranno mai viaggi o esplorazioni spaziali FTL.
Visualizzazione di un campo di curvatura, secondo l'Alcubierre Drive. Attestazione: AllenMcC
Anche se le generazioni successive di scienziati e ingegneri sono riuscite a rompere la barriera del suono e sconfiggere l'attrazione della gravità terrestre, la velocità della luce sembrava essere una barriera destinata a resistere. Ma poi, nel 1994, un fisico messicano di nome Miguel Alcubierre ha proposto un metodo per allungare il tessuto dello spazio-tempo in un modo che, in teoria, avrebbe permesso ai viaggi FTL di prendere il ritmo.
Concetto:
Per dirla semplicemente, questo metodo di viaggio spaziale comporta l'allungamento del tessuto dello spazio-tempo in un'onda che (in teoria) farebbe contrarre lo spazio davanti a un oggetto mentre lo spazio dietro di esso si espanderebbe. Un oggetto all'interno di questa onda (cioè un'astronave) sarebbe quindi in grado di cavalcare questa regione, nota come 'bolla di curvatura' dello spazio piatto.
Questo è ciò che è noto come 'Metrico Alcubierre'. Interpretato nel contesto di Relatività generale , la metrica consente a una bolla di curvatura di apparire in una regione precedentemente piatta dello spaziotempo e di allontanarsi, effettivamente a velocità che superano la velocità della luce. L'interno della bolla è il quadro di riferimento inerziale per qualsiasi oggetto che lo abita.
Poiché la nave non si muove all'interno di questa bolla, ma viene trasportata mentre la regione stessa si muove, gli effetti relativistici convenzionali come la dilatazione del tempo non si applicherebbero. Quindi, le regole dello spazio-tempo e le leggi della relatività non sarebbero violate in senso convenzionale.
Concezione artistica di un'astronave che utilizza un Alcubierre Warp Drive. Credito: NASA
Uno dei motivi è che questo metodo non si baserebbe sul movimento più veloce della luce in senso locale, poiché un raggio di luce all'interno di questa bolla si muoverebbe comunque sempre più velocemente della nave. È solo 'più veloce della luce' nel senso che la nave potrebbe raggiungere la sua destinazione più velocemente di un raggio di luce che viaggiava al di fuori della bolla di curvatura.
Le difficoltà:
Tuttavia, ci sono pochi problemi con questa teoria. Per uno, non ci sono metodi conosciuti per creare una tale bolla di curvatura in una regione dello spazio che non ne conterrebbe già una. In secondo luogo, supponendo che ci fosse un modo per creare una bolla del genere, non esiste ancora alcun modo noto per uscirne una volta dentro. Di conseguenza, l'unità (o metrica) di Alcubierre rimane nella categoria della teoria in questo momento.
Matematicamente, può essere rappresentato dalla seguente equazione:per2= – (la2 – SIioBio) DT2+ 2Biodxiodt + gijdxiodxJ,dove a è la funzione di lasso di tempo che fornisce l'intervallo di tempo proprio tra ipersuperfici vicine,Bio è il vettore di spostamento che mette in relazione i sistemi di coordinate spaziali su diverse ipersuperfici eGijè una metrica definita positiva su ciascuna delle ipersuperfici.
Tentativi di sviluppo:
Nel 1996, la NASA ha fondato un progetto di ricerca noto come Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP) per studiare varie proposte e tecnologie di veicoli spaziali. Nel 2002, il finanziamento del progetto è stato interrotto, il che ha spinto il fondatore – Marc G. Millis – e diversi membri a creare il Fondazione Numero Zero . Prende il nome dal famoso romanzo omonimo di Poul Anderson, questa organizzazione è dedicata alla ricerca sui viaggi interstellari.
Nel 2012, la NASA Laboratorio di fisica della propulsione avanzata (alias Eagleworks) ha annunciato di aver iniziato a condurre esperimenti per vedere se fosse effettivamente possibile un 'motore di curvatura'. Ciò includeva lo sviluppo di un interferometro per rilevare le distorsioni spaziali prodotte dallo spazio-tempo in espansione e contrazione della metrica di Alcubierre.
Il capo del team, il dottor Harold Sonny White, ha descritto il loro lavoro in un articolo della NASA intitolato Meccanica del campo di curvatura 101 . Ha anche spiegato il loro lavoro nella NASA 2012Arrotondare pubblicazione:
“Abbiamo avviato un banco di prova dell'interferometro in questo laboratorio, dove esamineremo e proveremo a generare un'istanza microscopica di una piccola bolla di curvatura. E anche se questo è solo un esempio microscopico del fenomeno, stiamo perturbando lo spazio-tempo, una parte su 10 milioni, una quantità molto piccola... La matematica ti permetterebbe di andare su Alpha Centauri in due settimane come misurato dagli orologi qui sulla Terra . Quindi l'orologio di qualcuno a bordo dell'astronave ha lo stesso ritmo di tempo che potrebbe avere qualcuno al controllo missione qui a Houston. Non ci sono forze di marea, problemi eccessivi e l'accelerazione corretta è zero. Quando accendi il campo, non tutti vanno a sbattere contro la paratia, (che) sarebbe un viaggio molto breve e triste”.
Nel 2013, il Dr. White e i membri di Eagleworks hanno pubblicato i risultati del loro test sul campo di curvatura di 19,6 secondi in condizioni di vuoto. Questi risultati, che sono stati ritenuti inconcludenti, sono stati presentata al 2013 Icarus Interstellar Starship Congress tenutosi a Dallas, Texas.
Quando si tratta del futuro dell'esplorazione spaziale, alcune domande molto difficili sembrano inevitabili. E domande come ' quanto tempo ci vorrà per ottenere la stella più vicina? 'sembra piuttosto preoccupante quando non teniamo conto di un qualche tipo di ipervelocità o metodo di transito più veloce della luce. Come possiamo aspettarci di diventare una specie interstellare quando tutti i metodi disponibili richiedono secoli (o più) o coinvolgeranno? inviare un nanocraft invece ?
Al momento, una cosa del genere non sembra essere del tutto nel regno delle possibilità. E i tentativi di dimostrare il contrario rimangono infruttuosi o inconcludenti. Ma come la storia ci ha insegnato, ciò che è considerato impossibile cambia nel tempo. Un giorno, chissà cosa potremmo essere in grado di realizzare? Ma fino ad allora, dovremo solo essere pazienti e attendere ricerche future.
Abbiamo scritto molti articoli sull'unità Alcubierre 'Warp' per Universe Today. ecco Warp Drives probabilmente impossibile dopo tutto , Warp Drive e dispositivi di occultamento non più solo fantascienza , Il Warp Drive può avere un aspetto negativo killer , Astronomia senza telescopio – Warp Drive su carta , e Zoom, zoom, zoom: lo splendido design della nave a curvatura delizia Internet .
Se desideri maggiori informazioni sull'unità Alcubierre 'Warp', dai un'occhiata un articolo da Wikipedia . Inoltre, dai un'occhiata a un altro articolo sul motore dell'astronave con motore a curvatura .
Abbiamo anche registrato un intero episodio di Astronomy Cast tutto su Light Echoes. Ascolta qui, Episodio 215: Echi di luce .
Fonti: