VIAGGI SPAZIALI

Vorrei fare con voi un esperimento che vi sembrerà un po' strano ma ci servirà per introdurre un argomento molto interessante.

Prendiamo un foglio di carta A4, quelli che si usano di solito per fare fotocopie. Se non ne avete, va bene anche un altro foglio purché abbia più o meno quelle dimensioni. Trovato? Bene. Adesso praticate un foro, non troppo piccolo, alle due estremità, sullo stesso asse. Munitevi poi di una biro o una matita. Qualcosa comunque di solido a forma affusolata

Ora attenzione : introducete l’oggetto con la forma affusolata e spingetelo verso l’altra estremità del foglio facendolo scorrere sulla carta e contando adagio 1,2,3 ecc... Arrivati al fondo del foglio, introducetelo nel foro e smettete di contare. Avete contato fino a …. 4, 5,10 ? Ok quelli sono i secondi che avete impiegato per completare l’esercizio. Fine della prima parte (ma che senso ha sta cosa?) Adesso ve lo spiego.

Prendete il foglio e piegatelo in modo che i due fori siano sovrapposti e tenete il foglio piegato. Fatto? Ora avvicinate la biro o la matita ai fori sovrapposti e spingetela avanti cominciando a contare. Bè, è inutile contare perché appena cominciato siete arrivati. Fine dell’esperimento.

Che cosa abbiamo fatto? Supponiamo che il nostro oggetto sia un’astronave ed i due buchi siano rispettivamente la Terra e la costellazione di Alfa Centauri. La nostra astronave sta viaggiando nello spazio per raggiungere la stella a noi più vicina che è Proxima Centauri nella costellazione di cui vi dicevo. Ma quanto tempo impiegherà? Bella domanda.

Proviamo a rispondere chiamando in causa velocità e distanze. Nel primo caso, l ’astronave sta ancora viaggiando e proseguirà per migliaia e migliaia di anni prima di giungere a destinazione. Dico sì senza aver capito niente, e l’altra astronave? Bè, se siamo a bordo della seconda nave, facciamo in tempo ad arrivare a Proxima, prenderci un buon caffè e tornare per cena. Forse abbiamo un po' esagerato ma stiamo introducendo un argomento molto affascinante nel quale proveremo ad addentrarci. Siamo soli nell’universo o meglio nel cosmo? Ni. Io sono convinto che, poiché Il cosmo è costituito da miliardi e miliardi di galassie, stelle, pianeti, ammassi di meteoriti, comete, buchi neri ecc… ecc…, dovrà pur esserci qualche pianeta dove la vita è presente, magari in forme diverse da come noi la conosciamo ma c’è.

Il problema che ci fa propendere per il nostro isolamento, oltre alla scarsa conoscenza di come funziona l’universo, sono le distanze. La nostra proxima centauri dista dalla terra “appena 4 anni luce” che, in tema astrofisico, è un’inezia. Tutto vero ma cosa voglion dire 4 anni? Qui nasce il problema, al momento insormontabile. Come forse molti sanno, la velocità della luce è di circa 300 mila km al secondo. Se Proxima Centauri dista dalla terra 4 anni luce…… provatevi un po' a fare i calcoli tenendo presente che, con la tecnologia attuale, la velocità massima che una nostra ipotetica astronave lanciata nello spazio può raggiungere, è di circa 50 mila km all’ora ad essere generosi. E’ vero che, negli anni 70 una sonda, la Helios-2,lanciata nello spazio ha raggiunto una velocità di circa 250 mila km all’ora ma è stata una cosa particolare che non si è più ripetuta. Ammettiamo per un momento che sia possibile raggiungere velocità anche oltre 50 mila km orari. Proxima si trova a circa 40.000 miliardi di km da noi. Ciò vuol dire che la prima nave lanciata, arriverà a destinazione dopo più di 18.000 anni. E la seconda nave, ce la siamo dimenticata e sta vagando nello spazio? Certamente no, è tutto sotto controllo. Vi ricordate dell’esperimento appena fatto? Il nostro foglio con i buchi sovrapposti è ancora lì. Sì ma cosa ha a che fare con quello di cui stiamo parlando? Ora ve lo illustro 

La cosa importante che abbiamo appena fatto, non è stata l’aumento di velocità, ammesso sia possibile, ma è la piegatura del foglio che ha sovrapposto i due buchi. Sovrapponendoli, i due buchi sono diventati uno solo e, la nostra nave non ha dovuto viaggiare ma si è semplicemente infilata nel buco “unificato” a tempo zero o irrisorio rispetto alla prima nave che è ancora in viaggio. In definitiva, siamo riusciti a “piegare” il foglio (come se avessimo spostato la terra verso Proxima) annullando le distanze operando “una curvatura dello spazio”. Prendiamoci un attimo di respiro per riordinare le idee prima di proseguire sull’argomento che è l’obiettivo di questo articolo..

Dunque, riprendiamo ad approfondire l’argomento che abbiamo appena introdotto, ovvero la “curvatura dello spazio-tempo” Intanto, cerchiamo di capire cos’è e come dovrebbe funzionare ma, soprattutto, a cosa serve. Abbiamo già parlato delle distanze che intercorrono tra la terra e le stelle. Distanze enormi che, con la tecnologia attuale, rendono impossibile pensare di intraprendere il viaggio, anche ipotizzando di approntare delle navi “generazionali” dove si succederebbero i naviganti per secoli e secoli. Vi ricordate il piccolo esperimento che abbiamo fatto in precedenza? Se si riuscisse a “curvare” lo spazio avvicinando il punto di partenza e quello di arrivo, ecco che la distanza diminuirebbe in modo drastico rendendo forse possibile spostamenti di questo tipo.Questo a detta degli scienziati che stanno studiando il problema prendendo in considerazione la possibilità di operare sulla dimensione spazio-tempo per portare a termine questa impresa. Allora, fatte queste premesse che rendono meno oscuro quello di cui si sta parlando, (mento sapendo di mentire !!!) cerchiamo di analizzare un po' meglio questi concetti incominciando a parlare di dimensioni.

Lo spazio-tempo ( o cronotopo ) è uno spazio a quattro dimensioni in cui si considerano le tre coordinate spaziali ( X, Y, Z ) insieme a una quarta coordinata temporale ( T ). Con spazio-tempo identifichiamo, e quindi rappresentiamo, 4 dimensioni. Di queste 4 dimensioni, 3 sono riferite allo spazio, lunghezza, profondità e larghezza, variabili di qualsiasi oggetto che sta da qualche parte e la quarta dimensione che è il tempo.Quando abbiamo queste quattro informazioni, abbiamo definito lo spazio-tempo. Ma che cos’è in realtà lo spazio? Forse un esempio un po' terra terra ma efficace per individuare cosa può significare spazio, ricorrendo a concetti banali ma chiarificatori, può essere questo. Qualcosa di vuoto che può contenere degli oggetti di diverse dimensioni? Un luogo aperto o chiuso dove si possono trasferire delle cose o distese più o meno grandi di terreno incolto o coltivato? Un satellite che è stato lanciato nell’atmosfera e quindi nello spazio e molte altre definizioni. Non esiste una definizione esaustiva di che cosa sia lo spazio, ognuno di noi può avere dei concetti diversi ma tutti ugualmente leciti. Sì, ma non è molto chiaro. Cosa vuol dire e cos’ha a che fare con lo spazio-tempo? Calma,adesso ci arriviamo o perlomeno cerchiamo di spiegare in modo più comprensibile cosa intendiamo dire.

Orbene, supponiamo che venga lanciato un satellite nello spazio. Questo sale, sale, sale …. e arriva in un punto dello spazio dove la sua corsa si arresta e possiamo identificare le sue coordinate, cioè dove si trova e come è fatto. Bella scoperta. Ma c’era bisogno di fare tutta sta manfrina per misurare un oggetto, sia pure nello spazio (che poi farà anche piuttosto freddo!!). Un momento di pazienza!! Il nostro satellite ha viaggiato per un bel po' prima di arrivare a destinazione, quindi ha impiegato un certo tempo. In sintesi, adesso abbiamo messo in orbita un coso che è lungo tot, largo tot e profondo tot (vi ricorda qualcosa? Tre dimensioni forse? ) e che, per arrivare a godersi un meritato riposo, ha viaggiato per un bel pò. Punto.Un bel po' vuol dire tempo, altro dato che unito ai tre di prima fa 3+1 = 4. Ragioniamo. Tre + uno fa quattro, ma quattro cosa? Quattro dimensioni, in cui il nostro oggetto, per andare ad occupare lo spazio a lui riservato, si muove nella dimensione tempo. Chiaro? Mica tanto!!!. Speriamo di capire un po' di più andando avanti. Per adesso siamo ancora nella nebbia con qualche scorcio di sereno ...

Allora, dopo questa lunga pausa, riprendiamo ad occuparci delle quattro dimensioni (ricordate : altezza, profondità, larghezza, + una quarta : il tempo) cercando di essere un po' meno confusionari di come lo siamo stati finora, forse. Dunque lo spazio si può curvare. Coro : Lo sapevamo già. A ridaiie!!! Ma, ho i miei dubbi!! Se lo sapevate, tanto di guadagnato, faremo un po' meno fatica a comprendere ciò di cui si parlerà adesso. Come dicevamo prima di fare la pausa, avevamo visto che, se riuscissimo a curvare lo spazio facendo in modo che due “buchi” nello stesso si possano avvicinare, accorceremmo di tantissimo la distanza tra la Terra e le stelle. Ciò permetterebbe a degli astronauti di raggiungere, in tempi ragionevoli, altre conformazioni stellari per far visita ad amici e parenti essendo ancora noi stessi. Voglio dire fisicamente (vi ricordate che per effetto della velocità, il tempo scorre più lentamente per le persone che si trovano sul mezzo che viaggia, rispetto a quelle che stazionano da qualche parte?? Coro : e come facciamo a ricordarcelo se non ne abbiamo ancora parlato??

Già, forse è così, ma credeteci, lo ha detto (e provato) il grande Albert. Albert chi? Ma Albert Einstein naturalmente, il grande scienziato padre della teoria della Relatività che, oltre ad altre cose, tratta proprio questi argomenti.Visto che non ce lo ricordiamo più, vediamo di affrontare questo aspetto prima di parlare di curvatura dello spazio-tempo. Dunque perchè con l'aumentare della velocità il tempo rallenta causando il problema dell'invecchiamento?  Magari lo sapessi!!  

Limitiamoci a dire che sono leggi fisiche che portano a questi risultati quando siamo nelle condizioni in cui esse si attivano. Mi rendo conto che sto cercando di arrampicarmi sugli specchi ma poichè sono argomenti dei quali conosco ben poco, ricorriamo a quanto disse Einstein affermando che sia lo spazio che il tempo sono grandezze fisiche relative e sono interdipendenti. E' una delle principali leggi enunciate nella teoria della relatività. Lo spazio e il tempo fanno parte di un'unica grandezza fisica, detta spaziotempo o cronotopo. Un effetto collegato alla dilatazione del tempo è la contrazione dello spazio. 

Secondo la Teoria della Relatività di Einstein, lo spazio ed il tempo si deformano in prossimità di corpi molto massicci, come stelle o pianeti, oppure quando un corpo si muove a una velocità tanto elevata da essere comparabile a quella della luce. In tali situazioni lo spazio si “accorcia” ed il tempo “rallenta”.

E' una legge fisica, non bisogna chiedersi il perchè, o meglio, ce lo possiamo anche chiedere ma le cose funzionano così.  Per avere  qualche delucidazione in più, avendo la consapevolezza che è comunque un argomento complesso al quale bisogna avvicinarsi dopo aver fatto un percorso introduttivo adeguato, vi cosiglierei di leggere o ascoltare direttamente da Stephen Hawking, uno dei più grandi scienziati che il mondo abbia mai avuto, patagonabile solo al grande Albert Einstein, la "teoria del tutto", magnifica dissertazione in cui il cosmologo  spiega la sua idea sulla creazione e sull'evoluzione dell'universo dal big bang ai giorni nostri. 

Consiglio pratico : potete accedere al filmato, con audio originale dello scienziato, ricercandolo su YouTube digitando  (La teoria del tutto Stephen Hawking YouTube) Dopo questo interludio, se credete, riprendiamo ad occuparci della curvatura dello spazio, uno degli obiettivi di  queste quattro chiacchiere sul tema. Ebbene ora che le cose, sono un pò o "molto più oscure di prima," vediamo di  ipotizzare come si potrebbe agire per curvare lo spazio. Poichè anche  solo immaginare come ciò possa avvenire, mi confonde le idee (poche) che ho in mente, invece di continuare ad arrampicarci sugli specchi, chiediamo aiuto a chi, nel mondo sta analizzando il problema e vediamo  se troviamo qualcosa  di sensato in  merito. 

 La propulsione a curvatura, idea nata dalla mente degli autori di fantascienza ma che ha affascinato a lungo anche gli scienziati, è un tipo particolare di spinta che dovrebbe permettere i viaggi interstellari abbattendo la barriera della velocità della luce.

"testo racchiuso tra virgolette perchè tratto da un commento sullo scritto in questione

Oggi, due fisici teorici di Applied Physics, un gruppo indipendente di scienziati, ingegneri e inventori che consigliano governi e aziende su scienza e tecnologia, hanno proposto il primo modello fattibile di motore a curvatura per un veicolo spaziale che non dovrebbe infrangere nessuna delle leggi della fisica attualmente conosciute. Lo studio è stato descritto sulla rivista Classical and Quantum Gravity. In linea teorica, un motore a curvatura permetterebbe alle astronavi di viaggiare a velocità super-liminali, cioè superiori a quella della luce,grazie a un meccanismo che non spinge effettivamente il velivolo in avanti, ma deforma lo spazio-tempo creando una distorsione che abbrevia la distanza da percorrere.

Questo tipo di propulsione è stata proposta per la prima volta agli inizi degli anni ’90 dal fisico teorico messicano Miguel Alcubierre. Il problema è che richiede una particolare forma di “energia negativa” che è impossibile da ottenere secondo le leggi della fisica oggi note.In un articolo pubblicato su una rivista scientifica a Maggio del 1994, Alcubierre descrive un metodo teorico che permetterebbe di viaggiare più velocemente della luce senza violare il principio fisico che nulla possa viaggiare localmente più veloce della luce.

Ciò avverrebbe trasportando un volume di spazio piatto all'interno di una bolla di spazio curvo. (ma che vol dì?) La bolla sarebbe spinta in avanti da una espansione locale dello spaziotempo dietro di essa, e da una contrazione opposta di fronte. Teoricamente una navicella spaziale sarebbe mossa dalle forze generate dalle modifiche apportate allo spaziotempo. Fine del virgolettato"

Ma voi, ci avete capito qualcosa? Io no o poco!!! Leggendo l'articolo dove si parla di "pezzi di spazio" mi sembra di vedere spezzoni di pizza che volano da ogni parte. Bè, lasciamo lavorare Alcubierre e tutto il suo staff che sembra abbiano  elaborato una teoria  sulla quale poter sperimentare e che, se mai si realizzerà, permetterà alle generazioni che verranno di tramutare il sogno di viaggiare tra le stelle in realtà.