È possibile "Warp Drive" da Star Trek?

Uno dei principali dispositivi di trama in quasi ogni "Star Trek"episodio e film è la capacità delle astronavi di viaggiare a velocità della luce e oltre. Questo accade grazie a un sistema di propulsione noto come curvatura dell'unità. Sembra "fantascientifico", ed è — il warp drive in realtà non esiste. Tuttavia, in teoria, dall'idea potrebbe essere stata creata una versione di questo sistema di propulsione, con tempo, denaro e materiali sufficienti.

Forse il motivo principale per cui il drive di curvatura sembra essere possibile è che non è stato ancora smentito. Quindi, potrebbe esserci speranza per un futuro con FTL (più veloce della luce) viaggio, ma non presto.

Nella fantascienza, il warp drive 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 cosmica, la legge e la barriera del traffico universali.

Per quanto ne sappiamo, nulla può muoversi più velocemente della luce. Secondo Einstein

Tuttavia, ci sono due lacune. Uno è che non sembra esserci un divieto di viaggiare il più vicino possibile alla velocità della luce. Il secondo è che quando parliamo dell'impossibilità di raggiungere la velocità della luce, stiamo in genere parlando della propulsione degli oggetti. Tuttavia, il concetto di warp drive non si basa necessariamente esclusivamente sulle navi o sugli oggetti stessi che volano alla velocità della luce, come ulteriormente spiegato di seguito.

I wormhole sono spesso parte della conversazione che circonda il viaggio nello spazio attraverso l'universo. Tuttavia, viaggia via wormholes sarebbe nettamente diverso dall'uso del warp drive. Mentre l'ordito di curvatura comporta il movimento ad una certa velocità, i wormhole sono strutture teoriche che consentono alle astronavi di spostarsi da un punto all'altro tunnel attraverso l'iperspazio. In effetti, lascerebbero le navi prendere una scorciatoia poiché tecnicamente rimangono legate al normale spazio-tempo.

Un sottoprodotto positivo di questo è che l'astronave può evitare effetti indesiderati come la dilatazione del tempo e le reazioni all'accelerazione massiccia sul corpo umano.

La nostra attuale comprensione della fisica e di come la luce viaggia esclude gli oggetti dal raggiungere una velocità maggiore della velocità della luce, ma non esclude la possibilità di lo spazio stesso viaggiando a quella velocità o oltre. In effetti, alcune persone che hanno esaminato il problema affermano che nell'universo primordiale, lo spazio-tempo si espandeva a velocità superluminale, anche se solo per un intervallo molto breve.

Se queste ipotesi si dimostrassero vere, una curvatura potrebbe trarre vantaggio da questa scappatoia, lasciandosi alle spalle il problema di propulsione di oggetti e incaricare invece gli scienziati della questione di come generare l'enorme energia necessaria per muoversi spazio tempo.

Se gli scienziati adottano questo approccio, la curvatura può essere pensata in questo modo: una curvatura è ciò che crea l'immensa quantità di energia che contrae lo spazio-tempo di fronte all'astronave espandendo allo stesso modo lo spazio-tempo nella parte posteriore, creando in definitiva un ordito bolla. Ciò farebbe precipitare lo spazio-tempo dalla bolla: la nave rimane ferma nella sua area locale mentre l'ordito procede verso una nuova destinazione in progressione superluminale.

Alla fine del 20 ° secolo, lo scienziato messicano Miguel Alcubierre dimostrò che la curvatura era, in effetti, coerente con le leggi che governano l'universo. Motivato dal suo fascino per il rivoluzionario pilota di trama di Gene Roddenberry, l'astronave di Alcubierre il design — noto come unità Alcubierre — cavalca un'onda di spazio-tempo, proprio come un surfista cavalca un'onda sul oceano.

Nonostante le prove di Alcubierre e il fatto che non ci sia nulla nella nostra attuale comprensione del teorico fisica che proibisce lo sviluppo di una curvatura, l'idea nel suo insieme è ancora nel regno di speculazione. La nostra attuale tecnologia non è ancora del tutto presente e, sebbene le persone stiano lavorando su come raggiungere questa enorme impresa di viaggi nello spazio, ci sono ancora molti problemi da risolvere.

La creazione e il movimento di una bolla di curvatura richiedono che lo spazio antistante ad essa si annichilisca, mentre lo spazio sul retro deve crescere rapidamente. Questo spazio annichilito è ciò che viene chiamato massa negativa o energia negativa, un tipo altamente teorico di materia che non è stato ancora "trovato".

Detto questo, tre teorie ci hanno avvicinato alla realtà della massa negativa. Ad esempio, l'effetto Casimir definisce una configurazione in cui due specchi paralleli sono posizionati nel vuoto. Quando si muovono estremamente vicini l'uno all'altro, sembra che l'energia tra loro sia inferiore all'energia che li circonda, creando così energia negativa, anche se solo in quantità minuscole.

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 impulso di curvatura funzionante, queste minuscole quantità di massa negativa sono molto lontane dal grandezza della densità di energia negativa che sarebbe necessaria per viaggiare 200 volte FTL (la velocità necessaria per raggiungere la stella più vicina in una quantità ragionevole di tempo).

Con il design di Alcubierre nel 1994 e altri, sembrava che la quantità di energia necessaria per creare il la necessaria espansione e contrazione dello spazio-tempo supererebbe la produzione del sole durante i suoi 10 miliardi di anni durata. Tuttavia, ulteriori ricerche sono state in grado di ridurre la quantità di energia negativa necessaria a quella di un pianeta gigante gassoso, che, sebbene sia un miglioramento, è ancora una sfida da affrontare.

Una teoria per risolvere questo ostacolo è estrarre l'enorme quantità di energia creata da materia-antimateria annichilazioni - esplosioni delle stesse particelle con cariche opposte - e le usano nel "nucleo di curvatura" della nave.

Anche se gli scienziati riuscissero a piegare lo spazio-tempo attorno a una data astronave, ciò porterebbe solo a ulteriori domande riguardanti i viaggi nello spazio.

Gli scienziati teorizzano che insieme al viaggio interstellare, una bolla di curvatura potrebbe potenzialmente 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 l'intera bolla di ordito e la questione di come i viaggiatori avrebbero comunicare con la Terra.

Tecnicamente, siamo ancora molto lontani dalla distorsione e dai viaggi interstellari, ma con l'avanzamento della tecnologia e la spinta all'innovazione, le risposte sono 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 di curvatura. Per la prima volta in decenni, c'è un'eccitazione simile al rock-and-roll per il volo spaziale, e questo tipo di entusiasmo è un altro pezzo essenziale nella ricerca per esplorare l'universo.