Il nuovo concetto di propulsione a curvatura deforma lo spazio e non ci sposta molto velocemente

Un team di fisici ha scoperto che è possibile costruire un vero e proprio motore a curvatura senza infrangere alcuna regola conosciuta della fisica. Un avvertimento: una nave con azione di curvatura non può superare la velocità della luce, quindi non diventerà presto interessante. Ma questa ricerca rappresenta ancora un importante passo avanti nella nostra comprensione della gravità.

Muoversi senza muoversi

La teoria della relatività generale di Einstein è uno strumento per risolvere problemi legati alla gravità che mette in relazione la massa e l’energia con le distorsioni dello spaziotempo. A loro volta, queste distorsioni spazio-temporali dicono alla massa e all’energia come muoversi. In quasi tutti i casi, i fisici utilizzano le equazioni della relatività per capire come si muove un dato gruppo di oggetti. Presentano alcuni scenari fisici, come un pianeta in orbita attorno a una stella o due buchi neri in collisione, e si chiedono come questi oggetti distorcano lo spazio-tempo e come deve essere la successiva evoluzione del sistema.

Ma è anche possibile eseguire i calcoli di Einstein al contrario, immaginando un movimento desiderato e chiedendosi quale tipo di distorsione dello spazio-tempo lo renderebbe possibile. È così che il fisico messicano Miguel Alcubierre ha scoperto le basi fisiche del motore a curvatura, da lungo tempo un punto fermo della fisica. Star Trek Franchising commerciale.

L’obiettivo di un motore a curvatura è quello di spostarsi da A a B tra le interruzioni pubblicitarie, che di solito comporta movimenti più veloci della luce. Ma la relatività speciale proibisce esplicitamente velocità superiori alla luce. Anche se questo non ha disturbato il libro Star TrekCiò fece arrabbiare Alcubierre. Scoprì che era possibile costruire un motore a curvatura attraverso un’abile manipolazione dello spazio-tempo, disponendolo in modo che lo spazio davanti alla nave fosse cancellato e lo spazio dietro la nave fosse esteso. Ciò genera movimento senza movimento nel senso stretto del termine.

Può sembrare una contraddizione, ma è solo uno dei tanti aspetti affascinanti della relatività generale. Il motore a curvatura Alcubierre evita le violazioni del limite di velocità della luce perché non si muove mai durante spazio; Invece, lo spazio stesso viene, in sostanza, manipolato per avvicinare la navicella spaziale alla sua destinazione.

Sebbene sconcertante, il progetto di Alcubierre aveva un difetto fatale. Per fornire le necessarie distorsioni spazio-temporali, la navicella spaziale deve contenere qualche forma di materia esotica, che tipicamente è materia di massa negativa. La massa negativa deve affrontare alcuni problemi concettuali che sembrano mettere alla prova la nostra comprensione della fisica, come la possibilità che se si calciasse una palla del peso di 5 chilogrammi negativi, volerebbe all’indietro, violando il principio di conservazione della quantità di moto. Inoltre, nessuno ha mai visto esistere un oggetto di massa negativa nell’universo reale.

Questi problemi con la massa negativa hanno portato i fisici a proporre varie versioni di “condizioni energetiche” in aggiunta alla relatività generale. Questi non sono incorporati nella relatività stessa, ma sono necessarie delle aggiunte perché la relatività generale consente cose come la massa negativa che non sembrano esistere nel nostro universo, e queste condizioni energetiche le tengono fuori dalle equazioni della relatività. È la risposta degli scienziati al fatto preoccupante che la GR vanigliata consente cose come il movimento superleggero, ma il resto dell’universo non sembra essere d’accordo.

Il fattore di curvatura è zero

Le condizioni energetiche non sono state dimostrate sperimentalmente o osservativamente, ma sono dati coerenti con tutte le osservazioni dell’universo, quindi la maggior parte dei fisici li prende sul serio. Fino a poco tempo fa, i fisici ritenevano che queste condizioni energetiche rendessero chiaro al 100% che non sarebbe possibile costruire un motore a curvatura, anche se lo si volesse davvero.

Ma esiste un modo per aggirare il problema, scoperto da un team internazionale di fisici guidati da Jared Fox dell’Università dell’Alabama a Huntsville. (Il team è anche affiliato all’Applied Physics Propulsion Laboratory, un centro di ricerca virtuale dedicato alla ricerca, tra molte altre cose, sui motori a curvatura.) In un articolo che è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Gravità classica e quantisticai ricercatori hanno approfondito la relatività per esplorare se qualsiasi versione della spinta torsionale potesse funzionare.

Le equazioni della relatività generale sono molto difficili da risolvere, soprattutto in casi complessi come un motore a curvatura. Quindi il team si è rivolto agli algoritmi software; Invece di provare a risolvere le equazioni manualmente, hanno esplorato numericamente le loro soluzioni e ne hanno verificato la conformità con le condizioni energetiche.

In realtà il team non ha provato a costruire un dispositivo di propulsione. Invece, hanno esplorato diverse soluzioni alla relatività generale che consentirebbero di viaggiare da un punto a un altro senza che la nave subisca alcuna accelerazione o incontri forze di marea schiaccianti all’interno della nave, fornendo grande sollievo a qualsiasi passeggero fantasioso. Hanno poi verificato se queste soluzioni rispettassero le condizioni energetiche che impedivano l’uso di corpi estranei.

I ricercatori hanno già scoperto una soluzione alla propulsione a curvatura: un modo per manipolare lo spazio in modo che i viaggiatori possano muoversi senza accelerazione. Tuttavia, non esiste un pranzo gratis e la natura di questo motore a curvatura comporta un importante avvertimento: la nave e i passeggeri non possono viaggiare più veloci della luce. Un’altra cosa deludente è il fatto che i ricercatori dietro il nuovo lavoro non sembrano preoccuparsi di sapere quali configurazioni della materia consentono la distorsione.