Velocità superluminali

E qui ci giochiamo l’asso.

Velocità superluminali (via! Più veloci della luce! - cit.), altro bell’argomento da appassionati di Star Trek assieme al Teletrasporto, miseramente naufragato come abbiamo già visto.

Le distanze interstellari sono così immense che il solo pensare di percorrerle a velocità tradizionali è fuori discussione: chi accetterebbe di pagare il biglietto per Alpha Centauri, sapendo che dovrebbe attendere decine di migliaia di anni per arrivarci?

Ecco allora che la fantascienza ci ha proposto diverse soluzioni per poter arrivare in tempo al nostro appuntamento:

Accelerare fino a superare la velocità della luce

Semplicemente non si può, e il motivo sta nel fattore di Lorentz:

Dove ‘v’ è la velocità dell’oggetto in questione, e ‘c’ è la velocità della luce.

Come si può vedere dalla formula (e dal grafico qui sotto che la rappresenta visivamente), all’aumentare di ‘v’, approssimandosi a ‘c’ (quindi quando la velocità si avvicina a quella della luce), ‘γ’ (il Fattore di Lorentz) tende ad infinito.

Ora, ‘γ’ è il valore che:

Moltiplichiamo per la massa di un oggetto per ottenere quella che chiamiamo ‘massa relativistica’; questo incremento di massa è l’energia che dobbiamo fornire all’oggetto per raggiungere la velocità desiderata, e che tende ad infinito avvicinandosi sempre più a ‘c’. Questo comporta che serve un’energia infinita per arrivare a ‘c’, e quindi non è possibile.
Quando ci avviciniamo alla velocità della luce, il tempo inoltre rallenta sempre di più, fino a fermarsi (per i fotoni, che viaggiano a ‘c’, ad esempio, il tempo non scorre), e, ovviamente, senza lo scorrere del tempo non possiamo fare nulla, neppure cercare di incrementare la velocità.
La lunghezza dell’oggetto, lungo la direzione di marcia, si divide per detto fattore con il risultato che si contrae sempre più, fino ad azzerarsi quando si arriva a ‘c’.

Ovviamente questo per un osservatore esterno, mentre per il soggetto tutto appare normale.

Non solo, ma anche arrivare ad una frazione apprezzabile di ‘c’ sarebbe veramente arduo, viste le energie in gioco.

Per i motivi sopra esposti non è possibile, per un oggetto materiale, neppure per un semplice elettrone, arrivare o superare la velocità della luce, poichè servirebbe un'energia infinita, più di tutta quella disponibile nell'Universo.

Più che affondato, mai partito.

Tachioni

Il tachione (dal greco ταχύς tachýs, "veloce") è un’ipotetica particella avente velocità superiore a quella della luce.

Queste ‘bestiacce’ hanno caratteristiche molto peculiari:

Nascono già con una velocità maggiore di quella della luce nel vuoto
Sono più veloci della luce, ma non possono mai rallentare al di sotto di essa
Più sono veloci e meno energia hanno
Non le potremmo mai vedere arrivare, ma dopo averle incontrate, ne vedremmo due copie allontanarsi in direzioni diametralmente opposte, con redshift diversi (verso il rosso quella in direzione del moto della particella, verso il blu l’altra, nella direzione da dove è arrivata)

Forte, abbiamo trovato il candidato ideale.

Ci sono però dei ‘ma’ grandi quanto una casa.

Per prima cosa, anche se non sono espressamente vietate da nessuna legge fisica, non è detto che esistano: anche la presenza di un Tyrannosaurus Rex in Central Park non è proibito da nessuna legge fisica, ma non mi sembra che il Central park ne pulluli.

Secondo, e cosa più importante, come utilizzarle -SE- esistessero davvero?

Non certo con dei motori a Tachioni: quelli (i tachioni) partirebbero e noi rimarremmo fermi al palo, così come il gommista che vede allontanarsi la vettura di Formula Uno dopo il cambio gomme.

E non potremmo neppure convertire noi stessi in Tachioni: anche se fosse possibile, come potremmo ripristinare le condizioni originali, visto che saremmo delle semplici particelle, che tra l’altro obbedirebbero a regole assolutamente diverse da quelle che noi conosciamo?

Se prendete un topo e lo trasformate in particelle da lanciare in un sincrotrone, la vedo dura ripristinare in seguito il topo, anche usando tutte le tecnologie che mi possono venire in mente, e stiamo parlando di particelle -tradizionali-. E non consideriamo il fatto che a fare tutta l’operazione dovrebbero essere le particelle del topo stesso, non qualcuno all’esterno (un’astronave trasformata in tachioni dovrebbe lei stessa ritrasformarsi nella versione originale).

Naaaa… Affondato e senza neppure un salvagente in vista.

Curvatura dello spazio

Uh, che bello, Buchi neri & c.

Ecco, qui entriamo in un mondo interessante, per quanto prettamente utopistico.

Nel 1994, un fisico messicano di nome Miguel Alcubierre propose un'idea con alla base un metodo per deformare il tessuto dello spazio-tempo in modo che, in teoria, ci si potesse spostare nello spazio senza tenere conto della velocità della luce.

Ma noi abbiamo appena detto che non si può, quindi?

Quindi in sostanza si tratterebbe di truccare il mazzo, evitando di pensare a come far muovere l’astronave e concentrarsi invece a come curvare lo spaziotempo per aggirare il problema.

Questo si può ottenere grazie alla metrica di Alcubierre, che definisce come creare una ‘bolla’ in cui lo spazio si contrae da una parte e si espande dalla parte opposta, lasciando al centro uno spaziotempo piatto in cui un'astronave può rimanere ferma; il risultato è che la bolla potrebbe spostarsi attraverso il tessuto dello spazio-tempo a velocità arbitrarie senza violare la Relatività, mentre l'astronave e i suoi occupanti, al centro della bolla, non sperimenterebbero alcuna accelerazione.

Bello, habemus papam.

O no?

Bè, qui abbiamo sostanzialmente due problemi:

Punto uno: per contrarre lo spazio davanti alla bolla, si può pensare di utilizzare una massa molto compatta che, dagli ultimi calcoli effettuati, risulta essere dell’ordine della massa del pianeta Giove, ovviamente ridotta in uno spazio ridottissimo per poter esercitare simili titaniche forze.

E già qui la vedo duretta, poiché Giove ha una massa equivalente a oltre 300 volte la Terra, il pianeta sul quale viviamo, e il comprimere un coso del genere a densità inimmaginabili lo vedo ben oltre qualunque progresso scientifico.

Punto due: ma il problema più grosso non è questo, bensì il fatto che, oltre a comprimere lo spazio antistante, dovremmo espandere analogamente quello alle nostre spalle.

E qui cade l’asino.

Sì, perché, per poter fare questo, dovremmo fare la stessa cosa di poco fa con qualcosa che abbia una massa analoga ma negativa!

Ora, un oggetto che abbia una massa negativa non sta né in cielo né in Terra; sì, è vero, c’è l’effetto Casimir che mette in gioco ‘energie negative’, ma in ogni caso si tratta di valori infimi, addirittura difficili da misurare se non con adeguata strumentazione, figuriamoci se è possibile ottenere una massa equivalente di quella portata!

Per poter ovviare a questo scoglio sono state tentate molte strade, ma tutte portano ad un inevitabile vicolo cieco, come ad esempio una fantomatica ‘materia esotica’ che non ubbidisce alle leggi che conosciamo. Pura fantascienza, no, mi correggo: pura fantasia.

Se nel caso dei Tachioni si parlava di un Tyrannosaurus Rex in Central Park, qui parliamo di fatine rosa e di draghi svolazzanti che stanno prendendo il tè insieme al fantasma di Amleto.

Affondato e nessun sopravvissuto.

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