Vuoi “tesserare” l’universo? Il viaggio istantaneo tra pianeti e stelle non è così facile come sembra nel libro di Madeleine L’Engle del 1962 “Una ruga nel tempo”, il cui adattamento cinematografico esce oggi (9 marzo) nelle sale americane. I fisici, tuttavia, dicono che la tessitura potrebbe essere possibile – purché segua le regole della fisica stabilite da Albert Einstein un secolo fa.
Nella trama di “Wrinkle”, i bambini Meg, Charles Wallace e Calvin (con l’aiuto dei potenti esseri Mrs. Whatsit, Mrs. Who e Mrs. Which) tesserano su diversi pianeti, alla ricerca di qualcuno molto importante per i bambini. Una famosa illustrazione e descrizione del libro spiega la tessitura mostrando una formica che marcia lungo un filo; ciò vuole rappresentare una formica che viaggia tra due punti come fa normalmente.
Tuttavia, se il filo è piegato, secondo il libro, la formica deve percorrere una distanza molto minore, e il tempo necessario alla formica per viaggiare si riduce. Estrapolando questa idea a come gli esseri umani si muovono nello spazio, la “tessitura” è una forma di viaggio – di stropicciare lo spazio e il tempo – per raggiungere luoghi lontani in un tempo molto breve.
Il libro usa un dispositivo di quinta dimensione chiamato “tesseract” per portare le persone da un posto all’altro. Ma – ed è qui che si fa confusione – un tesseratto nella vita reale ha un significato molto diverso. “È un campo quadridimensionale, tutto qui. È l’aspetto di un cubo in quattro dimensioni”, ha detto Eric W. Davis, il direttore scientifico della fondazione di ricerca EarthTech International’s Institute for Advanced Studies di Austin, in un’intervista con Space.com.
Davis ha riconosciuto che immaginare un cubo tridimensionale in quattro dimensioni è difficile. (C’è di peggio: la teoria delle stringhe suggerisce che il nostro universo potrebbe avere 10 o più dimensioni, ma questa è un’altra storia). Ma i viaggi veloci attraverso il tempo e lo spazio sono altrettanto difficili da immaginare per i fisici. Le navicelle interstellari sono uno strumento comune della trama in franchise di fantascienza che vanno da “Star Wars” a “Star Trek” a “Interstellar”. Ma questa è fantascienza.
Come si possa viaggiare così velocemente nella vita reale è ancora un puzzle per i fisici, ma il libro di L’Engle ha influenzato alcuni ricercatori. Patrick Johnson, un assistente professore di fisica alla Georgetown University, ha letto per la prima volta il libro – una copia firmata dall’autore originariamente data a suo padre, come si è scoperto – quando era un preadolescente. “La cosa che mi è rimasta impressa è il tesseratto. È stato qualcosa a cui ho pensato per tutta la vita, da allora. Non sono stato in grado di tesserare, ma è stato un pensiero che è stato presente nella mia mente”, ha detto a Space.com.
Tesseracts and wormholes
Alcuni dei fisici di oggi vedono un collegamento tra la “tesserazione” fittizia e le teorie della vita reale sui viaggi veloci attraverso l’universo. “‘A Wrinkle in Time’ era uno dei miei libri preferiti quando ero bambino”, ha detto a Space.com Stephen Hsu, un fisico e vicepresidente per la ricerca e gli studi universitari alla Michigan State University, in una e-mail. Ha detto che dalla descrizione data da L’Engle, la tessitura “sembra simile al transito di un wormhole.”
Un wormhole è un collegamento teorico tra due punti. Si suppone che fornisca un modo per aggirare le normali limitazioni alla velocità di viaggio. La famosa equazione E=mc2, proposta per la prima volta da Albert Einstein nell’ambito della teoria della relatività, si occupa della relazione tra energia e massa, ed è soggetta a rigide condizioni. Per esempio, niente può viaggiare più veloce della luce, perché la massa dell’oggetto diventerebbe infinita.
I wormhole potrebbero usare i buchi neri per funzionare. I buchi neri sono singolarità causate dal collasso di stelle massicce. Deformano lo spazio e il tempo intorno a loro, causando strani effetti di dilatazione temporale per chiunque si avvicini troppo. Nelle giuste circostanze, forse potremmo trasformare i buchi neri in dispositivi per viaggiare nel tempo. Questo, tuttavia, richiederebbe un sacco di lavoro: La fisica dice che ci vorrebbe una quantità suprema di energia per mantenere un wormhole aperto, il che è sia un problema di ingegneria che di fisica.
“Non è qualcosa che Elon Musk rilascerà in una settimana. Ha fatto grandi progressi nei viaggi spaziali, ma se questo accade durante la sua vita, sarò sinceramente sorpreso”, ha detto Johnson, che ha scritto “La fisica di Star Wars: la scienza dietro una galassia lontana, lontana” (Adams Media, 2017).
Johnson ha sottolineato che la nostra comprensione dei wormhole potrebbe cambiare quando si scoprono oggetti ancora più esotici nell’universo. Ha detto che, per quanto ne sa, domani LIGO – il rilevatore di onde gravitazionali massicce, che riceve segnali da eventi enormi come la fusione di buchi neri – potrebbe trovare una fonte migliore per i viaggi veloci.
“Sarebbe come un buco nero, ma molto più controllabile, e questo sarebbe il modo migliore per creare wormhole”, ha detto Johnson. “Ci potrebbero essere cose che non conosciamo ancora che potrebbero essere il modo migliore per fare” viaggi veloci.
Attraverso l’universo
Non è chiaro se i buchi neri sarebbero la migliore materia prima per un wormhole. Un problema è che i wormhole devono essere filettati con massa negativa, e questo “non è una cosa nel nostro universo”, ha detto a Space.com Paul Sutter, un astrofisico della Ohio State University. Anche se dovessimo usare un altro dispositivo – come un cilindro infinitamente lungo che ruota molto velocemente, che è teoricamente un buon candidato wormhole – “che è piuttosto difficile da trovare nel nostro universo”, ha aggiunto.
“O non esiste un tale dispositivo, o non capiamo come usarlo, o non abbiamo ancora trovato il dispositivo giusto”, ha detto Sutter sull’uso dei wormhole per viaggiare. Anche se potessimo costruire e tenere aperto un wormhole, nuovi paradossi entrerebbero in gioco, ha aggiunto. In teoria, si potrebbe accelerare un’estremità del wormhole alla velocità della luce, mantenendo l’altra estremità ferma, ha detto Sutter; così facendo, si potrebbe passare attraverso il wormhole e finire nel passato a causa delle regole della relatività generale. In altre parole, il wormhole fornirebbe una forma di viaggio nel tempo.
Ma i viaggi nel tempo portano altri problemi, come il famoso “paradosso del nonno”, che si chiede cosa accadrebbe alla persona che ha ucciso suo nonno durante un viaggio nel tempo. Il viaggiatore nel tempo morirebbe, perché non sarebbe mai nato, o accadrebbe qualche scenario alternativo?
“Questo apre una gigantesca scatola di vermi della causalità”, ha detto Sutter. “La matematica della relatività generale è limitata anche per quanto riguarda i viaggi nel tempo, in particolare per chi sceglie un luogo in cui viaggiare. Sutter ha detto che è più facile costruire una macchina del tempo se si rimane nello stesso luogo mentre si viaggia nel tempo. Aprirla ad un altro luogo “diventa molto complicato, e la matematica non è chiara”, ha aggiunto.
Mentre la tessitura di L’Engle è difficile da spiegare in termini fisici, Johnson – che ha letto una copia firmata decenni fa – ha detto che trova ancora le sue spiegazioni una meraviglia. “Ora che sono un fisico e mi guardo indietro, il suo libro è stato pubblicato nei primi anni ’60. A quel punto, stavamo ancora cercando di capire la teoria della relatività di Einstein”, ha detto Johnson. Ma L’Engle cercò comunque di incorporarla nella sua narrativa: “Nemmeno tutti gli scienziati erano d’accordo sul fatto che fosse una teoria vera e precisa. Quindi, per lei venire con questo libro è stato incredibile.”
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