Sunday, 18 Nov 2018

Tra scienza e fantascienza: Star trek

di Oliver Melis

Star trek, la serie ideata da Gene Roddenberry, presenta novità scientifiche plausibili che spesso vengono considerate da molti realizzabili a breve ma non sempre è così. Proviamo a guardare il possibile futuro proposto in Star trek con occhio critico cercando di capire quanto, della fantascienza proposta nelle varie serie sviluppate a partire dagli anni sessanta, potrebbe diventare una realtà.

Analizzeremo brevemente tutte o quasi le avveniristiche tecnologie, dal motore a impulso, al motore a curvatura, dai siluri fotonici, al nucleo di curvatura, dall’antimateria alla gravità artificiale, dagli scudi, al sistema che controlla l’inerzia che permette accelerazioni di sostenere accelerazioni fortissime senza danneggiare l’equipaggio o lo scafo della bellissima Enterprise e delle navi della Flotta stellare.

Le tecnologie che “fanno funzionare” Star trek sono basate su nozioni che spesso contrastano con le conoscenze che abbiamo del mondo che ci circonda e spesso sono vere e proprie forzature irrealizzabili, ma fanno parte appunto della fantascienza che qualche volta ha predetto conquiste scientifiche e altre volte le ha totalmente disattese.

Per tanti l’universo è un posto che ospita la vita e prendendo spunto dall’evoluzione umana, ipotizza l’esistenza di popoli extraterrestri che intrattengono relazioni di vario tipo tra loro o addirittura ingaggiano veri e propri conflitti su scala cosmica per assicurarsi fonti di energia, pianeti abitabili o il dominio della galassia. Il futuro sarà proprio cosi? Non lo sappiamo e le risposte che abbiamo non sono certamente sufficienti ma possiamo fare delle valutazioni.

Nel mondo di Star Trek diverse razze più o meno allo stesso livello tecnologico interagiscono tra di loro in vario modo formando una comunità che occupa un vasto settore della galassia. Il requisito richiesto per far parte di questa comunità è quello di possedere la tecnologia della “velocità di curvatura” cioè una tecnologia che permette a una nave spaziale di curvare lo spazio e di percorrerlo eludendo il limite della velocità della luce… Per giungere là dove nessun uomo è mai giunto prima.

Il motore a curvatura

Teoricamente sarebbe possibile costruire un tipo di propulsore che consenta a una nave spaziale di viaggiare a velocità superiori a quella della luce nel vuoto, senza contrastare con la relatività di Einstein. Infatti, come insegna il grande fisico, nessuno corpo può viaggiare a velocità superiori a quelle della luce ma lo spazio si può contrarre ed espandere a qualsiasi velocità. Infatti grandi masse contraggono lo spazio e rallentano il tempo, una nave spaziale del genere dovrebbe avere un dispositivo che funzioni come un buco nero. Lo spazio però non può solo contrarsi, ma anche espandersi, come dice la teoria del Big bang, lo spazio tempo sarebbe in continua espansione grazie alla presenza nel suo tessuto stesso di un’energia chiamata “oscura”, combinando i due fenomeni si potrebbe , forse in futuro viaggiare più veloci della luce.

Teletrasporto

Nel mondo di Star trek spesso gli occupanti della Enterprise e delle navi della federazione vengono “teletrasportati” con un congegno che sembra magico, e forse lo sarà per molto tempo ancora. In sostanza, uomini e oggetti vengono posti su una piattaforma e investiti da un raggio di energia che li scompone e li ricompone istantaneamente nel luogo di arrivo, salvo pochi spiacevoli incidenti. Per i fisici in realtà, il teletrasporto è un fenomeno che trasporta le proprietà di una particella A su una particella B attraverso una particella detta “mediatrice C. Questo gioco di scambio è possibile grazie a una proprietà del mondo microscopico detta “entanglement”. Se una particella ruota in un verso (spin), per esempio, la sua particella gemella potrebbe avere la proprietà di girare sempre in senso opposto. Per realizzare il teletrasporto, si correlano tra loro innanzitutto le particelle B e C, poi si correla anche A a B e si fissano le proprietà di A. In questo modo, grazie all’intermediazione di B, è possibile trasferire queste proprietà alla particella C. Gli scienziati del National Institute of Standards and Technology (Nist), hanno teletrasportato le proprietà di atomi di berillio. Questi esperimenti, però, non saranno applicati al teletrasporto di materia come negli episodi di Star Trek, ma ai flussi di informazioni che potrebbero caratterizzare i computer dei prossimi decenni e renderli molto più veloci e potenti di quelli attuali. Per teletrasportare persone e oggetti dovremo aspettare ancora parecchio.

Gravità artificiale

Una caratteristica di Star trek è che le astronavi della serie generano autonomamente la gravità che serve a far muovere gli occuponti come se fossero sulla superficie del pianeta Terra, mentre sappiamo che i nostri astronauti in orbita fluttuano nello spazio e “precipitano” attorno alla Terra alla stessa velocità della navicella che li trasporta sperimentando una sorta di caduta libera, questo potrebbe presto cambiare, infatti di recente è stato accettato per la pubblicazione su Physical Review D il lavoro del professor André Fuzfa dell’Università di Namur, in Belgio, lavoro in cui suggerisce che abbiamo abbastanza tecnologia per generare gravità artificiale. L’idea di Fuzfa parte dallo stesso punto di Einstein, il principio di equivalenza: una persona in piedi sulla superficie del pianeta sentirà la stessa cosa come qualcuno in piedi all’interno di un razzo che accelera costantemente.

Fuzca suggerisce che la creazione di un campo magnetico molto forte potrebbe creare un campo gravitazionale, il campo magnetico piega le linee geodetiche, piegando la traiettoria di un fascio di luce. Oltre a piegare la luce, potrebbe creare anche un effetto gravitazionale. Per fare ciò dovrebbe essere generato un campo magnetico su una macchina con strati su strati di magneti superconduttori e dispositivi ultra-sensibili per rilevare piccole variazioni di gravità nel campo magnetico. Le variazioni sarebbero minime e per ora gli astronauti sono ancora destinati a fluttuare nelle cabine.

Smorzatori inerziali

Lo smorzatore inerziale nel mondo di Star Trek è un dispositivo utilizzato nelle navi stellari per annullare la forza di reazione causata dalle elevate accelerazioni necessarie a raggiungere e superare la velocità della luce in brevi istanti.

Come sappiamo ad ogni forza ne corrisponde una uguale in modulo e direzione ma contraria in verso alla forza esercitata sul corpo umano dall’accelerazione verso velocità prossime a quella della luce, corrisponde una forza di reazione esercitata dal corpo sui sedili del veicolo spaziale. Il rischio ovviamente è quello di morire in caso di accelerazioni troppo forti e per questo che interviene lo smorzamento inerziale che manipola un campo di forze contrastando le accelerazioni inerziali che si creano nelle fasi di accelerazione. Qui si va sul difficile, non sappiamo se esiste la possibilità di eludere Newton, aspettiamo il futuro per capirlo, per adesso godiamoci la fantascienza.

Esistono molte altre tecnologie in Star trek al momento irrealizzabili come il replicatore di alimenti, in qualche modo basato sulla stessa tecnologia del teletrasporto. Il raggio traente, invece è stato in parte realizzato nella realtà del presente. Per ora non è possibile sollevare e trascinare astronavi o altri oggetti di grandi dimensioni, però è possibile sollevare e muovere piccoli oggetti con il solo ausilio del suono. Un team di ricercatori britannici e spagnoli ha realizzato il primo raggio traente a ultrasuoni comandabile da 30-40 cm di distanza, una tecnica che potrebbe avere applicazioni rivoluzionarie nel campo della microchirurgia.

Un’altra tecnologia che sta entrando nella realtà è il tricorder medico, che nella serie di Roddemberry viene utilizzato sia in campo medico che scientifico per realizzare analisi specifiche. Quello realizzato attualmente è esclusivo per il campo medico e non è così versatile come quello che abbiamo visto tante volte in mano al dottor McKoy o a Spock ma siamo sulla buona strada. Anche i dipad che abbiamo visto tante volte in mano ai protagonisti di Star trek sono ormai una realtà. Veri e propri anticipatori dei tablet, i dipad vengono usati nella serie per redigere rapporti, leggere libri e informazioni sui manuali…

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