IL VUOTO QUANTO-MECCANICO
Comprendere come un corpo fisico possa improvvisamente "implodere" e scomparire per "riemergere" da qualche altra parte lontano anni luce nell'universo, allo stato attuale delle nozioni scientifiche note, non è affatto intuitivo. Nel nucleo pare ci siano 9 "dimensioni" requisiti necessari per scavare un tunnel che comunica con tutta la rete cosmica.
È accedendo a quel tunnel che si può arrivare in qualunque posto dell'universo.
WORMHOLE E VIAGGI NEL TEMPO
Un Wormhole è una specie di buco nello spazio che mette in comunicazione due punti molto distanti attraverso una scorciatoia. Viaggiando attraverso un Wormhole, vengono utilizzate velocità subluminali (prossime a quelle della luce anche se minori).
Se due punti sono connessi tramite un Wormhole, il tempo impiegato per attraversarli sarebbe minore del tempo impiegato da un raggio di luce attraversante lo spazio esterno al Wormhole.
Comunque un raggio di luce viaggiando attraverso il Wormhole stravolgerebbe il viaggiatore.
Dunque, secondo la teoria della relatività generale di Einstein, più un oggetto si sposta velocemente, più vedrà il tempo scorrere lentamente.
Se l’entrata di un Wormhole (cunicolo spazio temporale) resta immobile e la sua uscita (detta Fontana Bianca) si muove ad una velocità prossima a quella della luce, dopo 48 ore dall'entrata, saranno trascorsi soltanto 28 minuti all'uscita.
Così, se si riesce a costruire un Wormhole e a controllare la velocità di uscita, noi potremmo viaggiare nel tempo e scegliere il momento dell'uscita nel passato.
Per esempio, si considerino due orologi per entrambe le bocche (di entrata e di uscita) di un Wormhole che segnano le 20 del 1 Maggio. Dopo aver effettuato un viaggio a velocità relativistiche per 2 giorni, all'uscita del tunnel l'orologio della bocca accelerata leggerà le 20:28 del 1 Maggio, mentre l'orologio di quella rimasta ferma leggerà le 20 del 3 Maggio.
Quindi per il viaggiatore saranno passati soltanto 28minuti, per tutti gli altri sulla terra 2 giorni.
Sostanzialmente un Wormhole è diverso da un Buco Nero.
I Buchi Neri sono stelle collassate, cioè sono zone non molto grandi ma estremamente dense e con una fortissima gravità (la velocità di fuga è prossima a quella della luce, per questo motivo niente può sfuggire ad un Buco Nero). Il problema dei Buchi Neri è che contengono l'orizzonte degli eventi: oltre l'orizzonte degli eventi, si dice che ci sia la fine del tempo.
Oltrepassato ciò non è più possibile tornare indietro (si riuscisse a tornare indietro vorrebbe dire aver viaggiato nel passato, il problema è che non esiste niente di più veloce della luce quindi ciò è fisicamente impossibile e vietato). Per sfruttare un Buco Nero, esso dovrebbe essere collegato ad un Buco Bianco (che espelle invece materia) e che abbia appunto un antiorizzonte (approssimandolo all'orizzonte degli eventi è dimostrato che si elidono, il problema è che gli antiorizzonti sono molto instabili). L'ipotetica eventuale esistenza dei Buchi Neri rotanti (di Kerr) aprì nuove porte perchè sostanzialmente questi ruoterebbero a velocità elevatissime e la loro singolarità (punto dello spazio con proprietà infinite) sarebbe circolare a forma di anello quindi attraversabile (perimetro dell'anello con spessore nullo e densità infinita ma spazio vuoto all'interno).
Il problema è che qui di orizzonti degli eventi ce ne sarebbero due (uno detto di Cauchy dove il tempo accelererà progressivamente diventando infinito...vedrete il futuro sfrecciarvi davanti. All'esterno invece per via della fortissima attrazione gravitazionale il tempo è rallentato).
Le singolarità sono diverse: i buchi neri rotanti hanno singolarità di tipo "tempo" (segna il margine spazio, ecco perchè possono essere usati per andare in un altro universo), quelli non rotanti di tipo "spazio" (segnano il margine del tempo, ecco perchè possono essere usati per andare in un futuro diverso dal nostro. Margine tempo anche perchè l'universo è iniziato con il big bang e finisce con l'orizzonte degli eventi dei Buchi Neri).
Invece un Wormhole ha due bocche: una di entrata e l'altra di uscita.
Accelerandone una (magari vicino ad una stella di neutroni o su un razzo che viaggia a velocità prossime a quelle della luce) è possibile viaggiare nel tempo (nel passato o nel futuro).
Questo perchè come detto viaggiando alla velocità della luce il tempo rallenta, superando la velocità della luce (ammesso che ciò sia possibile) si torna indietro nel passato.
Il problema dei Wormhole è intanto dove trovarli (ammesso che esistano) o come costruirli.
Fatto ciò come tenerli aperti (essendo di breve durata, come sappiamo per via di Wormhole probabilmente creatisi a livello di particelle subatomiche).
Secondo Visser esistono Wormhole di Lorentz divisi in transitori e soprattutto permanenti (la meccanica quantistica non esclude una loro possibile formazione, seppur remota).
Per tenerli aperti si dovrebbe sfruttare l'effetto di Casimir che prevede la formazione di energia negativa (quindi massa negativa) tra due lamine messe in una scatola (sostanzialmente l'idea è di risucchiare tutta l'energia dal vuoto e di originare un numero di fotoni nello spazio vuoto tra le lamine inferiore a quelli creatisi sull'altro lato delle lastre che hanno energia pari a 0. Nel vuoto, essendoci meno fotoni, dovrebbero avere un'energia minore di 0 quindi negativa. Ciò porterà le due lastre ad avvicinarsi, anche se l'effetto è molto debole, così facendo si è formata l'antigravità).
Quanta energia negativa servirebbe per tenere aperto il Wormhole di 1 metro? Secondo Visser, una quantità di materia pari alla massa di Giove.
Un altro modo per ottenere materia esotica di questo tipo è utilizzare le cosiddette stringhe cosmiche che si presentano con una classica forma chiusa o possono estendersi da una parte all'altra dell'universo (quindi praticamente infinita).
Esse presenterebbero un diametro di gran lunga inferiore a quello di un atomo ma con una densità tale che un solo millimetro di stringa peserebbe un milione di miliardi di tonnellate!
Se l'universo ha avuto un periodo inflazionistico molto veloce (prima che l'espansione che osserviamo oggi si stabilizzasse) causato dall'antigravità, il suo stato molto probabilmente è rimasto congelato in queste stringhe cosmiche.
In ultima analisi un concetto molto astratto anche se interessante è quello delle linee chiuse di tipo tempo: cioè percorso spazio-temporale curvo, nel quale è il tempo a formare un cerchio!
A furia di girarci sopra tornereste al punto di partenza (il concetto non è spaziale ma temporale!).
In gergo si chiamano "loop temporali" e sono facilmente dimostrabili utilizzando un cilindro di lunghezza infinita che ruoti ad una velocità almeno metà di quella della luce (soluzione di Van Stockum). Ovviamente un simile cilindro però non potrebbe esistere nel nostro universo.
Godel dimostrò la loro esistenza parlando di un universo a forma cilindrica e che ruotasse su sè stesso, per quanto irreale come cosa (si sa che l'universo non ha queste caratteristiche), riuscì a dimostrare che matematicamente parlando la cosa poteva funzionare.
Tipler, a questo proposito, suggerì che sarebbe bastato avere un cilindro rotante lungo 100 km con un diametro di 10 km (ciò avrebbe creato una curvatura spazio-tempo, il problema è che la fortissima gravità avrebbe comunque disintegrato il cilindro in pochi secondi).
Concettualmente però i Buchi Neri rotanti e le Stelle di Neutroni hanno queste caratteristiche, l'unico problema semmai è la velocità di rotazione (anche se è stato dimostrato che le Pulsar al millisecondo hanno simili velocità, il problema è che esse collasserebbero creando Buchi Neri e saremmo punto da capo per quanto riguarda singolarità ed orizzonte degli eventi che segna la fine del tempo).
Gott nel 1991 dimostrò che non c'era bisogno che la stringa cosmica ruotasse, bastava che due stringhe (con parte della loro massa immaginaria) si allontanassero in direzione opposta ad alta velocità, ciò avrebbe creato un loop temporale (il problema è che anche qui si formerebbe un Buco Nero e l'orizzonte degli eventi).
PARADOSSO DEI GEMELLI
Premettendo che elevate velocità rallentano il tempo (e lo stesso fanno forti forze gravitazionali), consideriamo un'astronave che parte dalla terra nell'anno 2020 e che mantenendo una velocità costante V raggiunga una certa stella distante 8 anni luce dal nostro pianeta e che appena arrivata, la stessa inverta la rotta e ritorni sulla terra sempre con velocità V.
E consideriamo anche che di una coppia di fratelli gemelli, l'uno salga sull'astronave, mentre l'altro rimanga sulla terra. Nei calcoli trascuriamo per semplicità l'accelerazione della navetta, anche se, per portarsi a velocità relativistiche in tempi brevi, occorrerebbero accelerazioni insostenibili per l'uomo e per la nave.
Supponiamo che la velocità di viaggio V sia di 240.000 km/s, cioè V= 0.8C (C è la velocità della luce ed è = 1 ovvero 300.000 km/s):
V= 1- V2/C2 per 0,5= 0,6C
per cui, secondo la teoria della relatività ristretta, nel sistema in movimento il tempo scorre al 60%(0,6C) rispetto al sistema in quiete.
Nel sistema di riferimento della terra, l'astronave percorre nel viaggio d'andata 10 anni e ne impiega altrettanti nel viaggio di ritorno: essa quindi ritorna sulla terra nel 2040.
Sull'astronave, invece, il tempo scorre al 60% rispetto a quello della terra, quindi secondo l'orologio dell'astronauta il viaggio dura 6 anni per l'andata e altrettanti per il ritorno: all'arrivo, quindi, il calendario dell'astronave segna l'anno 2032. Perciò il viaggiatore, dopo il viaggio, è otto anni più giovane del suo gemello rimasto sulla terra.
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