La Scienza di Star Trek tra Teletrasporto e Viaggio Interstellare

Le avventure di Star Trek sono davvero uno spettacolo di scienza o soltanto un mix di fantascienza senza senso? Sarà possibile arrivare a realizzare le fantastiche innovazioni che abbiamo ammirato sia nella serie originale che nei programmi successivi, o si tratta di fantasie hi-tech ideate per trascendere la realtà? 

In Star Trek la scienza fa spesso da fondamento alla trama: la tecnologia è essenziale per i membri dell’equipaggio della “USS Enterprise”, affinché riescano a svolgere il loro compito. “Star Trek è scritto in modo abbastanza intelligente ed è più fedele alla scienza di qualsiasi altra serie di fantascienza mai mostrata in televisione“, ha dichiarato il fisico David A. Batchelor.

Un delicato equilibrio tra l’accuratezza scientifica e il rischio di commettere imprecisioni è costante nello spettacolo, aspetto caratterizzante di tutti gli episodi. Ecco spiegate alcune delle tecnologie standard di Star Trek, più o meno in ordine crescente di “incredibilità scientifica”.

Dispositivi di occultamento (Invisibilità)

Ad oggi esistono dispositivi di occultamento rozzi, che consistono in ingombranti strati di meta-materiali i quali possono nascondere solo piccoli oggetti dalla visibilità, in una gamma limitata di colori. Nuove varietà di meta-materiali produrranno senza dubbio effetti migliori, ma allo stato attuale non sembrano in grado di fornire una completa invisibilità.

Trasportatore (Teletrasporto)

Non abbiamo ancora la minima idea di come costruire un trasportatore simile a quello che osserviamo in azione durante gli episodi di Star Trek. Questo dispositivo sfrutta un raggio che viene irradiato da un punto A a un punto B, dove si ferma precisamente e ricostruisce il soggetto trasportato. Tutti gli atomi e le molecole rimaterializzati appaiono così nella posizione corretta e adesi tra loro, come se non fosse avvenuta alcuna smaterializzazione.
Ma, nel rimaterializzarsi, come mai tutto rimane integro quando una folata di vento, così come la costante forza di gravità, dovrebbero disturbare i singoli atomi? Nessuna legge fisica dà oggi un indizio su come ciò potrebbe essere anche solo pensabile. Il massimo che è stato ottenuto finora è teletrasportare un piccolo numero di atomi e fotoni, al fine di sviluppare i computer quantistici.

Propulsione a curvatura

La capacità di manipolare lo spazio è il concetto più importante della velocità di curvatura. Nell’universo di Star Trek, essa è ottenuta tramite l’uso di una trasmissione a curvatura. Questa reazione crea del plasma altamente energetico (elettro-plasma), dotato di un proprio campo magnetico e che reagisce con le bobine di curvatura dell’astronave. Le bobine di curvatura sono tipicamente racchiuse in una navicella di curvatura. Il tutto genera un “campo di curvatura” o “bolla” attorno all’Enterprise, consentendo alla nave e al suo equipaggio di rimanere al sicuro mentre lo spazio si manipola.

Questo modello di viaggio spaziale implica l’allungamento del tessuto dello spazio-tempo in un’onda che fa contrarre lo spazio davanti a un oggetto, mentre quello dietro di esso si espande. E’ un po’ come se tale oggetto tirasse la sua destinazione verso di sé, mentre spinge indietro il suo punto di partenza. L’oggetto dovrebbe quindi essere in grado di “cavalcare” questa regione di spazio piatto.

La Metrica di Alcubierre

Questo modello rientra nella “Metrica di Alcubierre”, la quale, interpretata nel contesto della Relatività Generale, prevede che una bolla di curvatura possa formarsi in una regione precedentemente piatta dello spazio-tempo e allontanarsi a delle velocità che superano quella della luce. L’interno della bolla costituisce il sistema di riferimento inerziale per qualsiasi oggetto che la abita.

Sostanzialmente la nave non si muove all’interno di questa bolla, ma viene trasportata mentre la regione stessa si muove. Gli effetti relativistici convenzionali, come la dilatazione del tempo, non si applicherebbero. Quindi, le regole dello spazio-tempo e le leggi della relatività non sarebbero violate nel senso convenzionale.

Questo metodo non si basa su un movimento più veloce della luce in senso stretto, poiché un raggio di luce all’interno di questa bolla si muoverebbe sempre più velocemente della nave. È invece “più veloce della luce” nel senso che la nave raggiunge la sua destinazione più velocemente di un raggio di luce che viaggia fuori dalla bolla di curvatura.

Ma è davvero possibile costruire un’astronave del genere?

Il fisico Miguel Alcubierre ha suggerito l’uso della cosiddetta “materia esotica“, un tipo teorico di materia con energia negativa. Se potesse essere scoperta o creata, la materia esotica potrebbe respingere lo spazio e il tempo e creare un campo gravitazionale.

Le difficoltà

Per prima cosa, non esistono metodi noti per creare una bolla di curvatura di questo tipo in una regione dello spazio che non ne contenga già una. In secondo luogo, supponendo che ci sia un modo per generare tale bolla, non esiste ancora alcun modo noto per abbandonarla una volta entratici. Di conseguenza, la “Metrica di Alcubierre” rimane, almeno fino a questo momento, solo una teoria.

Nel 2012 l’Advanced Propulsion Physics Laboratory della NASA (Eagleworks) ha annunciato di aver iniziato a condurre esperimenti per capire se un “motore a curvatura” fosse effettivamente realizzabile. Durante il progetto è stato sviluppato un interferometro per rilevare le distorsioni spaziali prodotte dall’espansione e dalla contrazione dello spazio-tempo della Metrica. Nel 2013 sono stati pubblicati i risultati del loro test sul campo di curvatura, durato 19,6 secondi in condizioni di vuoto, ma tali risultati sono stati inconcludenti.

Attualmente una tecnologia del genere sembra ancora possibile e i tentativi di provare il contrario sono stati finora infruttuosi. Come possiamo però ambire a diventare una specie interstellare, quando tutte le sperimentazioni necessarie richiederebbero secoli?
Per fortuna, come la storia ci ha insegnato, ciò che è considerato impossibile cambia nel tempo.

Conclusione

Star Trek è una divertente combinazione di scienza reale e scienza immaginaria. La scienza reale rappresenta lo sforzo di omaggiare le più grandi conquiste dell’umanità, mentre la scienza immaginaria è un campo di gioco che espande e stimola la mente.
Si tratta senz’altro dell’unica serie di fantascienza realizzata con un grande rispetto per la vera scienza e per la scrittura intelligente.

Live long and prosper 🖖

Gabriele Galletta