Conosciamo e osserviamo stelle e pianeti – Terzo incontro – 22/5/2013 

Quanto è grande l’universo? #  Titolo  Appunti  Immagini 

32  Fantastichiamo  Insomma,  nell’universo  c’è  una  grande  varietà  di  oggetti  e  di  fenomeni. Molte  domande  sono  ancora  senza  risposta,  sebbene  stiamo  facendo progressi. Per  capire meglio molte  cose  sarebbe  utile  poter  viaggiare  nello  spazio  e poter viaggiare nel tempo! Ovviamente si possono immaginare molti modi in cui fare queste due cose sarebbe interessante/simpatico/divertente. Ma per  fini  puramente  scientifici  permetterebbe  se  non  altro  di  vedere  molte cose  misteriose  da  vicino  e  di  seguire  la  loro  evoluzione  lungo  milioni  o miliardi di anni. Al momento non è possibile, ma lo fanno i protagonisti di molti film e serie tv  fantascientifiche.  Perché  non  fantasticare  un  po’?  Dopotutto  la fantascienza  di  oggi  è  spesso  la  scienza  di  domani,  come  dice  Stephen Hawking  nella  prefazione  del  libro  “La  fisica  di  Star  Trek”,  di  Krauss.  Da questo libro ho tratto molte delle cose che adesso vi dirò. In effetti quando nel 1969 Armostrong mise per  la prima volta piede sulla Luna nessuno si ricordò  di  Jules  Verne  e  del  suo  romanzo  Dalla  Terra  alla  Luna,  targato 1865,  centoquattro  anni  prima.  Del  resto  lui  stesso  era  solito  ripetere: "Tutto ciò che un uomo è capace di immaginare altri uomini saranno capaci di realizzarlo". La celebre e immortale missione dell'"Apollo 11" e dei suoi audaci occupanti era già stata raccontata con molti particolari esatti ‐ e con moltissimi  altri  assolutamente  impossibili  nella  realtà  ‐  da  Jules  Verne: azzeccò addirittura i luoghi di lancio sulla Terra e dell'atterraggio sul nostro satellite. Concediamoci dunque in questa ultima parte di fantasticare un po’, per capire se  ci  sia  almeno  qualcosa  di  plausibile  nelle  fantastiche  tecnologie  che  ci vengono proposte in film e telefilm. Anche se in essi si trovano degli errori, il mio  intento  non  è  tanto  parlare  di  quelli,  ma  sfruttare  le  soluzioni tecnologiche  che  queste  storie  ci  propongono  per  capire  qualcosa  di  più dell’universo che ci circonda. Penso che la scienza abbia bisogno di fantasticare un po’, perché spesso da ciò  che  molti  considerano  assurdo  possono  nascere  le  idee  che rivoluzionano  il  nostro  modo  di  vedere  il  mondo  e  sulle  quali  si  basa  la 

 

tecnologia del domani. Per poter fantasticare un po’, ma con un minimo di senno,  dobbiamo  dunque  sfiorare  diversi  campi  della  fisica.  In  questa immagine,  tratta da un episodio di Star Trek,  la  fisica è rappresentata per intero:  la  fisica  classica  da Newton,  la  fisica moderna  da  Einstein,  la  fisica contemporanea da Hawking e la fisica del futuro dall’androide Data. Adesso ci confronteremo con alcune delle loro scoperte. 

33  Teletrasporto  Tele‐trasporto significa trasporto lontano. Pensate che bello sarebbe poter fare come il protagonista del film “Jumper”: andare al lavoro in una frazione di secondo, senza prendere mezzi pubblici o l’auto... Per lui però è una dote innata, non viaggia grazie ad un macchinario. Sarebbe  anche  utile  per  il  viaggio  nello  spazio.  Ad  esempio:  far atterrare un’astronave è sempre difficoltoso, quindi se si potesse scendere in superficie con il teletrasporto sarebbe davvero comodo.  Il  creatore di  Star Trek, Gene Roddenberry  lo  inventò  anche  per  problemi  di  budget  (far  atterrare un’astronave spesso nei suoi film era costoso…). Poi in Star Trek è diventato un  strumento  mitico  che  spesso  ha  salvato  la  vita  dei  protagonisti permettendo loro di fuggire all’ultimo secondo. Strumenti simili sono presenti in molti film di fantascienza. Ma  quali  problemi  bisogna  superare  per  realizzare  un  dispositivo  di teletrasporto? Bisogna prima di tutto capire se il raggio trasporta materia o solo  informazione. Mi  spiego meglio:  l’oggetto (o persona) da trasportare deve  essere  scomposto  (vedi  immagine  presa  dal  film  Star  Trek‐Primo Contatto),  smaterializzato,  e  deve  essere  estratta  ogni  informazione  sullo stato in cui si trovano i suoi atomi e tutte le particelle che li compongono. Poi si può decidere di trasmettere  l’informazione come un flusso di dati simile a quello che può passare per  internet e  in base ad essa ricomporre la persona con  altri  atomi.  L’alternativa  è  trasmettere  in  un  fascio  insieme all’informazione anche gli atomi di cui la persona smaterializzata è composta e riassemblarla usando gli stessi atomi. Il primo metodo richiederebbe un passaggio in meno, ma siamo sicuri che il semplice  riassemblamento  delle  parti  di  cui  è  fatta  la  persona  dia  la  stessa persona,  con  ricordi,  personalità,  ecc.?  Sarebbe  davvero  un  test incredibile…ma porrebbe gravi problemi anche morali. Ad esempio in una puntata  di  Star  Trek  il  comandante  Riker  si  trova  inaspettatamente  al cospetto di una copia di sé stesso, rimasta isolata per anni su un pianeta dal quale  era  fuggito  grazie  al  teletrasporto.  Se  funzionasse,  si  potrebbe replicare  una  persona  quante  volte  si  voglia,  e  se  si  danneggiasse  si potrebbe  sostituire  con una  copia  in  tutto e per  tutto equivalente.  In  Star Trek si evitano questi problemi supponendo che la materia sia trasportata, 

  

non  solo  l’informazione;  ma  se  si  usassero  gli  stessi  atomi  non  sarebbe possibile che si formassero accidentalmente 2 o più copie di una persona. 

34  Teletrasporto: 

perché no? 

Ma quali sono le difficoltà nel realizzare un dispositivo di teletrasporto? Che ci sia o no trasporto di materia, la quantità di informazione contenuta in un  essere  umano  è  enorme:  1022  GB.  Per  confronto,  si  può  stimare l’informazione contenuta in tutti  i  libri mai scritti  in 106 GB. Usando dischi da 1000 GB messi uno  sopra all’altro per memorizzare  tutto,  si  formerebbe una  pila  lunga  10  anni  luce!  Senza  contare  che  solo  per  leggere l’informazione ci vorrebbero miliardi di anni. Un giorno i computer potranno diventare  abbastanza  prestanti,  o  ci  sono  dei  limiti  invalicabili?  Senza contare  che  in meccanica quantistica misurare  gli  stati  in  cui  si  trovano  le particelle  equivale  significa  alterarle:  questa  alterazione  avrebbe conseguenze al momento della ricomposizione? Per evitare  il problema  in Star  Trek  ci  sono  i  “compensatori  di  Heisenberg”.  Quando  fu  chiesto  al consulente tecnico Okada come funzionassero, rispose: “Benissimo, grazie”. I  replicatori  che  ci  sono  a  bordo  dell’Enterprise  analizzerebbero  solo  a livello  atomico‐molecolare,  non  quantistico:  per  questo  non  possono riprodurre esseri viventi. Per  smaterializzare  una  persona  in modo  da  eliminare  la materia  di  cui  è composta  e  trasportare  solo  l’informazione  bisognerebbe  scaldarla  fino  a 1000 miliardi di gradi (diventa energia): c’è bisogno di un calore equivalente all’energia  di  100  bombe  H.  Per  scomporre  a  livello  di  protoni  (che  poi sarebbero trasportati insieme all’informazione) servirebbe meno energia; ma per  accelerarli  in  un  fascio  a  velocità  vicina  a  quella  della  luce  per  la relatività  servirebbe  un’energia molto  elevata:  in  totale  10  volte  di  più  del modo precedente. Quando  il  capitano  Kirk  deve  “risalire”  da  un  pianeta,  deve  essere analizzato  fino a  livello subatomico a distanza, scomposto e poi ricomposto. L’analisi a questi  livelli  richiederebbe onde cortissime. Le elettromagnetiche non  vanno  bene  perché  sarebbero  in  parte  bloccate  dall’atmosfera.  Quindi servono onde gravitazionali o cose simili. Per non avere effetti di distorsione (diffrazione)  che  è  tanto  maggiore  quanto  più  piccoli  sono  gli  oggetti osservati,  servirebbero  “telescopi”  sufficientemente  grandi:  si  può  calcolare che  dovrebbero  avere  diametro  50000  km.  Altri  film  prevedono  unità  di materializzazione  e  smaterializzazione  sia  alla  partenza  che  all’arrivo  del teletrasporto:  questo  facilita  leggermente  le  cose  (ma  non  permette  di essere  trasportati dove si vuole,  solo dove c’è una stazione  ricevente). Un esempio è Stargate con gli anelli trasportatori: qualcuno preme un pulsante sull’astronave;  si  attivano  questi  anelli  sul  pianeta  che  smaterializzano  il 

 

corpo e inviano il segnale sull’astronave; qui altri anelli rimaterializzano il corpo. È mai stato tentato qualcosa di simile? Teletrasporto quantistico: si tratta di  trasferire  lo  stesso  stato  quantistico  ad  una  particella  ad  una  distanza arbitraria.  Il  trasferimento è possibile, pare  in maniera  istantanea e ad una distanza  arbitraria,  ma  richiede  di  distruggere  l’informazione  nello  stato iniziale  (è  infatti  vietato  duplicare  esattamente  uno  stato  quantistico sconosciuto). La meccanica quantistica infatti permette di creare un sistema di  due  particelle  collegate  (entanglemet  quantistico)  tali  che  una  abbia proprietà  quantistiche  esattamente  opposta  all’altra.  Se  ne  influenzo  una, l’altra ne viene automaticamente influenzata anche se si trova a una distanza arbitraria.  Devono  essere  prodotte  insieme  in  modo  da  avere  uno  stato quantico complessivo che rimane indeterminato finché si faccia una misura. Il  teletrasporto  quantistico  non  può  avvenire  con  il  solo  entanglement,  ma solo  se  questo  è  affiancato  da  una  trasmissione  di  informazione tradizionale.  Insomma,  siamo  ancora  molto  lontani  da  un  teletrasporto come lo vediamo nei film. 

35  Viaggio nello spazio: relatività 

Viaggio  nello  spazio:  ci  vorrebbero  astronavi  veloci  come  l’Enterprise  di Star  Trek!  (Le  distanze  sono  enormi,  anche  solo  per  raggiungere  la  stella più  vicina).  Le  poche  decine  di  km/s  che  raggiungono  le  sonde  attuali richiederebbero decine di migliaia di  anni. Quando ci muoviamo a velocità molto  elevate  cominciamo  a  scoprire  gli  strani  effetti  della  teoria  della relatività di Einstein. La  prima  cosa  da  sapere  su  questa  teoria  è  che  la  velocità  della  luce costituisce un limite superiore: nessun corpo dotato di massa può muoversi più  velocemente  e  neppure  raggiungere  tale  velocità.  Se  supponiamo  di avere  un’astronave  dotata  di  una  quantità  molto,  molto  grande  di propellente, potremmo pensare che accelerando per un tempo abbastanza lungo riusciremmo a superare  la velocità della  luce (rimarrebbe sempre il problema  degli  effetti  dell’accelerazione).  Invece  non  è  così:  la  teoria prevede  che  quando  si  è  abbastanza  vicino  alla  velocità  della  luce,  la quantità  di  energia  necessaria  per  aumentare  ancora  la  velocità  aumenti sempre più (verificato sperimentalmente: le particelle in moto hanno masse maggiori  di  quelle  a  riposo). Per raggiungere  la velocità della  luce sarebbe quindi richiesta una quantità infinita di energia.  Comunque,  anche  se  raggiungere  la  velocità  della  luce  è  impossibile, possiamo  (almeno  in  teoria)  avvicinarci  abbastanza.  Supponiamo  di raggiungere  i  2/3  della  velocità  della  luce,  cioè  200000  km/s.  Per raggiungere la stella più vicina, Proxima Centauri, ci vorrebbero comunque 

 

più di 6 anni: se dovessimo, come in un film, raggiungerla per una missione di salvataggio, sarebbe un po’ tardi! Ma la teoria della relatività ci viene in soccorso  con  le  sue  affermazioni  più  bizzarre  (verificate  però sperimentalmente con i muoni). Per un viaggiatore in moto a velocità vicine a quella luce, le lunghezze nella direzione  del  moto  si  accorciano  (contrazione  delle  lunghezze):  per  lui insomma la distanza di Proxima Centauri non sarebbe di 4,26 anni luce, ma di 3,18 al. Se potesse viaggiare ancora più rapidamente, diciamo al 99% della velocità  della  luce,  sarebbe  di  soli  0,6  al,  quindi  basterebbero  circa  7  mesi (come un viaggio attuale su Marte). Questo sembra risolva tutti  i problemi: basta  avere  abbastanza  energia  da  avvicinarsi  a  sufficienza  alla  velocità della luce e la distanza può essere ridotta quanto si desidera! Questo  è  vero,  ma  c’è  un  problema  non  da  poco,  legato  alla  seconda  e ancora  più  stupefacente  affermazione  della  relatività  ristretta:  il  tempo scorre diversamente quando ci si muove a velocità vicine a quelle della luce! (dilatazione del  tempo) Abbiamo già visto che rallenta nelle vicinanze di qualcosa di molto massiccio, come un buco nero; lo stesso avviene alle alte velocità.  Più precisamente, dando due orologi  identici e sincronizzati a due gemelli,  un  astronauta  e  un  tecnico  della  base  di  controllo  (o  del  centro direttivo  della  Federazione  dei  Pianeti  Uniti  di  Star  Trek),  quello dell’astronauta si muoverà più lentamente. Questo non è un effetto ottico né un difetto  degli  orologi,  è  proprio  il  tempo  che  scorre  in maniera diversa per le due persone! Quindi se per il gemello viaggiatore saranno trascorsi 7 mesi per l’andata e 7 mesi  per  il  ritorno  (supponendo  che non  si  fermi!),  invece per  quello  a terra saranno effettivamente trascorsi 4,26+4,26 anni, cioè 8 anni e mezzo. Il  gemello  viaggiatore  è  quindi  invecchiato  di  solo  un  anno  e  due  mesi, quello  sedentario  di  8  anni  e  mezzo.  Più  veloce  e  più  lontano  si  va,  più evidente  è  l’effetto:  potremmo  avere  dei  “gemelli  Einstein”  con  33  e  72 anni!  (paradosso  dei  gemelli:  in  realtà  il  paradosso  sarebbe  più  sottile, bisognerebbe considerare accelerazioni, decelerazioni e curve e soprattutto il fatto che per il gemello in movimento è l’orologio dell’altro a scorrere più lentamente;  comunque  questo  rallentamento  è  stato  verificato sperimentalmente) Se  questi  tempi  sono  ancora  sopportabili,  pensate  però  quanto  più bisognerebbe  avvicinarsi  alla  velocità  della  luce  per  le  astronavi  di  una Federazione  galattica  come  quella  di  Star  Trek  o  di  un  Impero  Galattico come quello descritto da Asimov nei  suoi  libri  di  fantascienza  (ciclo della Fondazione). Ad  esempio per raggiungere  il centro della Galassia (distante 

26000  anni  luce)  in  un  tempo  ragionevole,  diciamo  1  anno,  bisognerebbe muoversi  al  99,99999993% della  velocità  della  luce.  Però  per  chi  aspetta  a Terra  trascorrerebbero 26000 anni! E  se  l’equipaggio  volesse mandare  un segnale  per  dire  che  sono  arrivati,  esso  impiegherebbe  comunque  26000 per  raggiungere  la  Terra.  A  quel  punto  l’umanità  potrebbe  anche  essersi estinta! Questo rende difficile la gestione di un impero su scala galattica. Gli autori di Star Trek se ne resero conto, per questo pare che le operazioni a velocità  inferiori  a  quella  della  luce  (“a  impulso”)  siano  limitate  al  25% della velocità della luce (comunque questo produrrebbe una distorsione del tempo del 3%). Se  tutte  queste  cose  sono  vere,  perché  non  le  osserviamo  mai  nella  vita quotidiana? Perché gli effetti relativistici dipendono dalla velocità alla quale ci si muove, e tutti i nostri mezzi sono lenti. Gli effetti relativistici diventano importanti quando raggiungiamo almeno 1/10 della velocità della luce. Se vi state chiedendo perché ad alte velocità si osserverebbero questi effetti, una spiegazione  dettagliata  sarebbe  lunga  e  complessa.  Tuttavia  alla  base  di tutta la teoria c’è un’ipotesi, un’assunzione da cui Einstein partì (verificata anche sperimentalmente da Michelson e Morley):  la velocità della luce è la stessa per tutti, sia che si muovano sia che siano fermi. Quindi se l’Enterprise spara un raggio laser ad una nave nemica che scappa a 250000 km/s, essa non vede arrivare il raggio a 50000 km/s, ma sempre a 300000 km/s. Una spiegazione  è  che  noi  vediamo  una  proiezione  tridimensionale  di  un oggetto quadridimensionale, dove la quarta dimensione è il tempo. 

36  Viaggio nello 

spazio: attivare! 

Ci  sono  dunque  gravi  problemi  nel  viaggiare  per  la  Galassia  a  velocità inferiori  ma  vicine  a  quella  della  luce,  problemi  di  distanza  e  di  tempo. Sarebbe  utile  poter  viaggiare  a  velocità  superiori  a  quella  della  luce,  come avviene nei telefilm. Ma è proprio  impossibile? Sì. Però esiste un modo per aggirare  il  problema.  Abbiamo  visto  prima  che  l’universo  si  espande,  a velocità  sempre maggiore  più  andiamo  lontano  da  noi.  La  velocità  con  la quale  l’universo  si  espande  può  anche  superare  quella  della  luce: l’importante è che in ogni punto dello spazio i corpi presenti non superino localmente  la  velocità  della  luce.  È  come dire  che  un  nuotatore  nuotando non  può  superare  una  certa  velocità;  ma  se  è  la  corrente  a  trasportarlo, andrà molto più veloce di quanto potrebbe coi soli muscoli.  Quindi se dobbiamo andare dal pianeta A al pianeta B, il trucco consiste nel far  contrarre  lo  spazio  davanti  all’astronave,  tra  essa  ed  il  pianeta  da raggiungere, e farlo espandere subito dietro l’astronave, tra essa ed il pianeta di partenza. Un fisico di nome Alcubierre ha dimostrato che è teoricamente possibile:  facciamocelo  spiegare  direttamente  da  lui  (video).  Interessante 

   

notare  che  nei  dintorni  dell’astronave  lo  spazio  non  si  espanderebbe  ne contrarrebbe: la velocità dell’astronave potrebbe restare bassa, tanto da non avere  effetti  relativistici  (il  nuotatore  di  prima  manterrebbe  rispetto all’acqua  la  stessa  velocità);  nonostante  ciò,  contraendo  abbastanza  lo spazio  davanti  si  potrebbe  raggiungere  in  poco  tempo  la  meta.  In  poche parole si può far in modo che un’astronave percorra in tempi arbitrariamente brevi spazi arbitrariamente lunghi mantenendo una v<<c. Un esempio: s’immagini un elastico fissato tra due chiodi e una formica che cammini  sopra di  esso.  Se  l'elastico non viene manipolato,  la  formica, per andare  da  chiodo  a  chiodo,  dovrà  camminare  per  un  tragitto  equivalente alla lunghezza dell'elastico. Se invece lo si accorcia davanti alla formica e lo si allunga dietro di essa, seguendola nel suo spostamento, come risultato si otterrà che la formica sarà andata da chiodo a chiodo camminando per un tragitto  inferiore  alla  lunghezza  complessiva  dell'elastico,  benché localmente non abbia potuto rilevare nessuna modifica dell'elastico. Una cosa  strana di viaggiare a velocità  superiore a quella della  luce è  che vedrei la nave apparire dal nulla e vedrei la nave arrivata prima di vederla in  viaggio.  Invece  è  più  difficile  dire  cosa  si  vedrebbe mentre  si  viaggia  a curvatura (di certo dei dintorni si avrebbe una visione normale). In Star Trek questa viene chiamata “velocità di  curvatura”,  innescata dal famoso comando: “Attivare!”; sarebbe legata al rapporto tra la contrazione e l’espansione dello spazio che si riesce a creare. Ad esempio, nella serie di Star Trek originaria, curvatura 10 indica una velocità 1000 volte superiore a  quella  della  luce.  Invece  in  altre  serie  (ad  es.  The  Next  Generation  e Voyager)  curvatura  10  sarebbe  una  velocità  infinita  (mentre  curvatura  1 corrisponde sempre alla velocità della  luce). Nella prima delle due  ipotesi comunque per raggiungere il centro della Galassia ci vorrebbero sempre 26 anni e 17 alla curvatura 9 nel secondo caso (non poco tempo, come si vede in alcuni episodi). L’eventuale invenzione di un motore a curvatura sarebbe tanto importante per  lo sviluppo dell’umanità che nel  film Star Trek‐Primo Contatto gli alieni (Vulcaniani) cominciano ad interessarsi della Terra solo nel momento in cui rilevano la traccia del primo volo di curvatura. Nel film i nemici  (Borg)  tornano  indietro  nel  tempo  apposta  per  impedire  questo evento,  in  modo  da  cambiare  la  linea  temporale  e  far  sì  che  la  Terra rimanga isolata e indifesa, così facile da conquistare. La  domanda  fondamentale  è  allora  la  seguente:  è  possibile  provocare queste  espansioni  e  contrazioni  dello  spazio?  La  teoria  della  relatività  di Einstein non lo impedisce: afferma infatti che ciò che modifica lo spazio, la sua  forma  e  la  sua  dinamica  è  la materia  (e  l’energia). Quindi  basterebbe 

creare la giusta distribuzione della materia‐energia davanti e dietro la nave. Ci sono però due problemi: CLICK 1) Servirebbe un tipo di materia‐energia esotico, che funzioni in modo opposto alla gravità. Se la materia normale si attrae per effetto della gravità, questa  invece  dovrebbe  respingersi.  Qualcosa  che  ha  proprietà  simili sarebbe  l’energia oscura alla quale abbiamo accennato prima. Ovviamente le quantità di questa materia esotica che servirebbero sono enormi. CLICK  2)  L’altra  enorme  difficoltà  è  che  per  creare questa  configurazione devo  comunque  inviare  almeno un  segnale  nel  posto  in  cui  va  provocata  la contrazione, magari lontano migliaia di anni luce; esso viaggerà al massimo alla  velocità  della  luce:  in  pratica  da  quando  do  il  segnale  “attivare!”  a quando  l’astronave  può  effettivamente  partire  perché  è  avvenuta  questa contrazione passerebbero millenni! 

37  Motori al 

massimo! 

Se  anche  il  viaggio  a  curvatura  o  a  impulso  fossero  possibili  quale  fonte potrebbe  conferire  al  motore  un’energia  sufficiente?  Almeno:  quale darebbe la maggior quantità di energia? Le soluzioni adottate in Star Trek sono le più realistiche. Per  il  motore  ad  impulso  si  dice  che  l’energia  verrebbe  dalla  fusione nucleare.  Sono  gli  stessi  tipi  di  reazione  che  avvengono  nel  Sole,  e  che potrebbero  essere una  fonte di  energia nucleare pulita  sulla Terra.  L’idea della propulsione è semplicemente che sparando all’indietro del gas ad alta velocità  si  ottiene  una  spinta  in  avanti  (palloncino).  Facendo  un  rapido calcolo  si  trova  però  che  per  portare  (solo  una  volta)  un’astronave  come l’Enterprise  (4  milioni  di  tonnellate)  a  metà  della  velocità  della  luce servirebbe  una  quantità  di  combustibile  (idrogeno)  pari  a  81  volte  la  sua massa! Una quantità enorme da portarsi dietro, che non può essere raccolta nello spazio perché la densità del mezzo interstellare è troppo bassa. Il carburante più efficiente sarebbe l’antimateria (particelle con proprietà quantistiche opposte a quelle convenzionali): quando essa viene a contatto con la materia, infatti, si trasforma tutto in energia (annichilazione; con la fusione,  la  massa  trasformata  in  energia  è  solo  qualche  percento). Un’astronave come l’Enterprise ha un serbatoio di antimateria di circa 3000 metri cubi, ossia circa 5 tonnellate (sufficienti sembra per un paio di mesi di missione). Anche solo stoccare l’antimateria è difficile e pericoloso:  se tocca le  pareti  del  contenitore  si  annichilisce,  con  una  tremenda  esplosione.  Le astronavi di Star Trek hanno un sistema di espulsione del nucleo in caso di pericolo  di  esplosione.  Per  stoccare  l’antimateria  bisogna  costringerla  su traiettorie circolari tramite degli opportuni campi magnetici. Il problema principale è dove prenderla: nell’universo non se ne osserva (se 

 

 

non  in  alcune  reazioni  dei  raggi  cosmici).  Questo  è  un  problema  per  la fisica: perché l’energia iniziale dell’universo ha dato vita a materia e non ad antimateria?  In  realtà  si  crede  che  abbia  creato  entrambe,  ma  ogni  10 miliardi  di  antiparticelle  c’erano  10  miliardi+1  di  particelle.  Tutte  le particelle  e  antiparticelle  si  sono  annichilite  trasformandosi  in  fotoni  (la radiazione che oggi vediamo: in base alla suo rapporto con i protoni si può fare  questa  stima),  rimanendo  solo  quelle  in  eccesso.  Ci  sono  teorie  che spiegano  questa  asimmetria,  ma  sono  ancora  in  attesa  di  conferma. Comunque  sulla  Terra  si  produce  qualche  antiparticella  negli  acceleratori (foto:  LHC  del  Cern  sul  confine  svizzero‐francese:  anello  lungo  27  km  e interno: rivelatori): diciamo che con 1 dollaro se ne possono produrre 10‐20 milioni  di  antiprotoni  (pochissimi!).  Essi  sarebbero  in  grado  di  fornire energia  per  scaldare  un  grammo  di  acqua  di  solo  un millesimo  di  grado. Insomma, oggi serve molta più energia per produrre  l’antimateria di quella che essa può fornire. Resta  forse  un’ultima  possibilità:  l’energia  di  punto  zero.  Facciamoci raccontare  di  cosa  si  tratta  direttamente  da  uno  degli  scienziati  che  la studia  (video  da  Explora).  Naturalmente  questa  possibilità  non  è  sfuggita agli  autori  di  fantascienza,  specialmente  al  quelli  della  serie  Stargate‐Atlantis, nella quale gli ZPM (zero point module, vedi immagine) giocano un ruolo  fondamentale  come  dispositivi  in  grado  di  alimentare  le  tecnologie più dispendiose in termini energetici. Nella realtà questa energia è presente in ogni parte di spazio, anche vuota, ed è legata alla continua produzione e annichilazione di coppie di particelle virtuali.  Molti  pensano  che  sia  la  causa  dell’espansione  accelerata dell’universo, perché avrebbe le caratteristiche richieste. Il problema è che a livello teorico si prevede che questa energia dovrebbe essere enormemente più elevata di quanto necessario per produrre gli effetti che osserviamo per l’universo.  In molti  processi  il  valore di  questa  energia  non  è  importante, perché essendo sempre presente si tratta di una costante che non influisce nei bilanci energetici, dove contano le differenze di energia. Comunque ormai nessuno dubita più dell’esistenza di questa energia: ad essa sono  legate  le  forze  fondamentali,  è  implicata  in  fenomeni  previsti  dalla teoria come l’evaporazione dei buchi neri ed è stata accertata la sua esistenza anche  in  esperimenti  di  laboratorio,  come  l’effetto  Casimir  (teorizzato  nel 1948,  verificato  sperimentalmente  nel  1997  e  nella  configurazione  di Casimir  nel  2001  da  ricercatori  di  Padova;  due  piastre  piane  parallele, separate da pochi micron e metalliche, tra  le quali è stato fatto  il vuoto, si attraggono,  perché  tra  esse  si  formano  solo  le  particelle  virtuali  con 

 

lunghezza d’onda appropriata in base alla distanza. Poiché all’esterno non è così  (si  formano  tutte),  la  forza  prodotta  dalle  particelle  interne  non bilancia  quella  delle  particelle  esterne  e  le  piastre  si  attraggono,  con  una forza  debole ma misurabile). Tutta un’altra questione è  invece sfruttare su grande scala questa energia. 

38  La relatività 

generale 

Si  parla  di  relatività  generale,  perché  le  cose  che vi ho  raccontato prima riguardano la relatività ristretta, valida solo in un caso particolare: quella in cui  non  ci  sono  forti  forze  di  gravità. Einstein  estese  le  sue  scoperte  negli anni  tra  il  1905  ed  il  1915  circa.  Ho  detto  che  in  base  alla  teoria  della Relatività generale la materia è in grado di modificare la forma dello spazio. Ma cosa vuol dire? Cerchiamo di capirlo meglio, perché è sorprendente e ci permetterà  di  fantasticare  su  un  altro  paio  di  possibili  invenzioni interessanti. La Relatività generale porta un nuovo modo di vedere la forza di gravità: gli oggetti molto massici  (come  la Terra)  riescono a curvare  lo  spazio‐tempo e deformarlo. I percorsi che tutti i corpi seguono vengono quindi deformati a causa della distorsione provocata dalla presenza dell’oggetto massiccio, che può  essere  ad  esempio  un  pianeta,  un  buco  nero,  una  stella,  una  galassia (vedi  immagine).  La  difficoltà  a  capire  queste  cose  deriva  dal  fatto  che dobbiamo  pensare  ad  uno  spazio  4‐dimensionale,  che  è  al  di  fuori  della nostra percezione. Ma possiamo fare degli esempi più semplici: supponiamo di volerci muovere lungo il percorso più breve, come fa sempre la luce.  Se  dobbiamo  andare  da  Londra  a  New  York,  il  percorso  più  breve  sulla nostra cartina è la linea retta. Però la nostra cartina è piatta: se andiamo a vedere  la  posizione  delle  due  città  sulla  sfera  che  rappresenta  la  Terra  e misuriamo,  scopriremo  che  la  rotta  più  breve  è  un  arco  di  cerchio  con centro  nel  centro  della  Terra.  Questo  perché  lo  spazio  su  cui  ci  possiamo muovere  non  è  piatto!  Se  siamo  abbastanza  intelligenti,  ci  possiamo accorgere  che  la  Terra  non  è  piatta  anche  senza  andare  nello  spazio, misurando  le  lunghezze  di  rotte  diverse  e  gli  angoli  (in  generale,  le proprietà  geometriche).  Così  ci  possiamo  rendere  conto  del  fatto  che  lo spazio tridimensionale è piatto o meno. Un  altro  esempio:  la  presenza  di  corpi  massicci  come  pianeti  (o  meglio stelle,  buchi  neri,  ecc.)  piega  lo  spazio,  creando  una  specie  di  imbuto  (il modello  non  è  esattissimo,  ma  rende  l’idea).  Per  andare  da  A  a  B  se  lo spazio  è  piatto,  un  raggio  di  luce  (che  segue  la  strada  più  breve  tra  due punti) viaggerà in linea retta. Se però c’è una depressione, come un imbuto, il  percorso  che  corrispondeva  alla  retta  e  passava  per  il  centro,  sarà  più lungo:  la  luce sceglierà di aggirare l’ostacolo, perché la strada è più breve! 

 

 

 

Più  massiccio  è  il  corpo  più  profondo  è  l’imbuto  e  quindi  più  evidente l’effetto. La luce, quindi, viene fatta curvare dagli oggetti massicci. 

39  La relatività 

generale 

Ecco  un  modo  di  creare  i  famosi  scudi  delle  astronavi:  creare  una distorsione dello spazio, in modo che i raggi laser seguano i nuovi profili dello spazio tempo evitando l’astronave!  In questa  immagine  tratta dall’episodio “Attacco  a  sorpresa”  della  serie  “Stargate‐Atlantis”  è  riparata  sotto  uno scudo un’intera città.  Lo  stesso  sistema  costituisce  anche  un  dispositivo  di  occultamento:  se tutta  la  luce  evita  l’astronave,  essa  apparirà  completamente  buia  perché ogni corpo (che non sia una sorgente) brilla essenzialmente di luce riflessa, come lo schermo che state guardando. Si  può  stimare  tuttavia  che  l’energia necessaria per  creare uno  scudo o un dispositivo di occultamento sarebbe circa pari a quella prodotta dal Sole nel corso della sua intera vita.   

40  Altri modi per 

andare lontano 

Nei  film e  telefilm a volte  compaiono  i  tunnel  spaziali. Uno degli  esempi più famosi è  il tunnel spaziale della serie Star Trek‐Deep Space 9 (vedi foto), che  consente  di  collegare  due  remote  regioni  della  Galassia:  il  quadrante alpha  (dove  vivono  i  protagonisti  e  dove  si  trova  la Terra)  e  il  quadrante gamma.  Collega  due  punti  a  distanza  di  circa  70000  al.  Si  tratta  del  solo tunnel spaziale stabile noto nella Galassia. È possibile che esista qualcosa di simile? Per capirlo seguite questo ragionamento. La materia deforma  lo  spazio.  In  base  alla  quantità  di materia  ed  energia presenti nell’universo, esso può avere una geometria piatta (infinito, come oggi  la  maggior  parte  crede  che  sia)  oppure  sferica  (chiuso,  cioè  con  un volume finito come la sfera ha una superficie limitata) oppure iperbolico (a forma di sella più o meno; in questo caso anche sarebbe infinito). Nel caso della sfera  la tanta materia sarebbe la responsabile del fatto che lo spazio si curvi. È  sempre  difficile  immaginare  uno  spazio  curvo.  Meglio  ricorrere  a paragoni  che  riusciamo  a  visualizzare.  Immaginiamo  dunque  di  essere  un insetto  intelligente  che  vive  in  un  mondo  bidimensionale.  Può  quindi muoversi solo  in 2 direzioni e diciamo che  il  suo universo sia un  foglio di carta come questo. Esso potrebbe essere piatto, sferico (viaggiando sempre in avanti potrebbe quindi trovarsi al punto di partenza), iperbolico o avere una forma del tutto diversa. Ad esempio potrebbe essere curvo ad U. L’unico modo che l’insetto avrebbe per andare da un punto A sopra ad un punto B sotto sarebbe fare tutto il giro. Questi due punti sono estremamente lontani tra loro, separati da un lungo cammino (linea celeste). Se però ci fosse nel punto  A  un  corpo  molto  massiccio,  esso  potrebbe  rendere  molto  curva 

 

quella  parte  dello  spazio.  Al  limite  un punto di  questo  spazio  si  potrebbe congiungere  con un punto  sotto:  ecco allora  che A e B non  sarebbero più così  lontani, ma molto più vicini  (percorso  fucsia)! Si è  formato un  tunnel spaziale. Nel  film Contact  gli  alieni  trasmettono via  radio alla Terra  il  progetto per costruire una macchina capace di portarli da loro a fare conoscenza. Questi tunnel  spaziali,  o  ponti  di  Einstein‐Rose  (teoria  della  Relatività)  prodotti artificialmente  sono alla base anche del  film Stargate e delle serie spin‐off (immagine tratta dall’episodio SG1 A Matter of Time). Il tunnel viene anche detto  wormhole:  letteralmente  letteralmente  “buco  di  verme”.  In  realtà anche  se  si può provare a creare un  tunnel  in un punto A mettendoci  tanta materia,  ma  non  c’è  a  priori  alcuna  certezza  che  si  collegherà  mai  ad  un punto B perché non  conosciamo  la  forma dello  spazio. Dovrei  fare  tentativi puramente  a  caso.  Sembra  davvero  difficile  riuscire  a  produrne  uno! Sarebbe meglio sfruttare quelli già esistenti in natura. Questi  tunnel  infatti  potrebbero  esistere  ad  esempio  in  corrispondenza  dei buchi neri, dove la curvatura è massima. Il problema è che la teoria prevede che dovrebbero chiudersi prima ancora di essere attraversati, facendo a pezzi un  eventuale  viaggiatore.  Per  tenere  aperti  questi  passaggi  bisognerebbe buttarci dentro energia negativa, materia  con  proprietà  antigravitazionali, insomma materia esotica come prima: esisterà qualcosa del genere? 

 

 41  Altri modi per 

andare lontano Se noi  insetti bidimensionali  intelligenti sapessimo o supponessimo che lo spazio su cui viviamo fosse curvo ad U come nell’esempio precedente, forse ci piacerebbe poterci muovere in una terza dimensione per non dover fare tutto il giro ed abbreviare notevolmente la distanza tra A e B. Non potrebbe per  noi  che  viviamo  in  3  dimensioni  essere  lo  stesso?  Cioè  esistere  una quarta  dimensione  nella  quale  potremmo  muoverci  per  accorciare notevolmente  i  nostri  viaggi?  L’immagine  tratta  dall’episodio  “Attacco  a Sorpresa”  della  serie  “Stargate  Atlantis”  mostra  la  città  di  Atlantide  che viaggia  nell’iperspazio  protetta  da  uno  scudo  (il  quale  trattiene l’atmosfera). In  effetti  ci  sono  diverse  teorie  fisiche  che  prevedono  l’esistenza  di dimensioni  aggiuntive  alle  3+1  che  conosciamo,  come  la  teoria  delle stringhe.  Ne  sono  previste  magari  10  o  più.  Allora molti  film  o  scritti  di fantascienza utilizzano “l’iperspazio” (o il “subspazio” per mandare segnali e per  i  sensori)  come mezzo  per  coprire  grandi  distanze,  alternativamente alla velocità di curvatura. Ma  come  possiamo  accorgerci  che  queste  dimensioni  aggiuntive  esistono? 

  

Infatti se ci fossero dovremmo vederle! Immaginiamo  di  essere  il  solito  insetto  intelligente,  una  coccinella,  su  un cilindro;  essa  può muoversi  in  due  direzioni:  lungo  l’asse CLICK  o  fare  il giro.  Ha  cioè  a  disposizione  due  dimensioni  spaziali.  Se  il  cilindro  si riducesse ad un filo molto sottile, potrebbe in pratica muoversi solo in una direzione.  Crederebbe  che  il  suo  mondo  fosse  unidimensionale.  Come farebbe  ad  accorgersi  che  è  un  cilindro  molto  sottile  e  non  un  filo unidimensionale? (cioè che esiste una seconda dimensione) Dovrebbe  osservare  con  un  microscopio,  usando  per  illuminare  una lunghezza  d’onda  inferiore  alla  dimensione  del  filo,  altrimenti  non  si accorgerebbe.  Se  esistono  altre  dimensioni,  dunque,  potrebbero  essere infinitesimamente piccole,  tanto da non essere ancora osservate: non certo sufficienti da farci passare una persona o un’astronave! Non possono dunque essere  usate  per  abbreviare  i  viaggi  e  la  vedo  dura  anche  per  mandare informazioni.  Di  certo  non  si  potrebbe  essere  trasportati  attraverso  una “crepa” tra le dimensioni del subspazio come succede a Riker nell’episodio “Sonni pericolosi” di The Next Generation. In questo senso non costituirebbero mondi paralleli, perché non ci sarebbe spazio per viverci. Tuttavia alcuni scienziati credono (basandosi sulla teoria delle  stringhe) che  il nostro universo sia una membrana 3D in uno spazio a più  dimensioni  (come  dei  fogli  sovrapposti  separati  da  piccolissime distanze). Potrebbero quindi esistere altre membrane di cui noi non possiamo avere conoscenza  (perché?),  come se per  il  famoso  insetto  intelligente che vive  su  un  foglio  esistessero  altri  fogli  paralleli  dei  quali  non  può  sapere nulla. Qualcuno spiega addirittura il Big Bang come un punto di scontro tra due  membrane  3D.  Secondo  qualcuno  ci  sarebbero  effetti  misurabili dell’esistenza  di  questo multiverso.  Potrebbero  quindi  esistere  dei  tunnel spaziali che portino in un altro universo. Universi paralleli si vedono spesso nei film: un esempio è The One (video). In questo film il protagonista si muove da un universo all’altro uccidendo le varie  versioni  di  sé  stesso,  perché  così  acquista  la  loro  energia  vitale. Nel tipo  di  universi  paralleli  di  cui  stiamo  parlando,  però,  ci  dovrebbero  essere cose completamente diverse: non ci sarebbe motivo per cui dovremmo trovare versioni alternative di noi  stessi. Quelle  fanno parte di un’altra  categoria di universi paralleli: quelli quantistici. 

42  Altre realtà?  Le  realtà  alternative  potrebbero  essere  previste  dalla  meccanica quantistica (la parte della fisica che studia i fenomeni microscopici, atomi e  particelle):  in  base  alle  sue  equazioni  ogni  particella  può  esistere contemporaneamente  in  stati  diversi.  Ad  esempio  consideriamo  una particella  che  decade  (in  pratica  si  trasforma  in  altre  particelle).  Il decadimento  è  un  processo  casuale  e  non  si  sa  con  precisione  quando accadrà). L’equazione che descrive la particella iniziale contiene una parte in base alla quale essa è ancora presente e un’altra parte in base alla quale è già decaduta.  (Ognuna  delle  due  parti  contiene  un  coefficiente  legato  alla probabilità di ognuno dei due stati). Insomma, può essere tutte e due le cose insieme in base all’equazione.  Se  ciò  vale  per  le  particelle,  perché  non  può  valere  anche  per  gli  oggetti macroscopici? Però in questo modo si hanno dei paradossi, come quello del gatto di Schroedinger: una pistola è fatta scattare dal decadimento di una particella e puntata su un gatto: se la particella decade e la pistola spara,  il gatto  è  morto.  Poiché  la  particella  che  può  decadere  esiste  in  una sovrapposizione di due stati (decaduta e non), anche il gatto deve esistere in una sovrapposizione di due stati: vivo e morto. Questo però non si osserva per gli oggetti macroscopici! Per  uscire  da  questo  problema,  molti  fisici  credono  nella  cosiddetta interpretazione  di  Copenaghen  (proposta  da  Born):  l’effettuare  una misura (l’atto di osservare) fa collassare il sistema in uno dei due stati. Finché non  osserviamo  il  sistema,  esso  può  esistere  in  tutti  gli  stati contemporaneamente; ma  quando  lo  osserviamo,  questa  operazione  fa  sì che sia scelto un unico stato. Un’altra  interpretazione  è  quella  a molti mondi  di Everett.  Secondo  essa dopo  l’operazione  di  misura  non  rimane  una  sola  possibilità,  ma  ognuna evolve in maniera indipendente dall’altra. Così una volta osservato il gatto ci sarà un universo in cui esso è vivo e uno in cui è morto. Anche l’osservatore è doppio, ma ognuno è ignaro dell’altro. A ognuno il proprio universo sembra probabilistico, ma a priori è possibile prevedere esattamente cosa accadrà nell’uno  e  nell’altro,  quindi  è  deterministico.  Sarebbe  comunque deterministico  solo per un osservatore  che possa  osservare  tutti  i mondi, cosa impossibile.  Questa  interpretazione  può  spiegare  esattamente  le  stesse  cose dell’interpretazione  di  Copenaghen.  L’interpretazione  a molti mondi  non  è ampiamente  accettata,  anche  perché  non  spiega  come  fisicamente avverrebbe  la  separazione dei mondi  e  come  si  concili  con  la  conservazione dell’energia.  Fra  l’altro  l’esistenza  di  un  numero  enorme  di  universi 

 

 

 

spiegherebbe  l’esistenza  della  Terra,  nel  caso  essa  fosse  un  pianeta rarissimo.  Questi  universi  paralleli  avrebbero  tutti  le  stesse  costanti fisiche e conterrebbero versioni simili di noi stessi. La  fantascienza  ha  sfruttato  questa  ipotesi,  sebbene  poco  accreditata,  per rendere più interessanti le storie: un esempio sono le due puntate intitolate “Universi paralleli” nella prima e nona serie di Stargate SG‐1, nelle quali  i protagonisti  passano  da  un  universo  parallelo  all’altro  attraverso  uno “specchio  quantico”  (immagine,  stagione1)  o  un  buco  nero  con un’astronave  intera  (immagine,  stagione9)  e  possono  incontrare  versioni alternative di se stessi (immagine, stagione9). Una cosa simile accade nella puntata  “Universi  paralleli”  di  Star Trek The Next Generation,  nella  quale Worf passa continuamente da una realtà all’altra, dove registra differenze più  o  meno  grandi.  In  ogni  caso  va  sottolineato  che  nell’interpretazione  a molti mondi le realtà parallele sono separate, non è possibile passare da una all’altra e comunque se ne potrebbe sperimentare una per volta. Invece negli universi paralleli di prima non c’è ragione per cui dovremmo trovare altre versioni di noi stessi. Spesso vengono confusi i due tipi di universi paralleli: quello  dovuto  alle  dimensioni  aggiuntive  e  quello  dovuto  alla  meccanica quantistica. La  spiegazione  del  fatto  che  non  si  osservino  sovrapposizioni  di  stati  per oggetti macroscopici  sarebbe  legata  al  fatto  che  essi  non  sono  isolati  e  le interazioni con il resto dell’universo fanno perdere la coerenza quantistica, rendendo il sistema classico (decoerenza quantistica). 

43  Una altro tipo di 

viaggio: nel 

tempo 

Dopo  aver  sfiorato  una  serie  di  tecnologie  affascinanti  che  troviamo normalmente in film e serie TV, non ci resta che concludere con quella forse più affascinante: il viaggio nel tempo. Si trova in più di un film, ad esempio con una certa frequenza nelle serie di Star Trek. Ma forse a più d’uno di voi è già venuta  in mente  la trilogia “Ritorno a Futuro”, nel quale  la macchina del  tempo  era  stata  montata  su  una  Delorean:  ecco  nell’immagine  la Delorean che si prepara a tornare nel futuro, spinta da un treno (Ritorno al futuro III). Saper  viaggiare  nel  tempo potrebbe  avere  dei  vantaggi; ma  è  possibile  in base alle leggi della fisica? La  teoria  della  relatività  non  vieta  il  viaggio  nel  tempo.  Anzi:  esistono soluzioni delle equazioni di Einstein che prevedono soluzioni circolari, nelle quali ci si può muovere appunto in circolo, in modo da tornare al punto di partenza non solo nello spazio ma anche nel tempo (così si va avanti e poi indietro). Queste soluzioni esistono in un universo che non si espande, ma ruota di moto uniforme:  insomma, molto diverso da quello  che si osserva 

 

nella realtà.  Tuttavia  viaggi  nel  tempo  secondo  la  relatività  sono  possibili  con  qualsiasi distribuzione  della  materia.  Si  può  realizzare  qualcosa  di  equivalente all’universo  rotante  con  un’enorme  distribuzione  di materia  cilindrica  (in teoria  infinitamente  lunga,  non  però  densa  come  un  buco  nero)  in rotazione.  Chi  vuole  viaggiare  nel  tempo  dovrebbe  muoversi  a  velocità elevate  attorno  ad  essa, ma  non  potrebbe  andare  in  tempi  antecedenti  la sua creazione o seguenti la sua distruzione.  Ci sono però altri modi di viaggiare nel tempo. Ricordate il tunnel spaziale di poco  fa? Attraversare un tunnel spaziale  implicherebbe anche un viaggio nel tempo, perché il tunnel collegherebbe due punti dello spazio‐tempo, non solo dello spazio. Vale anche il viceversa: quando Marty si sposta nel tempo con  la  Delorean,  va  in  un’epoca  in  cui  la  Terra  si  trovava  in  un  punto diverso: se non viaggiasse anche nello spazio si troverebbe, appunto, nello spazio  interplanetario! Naturalmente restano tutte le difficoltà di creare un tunnel  spaziale  stabile  (o  di  sfruttarne  uno  esistente  in  natura),  di  cui abbiamo  detto  prima.  Serve  la  solita  materia  esotica,  anche  per  la macchina del tempo descritta prima. I buchi neri potrebbero essere aperture di  tunnel spaziali,  quelli  rotanti  sarebbero  i  soli  con qualche possibilità  di essere attraversati  senza sfracellarsi  su di esso, perché di  forma  toroidale (si potrebbe passare attraverso il foro centrale). Non si potrebbe comunque andare  in  un  passato  antecedente  la  formazione  del  buco  nero.  Nel frattempo non ci resta che affidarci alle invenzioni dei film, come i “vortici temporali” di Star Trek. Ma  il  viaggio  nel  tempo  pone  anche  altri  problemi:  andando  indietro  nel tempo,  si potrebbe cambiare  il  corso degli  eventi?  Questo  di  solito  succede nei  film. Nel  film  Star Trek  –  Primo Contatto,  i  nemici  sono  i  Borg,  esseri cibernetici che hanno come scopo quello di assimilare alla  loro collettività tutti  gli  esseri  biologici.  Gli  autori  si  salvano  in  qualche modo  rispetto  al paradosso che la modifica del tempo avrebbe dovuto far scomparire anche l’Enterprise. Ma ci sono paradossi forse peggiori: nel film ritorno al futuro, Marty  andando  nel  passato  rischia  di  impedire  l’innamoramento  dei  suoi genitori.  Questo  renderebbe  impossibile  la  sua  esistenza:  ma  allora  come avrebbe potuto tornare indietro nel tempo e causare il problema, se non è mai esistito? È come un gatto che si morde la coda e non si sa come risolvere il paradosso.  Per  questo molti  scienziati,  tra  cui  Hawking,  congetturano  che non  sia  possibile  viaggiare  nel  tempo,  ma  non  è  stata  ancora  trovata  una ragione fisica per la quale dovrebbe essere vietato. Si può anche pensare: se fosse possibile viaggiare nel tempo, perché nessuno 

è  ancora  venuto  a  trovarci  dal  futuro?  In  realtà  delle  ragioni  si  possono immaginare:  magari  la  macchina  del  tempo  verrà  costruita  in  un  futuro lontano  e  quanto  più  si  va  indietro  tanta  maggiore  (troppa)  è  l’energia necessaria.  In realtà c’è una persona che dice di provenire dal futuro: John Titor. Dice di essere nato nel 1998 in Florida ed essere venuto dal 2036. Si tratterebbe di un militare mandato  nel  1975  a  recuperare  il  primo  esemplare  di  personal computer  IBM,  che  avrebbe  delle  funzioni  particolari  mai  rese  pubbliche. Dice poi di essere stato nel 2000 a visitare la propria famiglia, incontrando se stesso da bambino. Comparve in un blog su internet da novembre 2000 al marzo  2001,  poi  non  scrisse  più  perché  sarebbe  tornato  nel  futuro.  Parla liberamente  della  possibilità  di  viaggiare  nel  tempo  e  dice  che  i  suoi contemporanei  ne  sono  al  corrente,  ma  non  tutti  ci  credono.  Avrebbe portato  la  sua  macchina  del  tempo  in  una  normale  automobile,  una Corvette del 1966.  Secondo  la madre  ci  sarebbe un video di Titor mentre torna nel futuro con la sua macchina del tempo, il 24 marzo 2001. Titor ha fornito  dei  dettagli  tecnici  riguardo  alla  sua macchina  del  tempo,  che  pare avesse  a  che  fare  con  i  buchi  neri. Ha  previsto  che  in  Iraq  non  sarebbero state trovate armi di distruzione di massa e che ci sarebbe stata una terza guerra mondiale,  i  cui  semi  sarebbero nati dalle proteste dopo  le  elezioni americane  del  2004.  Dice  che  nel  2005  ci  sarebbe  stato  il  collasso  del mondo occidentale. Questo non è avvenuto, quindi le sue previsioni sono in parte vere e in parte sbagliate.  Secondo Titor comunque le basi per il viaggio nel tempo saranno gettate al CERN  agli  inizi  degli  anni  2000.  Poi  ci  saranno  scoperte  a  livello  di matematica  teorica  derivanti  anche  dalla  teoria  delle  stringhe,  che confermerà  l’esistenza  di  6  dimensioni  arrotolate.  Questo  sviluppo  anche teorico  renderà  possibile  il  viaggio  nel  tempo.  Dice  anche  che l’interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica si  rivelerà vera. Quando  si  viaggia  nel  tempo  si  entra  in  una  linea  di  universo  diversa  dalla propria,  anche  se  strettamente  imparentata.  Così  il  suo  passato  è  molto simile,  ma  non  identico  a  quello  in  cui  è  tornato.  In  questo  modo  le previsioni  che  lui  fa  non  devono  necessariamente  avverarsi  tutte,  perché anche  il  fatto  che  lui  sia  tornato  indietro  cambia  la  linea  di  universo,  che può diventare diversa da quella dalla quale egli proviene.  In questo modo ogni  sua  affermazione  diventa  non  verificabile.  Insomma,  sembra  proprio una  grande  burla.  Se  vi  interessa  saperne  di  più,  comunque,  potete semplicemente cercare la sua pagina su Wikipedia. 

    

44  Fonti ed approfondimenti 

Le  principali  fonti  di  immagini  ed  informazioni  che  ho  utilizzato  per preparare questo incontro: 

• NASA: http://www.nasaimages.org; www.nasa.gov; http://map.gsfc.nasa.gov 

• Wikipedia: http://www.wikipedia.org/ • HST (Hubble Soace Telescope): http://hubblesite.org • Redshift e blueshift: http://www.astronomia.com • Immagini e video sull’evoluzione dell’universo:  • ESA (Agenzia Spaziale Europea) http://esamultimedia.esa.int • Satellite 2Mass: http://www.ipac.caltech.edu/2mass/ • ESO (European Southern Observatory): www.eso.org • Galaxy Zoo: http://www.galaxyzoo.org/ • DVD Gravitas (dinamica delle galassie; vedi immagine): 

http://www.galaxydynamics.org • La fisica di Star Trek (Krauss) (vedi immagine copertina)