I
Tunnel Spaziali: una mera
teoria scientifica o realtà?
di Fabio Giudici
Questo articolo non ha la pretesa
di rispondere alla domanda sopra posta, ma dà solo un quadro delle
attuali teorie in fase di studio (in fondo non sono un fisico quantistico
con specializzazione al MIT...).
Sin dalla prima puntata di DS9 noi tutti abbiamo potuto ammirare lo spettacolo
del tunnel spaziale bajoriano, ma i più critici si saranno chiesti:
«Come è possibile che una cosa del genere esista?».
Ebbene i consulenti scientifici della serie hanno fatto propria una delle
teorie più affascinanti degli ultimi 70 anni: i tunnel spaziali
matematicamente esistono come soluzione dell'Equazione di Einstein sul
campo gravitazionale. Esistono due tipi principali di tunnel spaziali (o
wormhole); quelli Lorentziani (riguardanti la relatività
generale) e quelli Euclidei (riguardanti la fisica delle particelle).
I Lorentziani sono essenzialmente una scorciatoia attraverso lo spazio-tempo: immaginate di prendere un foglio di carta e di voler raggiungere partendo dal punto A il punto B. Normalmente si farebbe un percorso lineare sul foglio, ma c'è un altro modo. Immaginate ora di curvare il foglio in modo tale che i due punti coincidano; a questo punto prendete una matita e bucate il foglio... cosa avete ottenuto? Se il foglio fosse l'universo avremmo proprio un wormhole (N.B.: il punto B si può anche trovare in un altro istante di tempo rispetto ad A nell'universo realizzando di fatto una macchina del tempo).
Tale tipo di modello è molto simile al Tunnel Spaziale di DS9, ma la questione è un pochino più complicata. Di certo non si è ancora riusciti a dimostrare la loro non esistenza (è questa una cosa buona), ma sono oggetti estremamente strani: per poter non collassare avrebbero bisogno di enormi quantità di materiali "esotici" (con tale termine si indicano materiali con proprietà assolutamente inusuali), in particolare dotati di massa negativa (non si tratta di antimateria, ma di materiali con densità di energia negativa, cioè in uno stato in cui hanno meno energia di quanta ne abbia il vuoto quantistico), cosa ottenibile in piccole quantità in laboratorio tramite l'effetto Casimir, ma che implica comunque l'impossibilità di immagazzinare una grande quantità di questo materiale proprio a causa della propria natura esotica. Se l'esistenza di tali tunnel fosse comprovata sarebbe facilissimo trasformarli in una macchina per muoversi liberamente nello spazio-tempo, ma ciò andrebbe contro il principio di causalità che sembra essere alla base del nostro Universo, tanto che Stephen Hawking pensò di creare un postulato di protezione della cronologia, secondo cui gli effetti quantistici preverrebbero il viaggio nel tempo.
I wormhole di tipo Euclideo sono ancora più anomali esistono nel "tempo immaginario" (avete presente i numeri complessi, cioè « a+sqrt(-1)*b »?) e sono processi quantistici virtuali, hanno interesse soprattutto per la fisica delle particelle, ma hanno una trattazione in meccanica quantistica piuttosto pesante e difficile da trattare e capire.
La trattazione fin qui eseguita
ne specifica i modelli, ma probabilmente qualcuno di voi si starà
ora chiedendo: «Belli, ma da dove saltano fuori?». Ebbene,
la risposta è piuttosto affascinante.
Secondo il modello di Einstein, la gravità non è una forza
reale. Egli ne diede una interpretazione geometrica: notò che gli
oggetti non sottoposti a forze su superfici piane si muovono lungo linee
rette e che oggetti che si muovono su superfici curve seguono percorsi
curvi anche quando non soggetti a forze esterne. Einstein suggerì
che la massa distorce lo spazio tempo (un tipo di modello fu mostrato qualche
tempo fa durante la trasmissione "Quark": una sfera pesante era
fatta muovere su un tessuto elastico circolare ebbene la massa si muoveva
su questo tessuto seguendo una spirale fino a raggiungere il centro in
cui il tessuto era stato curvato dalla presenza di un'altra massa più
grande, ebbene la massa più grande sono le stelle oppure eventuali
buchi neri, quelle più piccole sono pianeti o oggetti che entrano
a contatto con le suddette masse, il tessuto rappresenta invece lo spazio
tempo) quindi gli oggetti non fanno altro che seguire la curvatura dello
spazio tempo sottostante.
Immaginiamo
ora di considerare un buco nero, che avrebbe una massa enorme concentrata
in uno spazio piccolissimo. Lo spazio tempo avrebbe una discontinuità
in corrispondenza del buco nero, ma questa discontinuità si riaprirebbe
in un altro universo formando quindi il ponte di Einstein-Rosen.
Altra interpretazione sarebbe che si riaprirebbe invece in un'altra locazione
spazio-temporale nel nostra stesso universo. Proprio questi ponti di Einstein-Rosen
costituirebbero i wormhole di nostro interesse, in particolare se si considerasse
una singolarità di Schwarzschild, cioè priva dell'orizzonte
degli eventi ed estremamente piccola in modo da risentire solo in minima
parte degli effetti di marea propri del Buco Nero.
Nella speranza che prima o poi si trovi un modo efficiente per sfruttare o creare tale tipo di connessioni nello spazio-tempo, vi posso anticipare che ufficialmente la NASA ha preso in considerazione tale tipo di "anomalia" fisica (insieme ad altri tipi di modello abbastanza particolari) per lo sviluppo di mezzi che possano andare a velocità Iperluminare (maggiore di quella della luce!).