Wormhole: possono esserci “scorciatoie” nello spaziotempo? | Quantità

Di norma, è la scienza che ispira le menti creative del cinema e della letteratura a creare i loro meravigliosi testi di fantasia. Ma negli anni ’80 si verificò un movimento opposto. Anche l'autore della storia era uno scienziato, ovviamente.

Correva l'anno 1985 e si celebrava l'astronomo Carl Sagan, creatore della celebre serie UniversoStava scrivendo il suo unico libro di fantascienza, comunicazioneche 12 anni dopo divenne un film con Jodie Foster nel ruolo dell'astrofisica Ellie Arroway.

La trama parla di possibili contatti con gli alieni, tra gli altri argomenti legati alla scienza. Nella storia, Ellie riceve istruzioni da una civiltà avanzata, che la guidano nella costruzione di una macchina rivoluzionaria capace di viaggiare nell'iperspazio, attraverso un wormhole.

L’idea, che ha avuto un enorme impatto, è stata ispirata direttamente da una conversazione tra Sagan e il collega fisico Kip Thorne, che nel 2017 ha vinto il Premio Nobel per la fisica per la sua scoperta delle onde gravitazionali.

Sagan chiese a Thorne di verificare se l’idea di un simile “accorciamento dello spazio-tempo” descritta nel libro fosse effettivamente scientificamente corretta. Potrebbe davvero esistere?

Affari esteri

La conversazione ha portato a un articolo fondamentale su Wormhole (Wormhole, in portoghese). Degno Wormhole nello spazio-tempo e il loro utilizzo per i viaggi interstellari: uno strumento per insegnare la relatività generale (“Wormholes in Space-Time and Their Use in Interstellar Travel: A Tool for Teaching General Relativity”, in traduzione libera). L'opera mostra la forma matematica completa della teoria generale della relatività di Einstein, la cui soluzione è progettare uno spazio-tempo tunnel che collega due regioni distanti dell'universo.

Thorne e il suo collaboratore Michael Morris dimostrarono che affinché l'”anello” del wormhole rimanga aperto, deve essere riempito di materia esotica, cioè di materia con massa negativa. Ciò violerebbe alcune condizioni di conservazione dell’energia.

Sappiamo dalla Legge di Gravitazione Universale di Newton che la gravità è una forza esclusivamente attrattiva ed è direttamente proporzionale alla massa degli oggetti. Pertanto la sostanza estranea avrà, tra l’altro, un carattere “disgustoso”. In altre parole, la conclusione di allora era che, utilizzando la relatività generale, sarebbe stato impossibile ottenere un wormhole che rispettasse le leggi della natura.

A meno che la relatività generale non abbia bisogno di qualche correzione. E questo è il punto in cui, dopo l'articolo proposto da Carl Sagan, c'è stata una vera corsa in astrofisica per offrire teorie alternative che correggano o integrino la relatività generale.

L’obiettivo è trovare una soluzione al wormhole che possa essere attraversata senza doverlo riempire di corpi estranei. Anche i wormhole a livello quantistico. I wormhole non sono stati scoperti ma sono stati previsti nelle soluzioni corrette della relatività generale e, se esistessero, potrebbero rappresentare l’unica alternativa ai viaggi interstellari.

“Pieghe” e “tunnel” nella geometria dello spazio-tempo possono servire come scorciatoie per sistemi stellari molto distanti. È sempre bene ricordare la vastità dell'universo: la stella più vicina al sistema solare, Proxima Centauri, dista circa 4 anni luce, ovvero circa 40 trilioni di chilometri!

Ciò significa che ci vorrebbero altri quattro anni per raggiungere Alpha Centauri – il sistema solare di cui Proxima Centauri fa parte – se viaggiassimo alla velocità della luce. Qualcosa di impossibile, a meno che non riusciamo a costruire un wormhole.

La questione è ancora aperta e potrebbe aprire la strada a una nuova teoria post-relatività. Il futuro ce lo dirà.