I riduttori di curvatura devono soddisfare diverse condizioni energetiche
Per decenni, la ricerca sui viaggi più veloci della luce (superluminale) non ha potuto sfuggire alla necessità di quantità inconcepibili di ipotetiche particelle, oltre a un tipo di materia che mostra proprietà fisiche “esotiche“, come la densità di energia negativa. Questi non possono essere trovati nell’universo o richiedono un livello di abilità tecnologica molto al di là del nostro.
Erik Lentz, un fisico e autore di uno studio iniziale sul motore a curvatura , ha cercato di aggirare questo apparente vicolo cieco sperimentando le equazioni di campo di Einstein per trovare una nuova configurazione della curvatura dello spazio-tempo, che è un volume di spazio-tempo il cui interno le proprietà sono “deformate” rispetto alla struttura esterna dello spazio-tempo.
Questo metodo ha fascino nella caccia al viaggio superluminale, poiché un solitone o una bolla di curvatura evita di rompere il limite di velocità che la teoria della relatività generale di Einstein pone su tutta la materia nell’universo (la velocità della luce).
Poiché la materia fisica non può essere accelerata da velocità sub-a superluminale senza violare le leggi della fisica, potremmo invece provare a creare una “bolla” di solitoni attorno a un’astronave che muove il tessuto stesso dello spazio-tempo a velocità superluminali.
In teoria, ciò potrebbe comportare velocità superiori alla luce senza costringere la nave stessa a subire livelli di accelerazione inconcepibili, sicuri e protetti all’interno della regione interna del solitone.
Tuttavia, mentre questo evita di spostare la materia oltre il limite di velocità (e di infrangere le leggi della fisica), qualsiasi motore a curvatura praticabile deve comunque soddisfare una serie di condizioni energetiche, una delle quali è la condizione di energia debole (WEC).
“La condizione di energia debole impone che l’energia che qualsiasi osservatore fisico veda sia sempre positiva”, ha spiegato Jessica Santiago, fisico e co-autore con del recente studio in un’intervista video.
“Tutte le unità di curvatura Natário” violano la condizione di energia debole
Sorprendentemente, Lentz è arrivato ad una conclusione diversa. Nel suo lavoro iniziale con i solitoni del motore di curvatura, non stava cercando di superare il WEC, optando invece per ampliare l’ambito della sua analisi per la versione finale del suo studio, che è stato pubblicato sulla rivista Classical and Quantum Gravity.
“Nella versione pubblicata, la mia analisi è stata ampliata per esaminare tutti i frame timelike”, ha affermato.
Secondo lui, Santiago e i suoi colleghi avevano solo guardato la sua prestampa inedita, eludendo gli aggiornamenti aggiunti alla versione finale pubblicata.
“Quando l’ho fatto, ho scoperto che si poteva ancora trovare una classe di solitoni che soddisfacesse l’intero WEC, che ogni riferimento di tipo temporale avrebbe soddisfatto la condizione di ‘nessuna densità di energia negativa'”.
Lentz ha anche affermato che il suo articolo finale ha preso in considerazione tutti gli osservatori simili al tempo “e ha scoperto che l’energia non era negativa ovunque”.
In sostanza, Lentz ha suggerito che Santiago e i suoi colleghi avevano solo dimostrato che la classe Natário di motori a curvatura aveva una densità di energia negativa (violando il WEC), invece del motore specifico usato da Lentz per il suo studio finale.
“La dimostrazione delle violazioni delle condizioni energetiche deboli (violazioni del WEC) è stata fatta nel nostro documento senza requisiti aggiuntivi“, ha spiegato Santiago, in risposta alla controargomentazione di Lentz.
“È semplice e valido per tutte le unità di curvatura Natáriogeneriche, quindi dimostra che tutto ciò che Lentz ha da dire sull’argomento delle unità di curvatura Natário con densità di energia positiva, è sbagliato”. In altre parole, lo scisma tra Santiago ei suoi colleghi e Lentz si riduceva alla logica.
I motori a curvatura subluminale potrebbero ancora rivoluzionare i viaggi nello spazio
Il motore a curvatura Natário presentato nello studio di Lentz incontra anche problemi con altre condizioni energetiche, vale a dire la condizione energetica dominante (DEC). “Le metriche di curvatura di Erik Lentz nel regime superluminale hanno bisogno di materia superluminale”, ha spiegato Alexey Bobrick, uno scienziato bielorusso, coautore di un altro studio sulle unità di curvatura e astrofisico all’Università di Lund, in un’intervista separata.
Per Bobrick, qualsiasi motore a curvatura formato utilizzando il motore Natário dallo studio di Lentz richiederebbe materia che si muova più velocemente della velocità della luce, il che viola il DEC. “Questo equivale a dire che violano la condizione energetica dominante nel regime superluminale. Per quanto ne sappiamo, la materia superluminale probabilmente non esiste.”
Tuttavia, le speranze di realizzare unità a curvatura non sono tutte perse. È difficile sopravvalutare quanto sia ampia la gamma di velocità tra le velocità dei razzi chimici – il più veloce dei quali è il Parker Solar Probe, che ha utilizzato un aiuto gravitazionale per avvicinarsi al sole a 531.083 km/h – e la velocità della luce, che è di 300.000 km/s.
Anche a un quarto della velocità della luce, un veicolo spaziale si muoverebbe a più di 200 milioni di chilometri orari. Secondo Alexey Bobrick e il suo collega e co-fondatore di Applied Physics Gianni Martire, se i solitoni tendono a violare la fisica a velocità superluminali, potremmo avere più fortuna a cercarne uno che funzioni a velocità più modeste e subluminali.
“Dovremmo esplorare l’intera diversità degli spazio-tempo dei motori a curvatura”, suggerisce Bobrick. “Ciò include le morfologie, la gravità che generano all’esterno e i loro effetti sullo spaziotempo all’interno” come la velocità del tempo sperimentata all’interno delle bolle di curvatura, che accelera per alcune classi, come Natário.
Anche se c’è ancora speranza per i motori a curvatura oltre la fantascienza, potremmo dover mettere velocità superiori alla luce nel dimenticatoio mentre la fisica della formazione di un solitone viene ulteriormente esplorata. E per farlo, dovremo esaminare una più ampia varietà di solitoni di molte altre classi oltre al Natário.
In breve, la ricerca di un motore a curvatura praticabile potrebbe richiedere di “strisciare” a velocità inferiori alla luce prima di poter correre a quelle superluminali.
