Attraversare un buco nero : Una possibilità!

Un buco nero rotante è attraversabile!

L'idea che un buco nero possa essere il portale per un'altra regione dello spazio-tempo, la porta di accesso all'iperspazio o addirittura il modo per oltrepassare le barriere del tempo spostandosi nel passato o nel futuro, ha sempre affascinato l'uomo. 

Sia in ambito cinematografico, che letterario-fantascientifico troviamo molti esempi di astronavi che cercano di accedere ad un buco nero al fine di spostarsi nell'iperspazio.

I buchi neri restano uno dei misteri più complessi del nostro universo. Tutti gli appassionati sanno che il buco nero nasce come conseguenza del collasso gravitazionale di alcuni tipi di stelle che morendo accumulano tutta la loro massa in un solo punto formando quella che viene definita una "singolarità"che possiede densità infinita e che provoca un "buco" nel tessuto dello  spazio-tempo.

grafico del buco nero

Questo grafico descrive la tensione fisica sul telaio in acciaio della navicella mentre precipita in un buco nero rotante. L'inserto mostra uno zoom-in dettagliato 

per tempi molto lunghi. La cosa importante da notare è che la tensione aumenta drammaticamente vicino al buco nero, ma non cresce indefinitamente. Pertanto, il veicolo

 spaziale e i suoi abitanti possono sopravvivere al viaggio.

KHANNA / UMASSD

Nel passato si pensava che qualsiasi veicolo attraversasse un buco nero ne sarebbe stato distrutto immediatamente come conseguenza della di quelle che vengono definite "stiramento e spremitura" della materia, eventi che portano alla fine ad una sorta di vaporizzazione dell'oggetto che è entrato nel buco nero.  La novità che oggi apprendiamo grazie allo studio condotto presso l'università del Massachusetts Dartmouth e  del Georgia Gwinnett College è affascinante, secondo questo studio si può ipotizzare che se una navicella attraversasse un buco nero di tipo rotante ( come Sagittarius A che si trova al centro della nostra galassia) potrebbe affrontare forze molto deboli che gli consentirebbero di non subire particolari effetti sulle astronavi , potrebbero permettere pertanto un attraversamento

 sicuro ...( esattamente come visto nel film Interstellar , che non a caso è stato scritto da Kip thorne , premio Nobel per la fisica .

Basandosi sul lavoro svolto dal fisico Amos Ori due decenni prima, la studentessa Caroline Mallary(link) ha costruito un modello al computer che ha catturato la maggior parte degli effetti fisici essenziali su un veicolo spaziale.

Il centro di un buco nero rotante, anche detto buco nero di Kerr, infatti è esattamente come il centro dell'occhio di un uragano, secondo questo studio quindi il centro del buco nero è un luogo "pacifico"

 Gli effetti della singolarità quindi non sarebbero rilevati dagli occupanti di una eventuale navicella.

Gli studi di Mallary però fanno riferimento a buchi neri rotanti che non subiscono influenze gravitazionali da altre stelle o da altra materia che sta precipitando al suo interno. Purtroppo la maggioranza dei buchi neri rotanti  pero' subisce di queste influenze e quindi molto potrebbe cambiare rispetto a quanto è stato simulato, sarà  pertanto necessario che la ricercatrice  faccia nuove simulazioni molto più complesse per avere una idea più realistica degli effetti di un buco nero rotante su una astronave.

Fonte :physical Rewiew D

Fisica quantistica: C'è vita dopo la morte?

Usualmente,la vita oltre la vita, non è argomento trattato in questo Blog, ma quando la fisica (e in particolare quella quantistica), per misteriosi intrecci , si incontra e si scontra con l'argomento aldilà, diviene interessante provare ad analizzare nuove ipotesi.

Lo scienziato Robert Lanza sostiene che la teoria del biocentrismo insegna che la morte così, come la conosciamo, è un'illusione creata dalla nostra coscienza. Lanza si è occupato, ed è stato un luminare, per più di un decennio di cellule staminali e clonazione ed ha suscitato scalpore la sua ultima pubblicazione :" il biocentrismo", una teoria secondo la quale  la vita crea l'universo, e non viceversa, secondo lo studio di Lanza, se lo spazio e il tempo non sono lineari, allora la morte non può esistere in senso stretto.
In pratica tutto sarebbe un prodotto della nostra coscienza , proprio in virtù dell'indeterminazione della materia quantistica o meglio proprio perchè , la meccanica quantistica è probabilistica e non deterministica. I concetti di spazio e di tempo, quindi, sarebbero una illusione verificata solo sul piano cosciente, l'esistenza stessa del nostro universo sarebbe tale solo perchè noi osservatori "OSSERVIAMO".....Cogito ergo sum,(quindi se non penso?...."non sono?") diceva Cartesio, che abbia forse precorso i tempi?

In questa visione il tema della vita oltre la vita cambia decisamente aspetto, secondo Lanza , la morte, sarebbe solo un passaggio di stato della nostra coscienza che, come noto,non ha avuto ancora una definitiva spiegazione scientifica ( come nasce una coscienza da un agglomerato di cellule celebrali? questo nessuno ancora lo ha provato).
Sarebbe solo un retaggio culturale e religioso, l'idea che ci viene inculcata da secoli, secondo la quale ogni forma biologica muore. Il biocentrismo, di cui consigliamo la lettura, cerca di mostrare un lato ancora ignoto della coscienza, un lato affascinante e profondo, una ipotesi si, ma tutto sommato una ipotesi interessante.

Viaggio nel tempo : Un segnale?

Dopo l'annuncio del'individuazione delle onde gravitazionali, increspature dello spazio-tempo, molti seguaci della teoria del viaggio nel tempo si sono affrettati a sottolineare che questa nuova spettacolare scoperta, potrebbe aprire alla verifica di tutta una serie di teorie, tra cui il viaggio nel tempo.

NASA Image

Queste increspature nel tessuto dello spazio-tempo,si sono create dalla fusione di due buchi neri super massicci 1,3 miliardi di anni fa e durante una recente conferenza stampa  il fisico KIP THORNE , noto tra l'altro per per essere stato il produttore esecutivo del film "Interstellar", co-fondatore del LIGO
( l'interferometro attraverso il quale si è trovate le onde gravitazionali), ha tenuto a ribadire che questa sensazionale scoperta non implica direttamente che sia possibile viaggiare nel tempo. Insomma, i fisici, come
giusto che sia, non si sbilanciano e anzi in alcuni casi tendono a sminuire.


 Sono di un diverso punto di vista, invece, alcuni di questi scienziati  legatissimi all'ortodossia  scientifica, che in ambiti non accademici e magari davanti ad un bicchiere di buon vino , esprimono concetti  molto meno ortodossi , spingendosi talvolta, a ipotizzare teorie alquanto "esotiche" e fuori dai consueti schemi.


Durante alcune di queste conversazioni, mi è capitato di essere testimone di veri e propri "voli pindarici" che hanno portato alcuni di questi accademici a ipotizzare scenari che francamente non mi sarei mai aspettato. Il viaggio nel tempo non è ormai più confinato ai libri di fantascienza,  ma dopo essere approdato alla fisica teorica, ormai molti anni fa, e dopo che alcune di queste teorie hanno avuto riconoscimento "scientifico", sarebbe giunto il momento del passo successivo....La posa in opera di un artefatto ingegneristico, che miri a verificare la veridicità delle teorie pubblicate. In realtà le energie in ballo sono ancora troppo "importanti" da poter essere sviluppate, ma i percorsi che si stanno sviluppando in alcune università e centri di ricerca europei e americani viaggiano nella giusta direzione.


 I viaggi nel tempo sono per ora molto lontani, ma l'ultima scoperta sulle onde gravitazionali, come le ultime di meccanica quantistica , cominciano a far aprire gli occhi a scienziati che iniziano ad avere una comprensione più profonda dell'infinitamente grande e dell'infinitamente piccolo, nella speranza che forse un giorno si potrà  avere una visione più unitaria dell'esistenza.

Onde gravitazionali: Einstein colpisce ancora.

Adesso è una certezza, gli interferometri statunitensi LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ) , posizionati a Hanford, Washington ed a Livingston, Louisiana, hanno percepito il "sussulto" dell'universo. Le onde gravitazionali, increspature dello spazio tempo, ipotizzate da Albert Einstein più di 100 anni fa, hanno finalmente un riscontro.

La pubblicazione sulla prestigiosa rivista "SCIENCE" , ha apposto un sigillo di ufficialità alla rilevazione.
In realtà  diversi erano i rumors riguardo l'importantissima scoperta che sarebbe stata effettuata il 14 settembre 2015 alle 9.50.45 tempo universale e che solo negli ultimi giorni è trapelata attraverso anticipazioni giornalistiche provenienti da fonti interne l'ambito scientifico.
Ma andiamo per gradi.....

Le onde gravitazionali
Le onde gravitazionali sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo. Lo spazio-tempo deve essere immaginato come un tappeto di gomma , che subendo la pressione di masse, quali i pianeti, le stelle o gli stessi esseri umani presenti sulla nostra terra, si deforma sotto il "peso"(di queste masse appunto).

Affinché le onde gravitazionali siano rintracciabili, è necessaria l'interazione di oggetti di massa considerevole, come i buchi neri. L'occasione , in questo caso si è avuta , quando due enormi buchi neri che circa 1,3 miliardi di anni fa che, dopo aver cambiato direzione, si sono rivolti alla velocità della luce uno verso l'altro. Due masse pari a 24 e 36 volte il sole , sono arrivate all'impatto e hanno generato una enorme onda gravitazionale , che cinque mesi fa è arrivata sino al nostro pianeta e più precisamente ai nostri rilevatori .
 I due buchi neri si sono fusi in uno solo della massa di 62 masse solari , tre masse solari in meno della somma delle due . La massa mancante si è convertita in radiazione gravitazionale , come previsto dalla famosa formula E=Mc2 ed ha generato una invisibile bomba atomica , che in un decimo di secondo ha brillato più di tutte le stelle di tutte le galassie dell'universo.  In linea di principio , secondo Bruce Allen membro LIGO presso l'Istituto Max Planck per la fisica gravitazionale ad Hannover, in Germania,
 questa rilevazione avrebbe indirettamente dato la prova dell'esistenza effettiva dei buchi neri, in quanto solo un oggetto come un buco nero può comprimere tanta massa e possedere cosi tanta energia gravitazionale "pura" in uno spazio cosi ridotto. Questa esplosione invisibile , secondo KIP Thorne, un teorico al Caltech gravitazionale che ha giocato un ruolo di primo piano nello sviluppo del LIGO "E 'di gran lunga l'esplosione più potente mai rilevata dagli esseri umani dopo il big bang".
Interferometro

Interferometro è uno strumento di rilevazione che serve a studiare gli effetti di composizione delle onde(fonte Wikipedia), in questo caso , l'interferometro LIGO, aveva il compito di percepire e misurare le onde gravitazionali che hanno attraversato la terra, provenienti dal profondo universo  generate dall'urto dei buchi neri di cui sopra.
Il LIGO è una enorme e precisissima struttura a forma di L , possiede la capacità di rilevare un'unda gravitazionale che , secondo l'ipotesi rilevata, espande la terra di  1/100.000 di nanometro (sempre per l'effetto della deformazione del tessuto dello spazio-tempo)...La larghezza di un nucleo atomico!!! grazie a questo strumento , l'affidabilità della rilevazione e di conseguenza della scoperta ha superato lo standard "Cinque Sigma ".

CINQUE SIGMA
Per descrivere il grado di certezza di una scoperta, si utilizza questa dicitura che corrisponde, all'incirca, alla probabilità di ottenere i dati trovati e rilevati dal LIGO, nel caso in cui le onde gravitazionali non esistano....non è semplice spiegare questo grado si probabilità, ma per ottenere un grado di affidabilità cosi alto, bisogna avere livelli di precisione nelle misurazioni fuori dall'ordinario in particolare quando si tratta di cosmologia.
In questo progetto, una eccellenza Italiana, si occuperà di provare a verificare la scoperta rilevando anch'esso le onde gravitazionali. L'interferometro "VIRGO" , che si trova a cascina, vicino Pisa, infatti, proverà entro l'anno a compiere le misurazioni del LIGO.
Non vi è dubbio che questa scoperta concederà il premio nobel per la fisica a qualcuno degli attori protagonisti di questa incredibile avventura che dura da ormai 100 anni. Sarà il fisico KIP Thorne (il teorico che ha ispirato il film INTERSTELLAR), forse sarà WEISS, il fisico che ha, nel 1972, ha sviluppatp il primo progetto del LIGO, oppure  gli attuali fisici che hanno rilevato l'onda gravitazionale. Vedremo in futuro dove andrà questo premio, frutto delle ispirazioni romantiche , dell'intelligenza , della sete di conoscenza e sopratutto della perseveranza , di tanti uomini e donne che nel corso degli anni si sono succeduti in questa ricerca lunga un secolo.

Warp Drive: Viaggiare più veloce della luce?

Le ultime scoperte sui pianeti extrasolari , hanno risvegliato, ammesso che si sia mai sopito, l'interesse per l'esplorazione extraaplanetaria.
Il professor Geraint Lewis,ricercatore presso l'università di Sydney, ritiene che viaggiare  alla velocità della luce può effettivamente essere una possibilità praticabile.  Lo stesso ha dichiarato che se analizziamo l'equazione che Einstein ci ha lasciato , questa non vieta la possibilità di viaggiare deformando (piegando) l'ordito dello spazio-tempo, al punto di superare di parecchie volte la velocità della luce, e rendere possibile un viaggio interstellare o intergalattico che altrimenti , con le  moderne tecnologie, sarebbe praticamente impossibile. Il problema sorge dal fatto che  per costruire questi motori , bisognerebbe utilizzare materiali che ancora non sono stati scoperti!

Infatti nella costruzione di un motore a curvatura andrebbero utilizzati materiali  con una' densità di energia negativa ': "Non è un materiale che in realtà abbiamo nelle nostre mani, ma ci sono elementi a supporto dell'ipotesi che nell'universo , in realtà, ci siano materiali con  questo tipo di proprietà", secondo Lewis.
 Lo spazio vuoto, ad esempio, ha una densità di energia negativa. Il professor Lewis ha diichiarato che un motore a curvatura significherebbe che l'umanità è in grado di colonizzare l'universo molto velocemente.

Lewis, per dare una sferzata ottimista al suo discorso,  ha ricordato ai giornalisti del National Science Week in Sydney come molte idee scientifiche hanno avuto improvvisi  balzi in "avanti". Basti pensare a come era vista la fisica quantistica 100 anni fa o come sono evolute la relatività e la gravitazione di Newton nel corso degli anni.

Quantum decoherence

Per capire decoerenza , dovete prima capire la coerenza, il che significa che dovete capire le interferenze, il che significa che dovete capire che cosa fanno le onde.
 La caratteristica principale delle onde è tale da generare una interferenza, due onde possono sommarsi fino a generare qualcosa più forte  o possono annullarsi. Premesso questo, andiamo ad analizzare il dualismo onda-particella alla base della meccanica quantistica e di conseguenza fondamentale ai fini della comprensione della decoerenza quantistica.
L'esperimento della doppia fenditura è la più importante dimostrazione scientifica della dualità onda-particella. Avvine in questo modo: Gli elementi utilizzati sono sostanzialmente tre , una sorgente luminosa, una lastra da posizionare sullo sfondo e tra la sorgente luminosa e la lastra si dispone una barriera opaca con due fenditure parallele di una determinata lunghezza. Un'onda può passare attraverso due fenditure, una particella non può, premesso questo che possiamo vedere in figura (1),

figura1

 diciamo che se noi riduciamo l'emissione luminosa al punto da far partire un solo fotone alla volta ( ma la cosa vale anche per particelle più grandi quali elettroni), notiamo che , come ci si aspetterebbe dalla meccanica classica, le particelle riescono a passare solo attraverso una fenditura ( essendo dei corpuscoli non avrebbe senso passassero contemporaneamente
 da entrambe le fenditure , come invece avviene per un'onda) (figura 2).

figura2

- Bene , facendo passare per le fenditure un fotone (o elettrone) alla volta, essi risultano dapprima diradati e dall'apparente distribuzione caotica, ma, aumentando man mano di numero, vanno a formare le frange di interferenza tipiche del comportamento ondulatorio!( esattamente come se le particelle passassero contemporaneamente tra entrambe le fenditure!!).

Con l'andar del tempo più fotoni(o elettroni) raggiungono lo schermo , più si dispongono creando una figura di interferenza...Ma i fotoni sono particelle!

 Analogo risultato si ottiene anche utilizzando particelle di maggiori dimensioni. Ciò dimostra inequivocabilmente l'esistenza del dualismo onda-corpuscolo, sia della materia sia della radiazione elettromagnetica (citazione Wikipedia)- Introdotto questo concetto complesso ma comprensibile , possiamo quindi affermare che l'onda, in quando continua e non discreta , ha una natura "COERENTE".
E' fondamentale ricordare che qualora si dovessero usare elementi di misurazione , ai fini del valutare attraverso quale fenditura ha attraversato un singolo fotone, la figura di interferenza di cui sopra scompare! Certo questo sembra assurdo , nel pensiero classico ci si basa sul concetto di "realismo locale", che afferma che una particella porta con sé in ogni momento tutte le informazioni necessarie per determinare come si comporta (comporterà) e pensare che solo a seguito di una misurazione la particella cambia il suo
stato, significa che la particella deve andare "indietro nel tempo" e decidere se farà un percorso attraversando una determinata fenditura (quindi si comporterà da particella)  o entrambi (quindi si comporterà da onda).

Che cosa è successo alla coerenza che ha causato il modello sopra descritto ? L'osservazione ha generato una "decoerenza". Questa onda è quindi collassata all'atto della verifica di uno dei probabili stati quantistici, quindi l'interazione con il sistema è stata sufficiente a "rovinare" la coerenza dell'onda, o più semplicemente
le informazioni che abbiamo misurato sulla particella che escludono alcuni dei canali che altrimenti avrebbero partecipato alla coerenza dell'onda (onda è una somma di molte  influenze).


La Decoerenza , quindi, alla luce di quanto abbiamo spiegato, si verifica quando un sistema quantistico interagisce con l'ambiente. Non ci soffermiamo oggi nel descrivere come avviene l'evoluzione della funzione d'onda secondo l'equazione di Schrödinger, ci basti pensare che il collasso della funzione d'onda sopra descritto , segna il confine tra la realtà "quantistica da quella "classica". Nel mondo quantistico , questa funzione d'onda decade molto lentamente ( un elettrone ci impiega circa un anno), mentre nel nostro mondo reale impiega qualcosa come un femtosecondo!

Verso le stelle: EMDrive !

Secondo uno scienziato tedesco, il motore di propulsione elettromagnetica della NASA,in realtà funziona.
Martin Tajmar  è un ingegnere fisico austriaco, professore e direttore dell'Istituto di ingegneria aerospaziale presso l' Università Tecnica di Dresda , docente presso l' Università Tecnica di Vienna e l' International Space University , in Francia. Tajmar si è occupato di propulsione spaziale, come di mostra il suo curriculum visualizzabile  su Wikipedia. Tajmar non è certamente un novizio, ne uno sprovveduto nel suo settore e sicuramente non si lancerebbe in affermazioni esagerate o non conformi al metodo scientifico .

Il motore a propulsione elettromagnetica , anche detto EMDrive, è ritenuto di produzione impossibile dalla maggioranza degli scienziati in quanto violerebbe una delle leggi fondamentali della fisica , il "principio di conservazione della quantità di moto". La fisica classica, infatti, stabilisce che la quantità di moto di un sistema è costante in assenza di forze esterne che agiscono sul sistema - motivo per cui è necessario
propellente nei razzi tradizionali.

 Questo motore potrebbe portare un'astronave sulla luna in 4 ore e su plutone in soli 18 mesi, sfruttando la conversione di energia elettrica in spinta, difatti rendendo inutili i carburanti e i motori tradizionali. Martin Tajmar ha presentato il suo lavoro presso l'American Institute for Aeronautics, i suoi risultati confermano che l'EMDrive produce una spinta , come precedentemente sostenuto dalla Nasa. Tajmar ha dichiarato:"Le nostre misurazioni mostrano spinte come previsto dalle indicazioni precedenti..." e "Se fosse vero, questo potrebbe certamente rivoluzionare i viaggi  nello spazio."

Tajmar è ritenuto il candidato più giusto per testare il motore elettromagnetico in questione, secondo T. :"test supplementari devono essere effettuati per studiare l'interazione magnetica delle linee di alimentazione di potenza utilizzate per i contatti metallici liquidi. Tuttavia, noi osserviamo spinte vicino alla grandezza delle
 previsioni attuali dopo aver eliminato molte fonti di errore possibili che dovrebbero giustificare ulteriori indagini sui fenomeni." Ovviamente come già detto la comunità scientifica è scettica sul possibile sviluppo di tele tecnologia, ma è stranamente interessata , tanto che , in modo "parallelo", sembra che scienziati NASA, si stiano occupando dell'EMDrive, e i risultati sono riportati da alcuni mesi da n forum NASA che si chiama NasaSpaceFlight.com. Secondo questo sito , la NASA avrebbe effettivamente prodotto un motore di questo tipo negli ultimi mesi e leggendo il forum a cui partecipano alcuni ricercatori NASA, il concetto di EMDrive sarebbe alquanto semplice, si farebbero rimbalzare delle microonde in un contenitore chiuso.

La Nasa avrebbe testato con successo il loro Emdrive nel vuoto assoluto e questo sarebbe il limite che fino ad ora non era ancora stato superato , infatti la fisica dice che le particelle nel vuoto quantistico non possono essere ionizzate,  quindi non si potrebbe creare la spinta necessaria a far funzionare il motore.
Tajmar , con la sua competenza e esperienza , potrà sicuramente dare una risposta definitiva a questo mistero.

La freccia del tempo

L'astrofisico Arthur Eddington nel 1927, fu il primo a definire "freccia del tempo" , lo "strano" comportamento del tempo... Infatti, che si tratti della relatività, di gravitazione di Newton, della meccanica quantistica o di altre leggi della fisica , le  equazioni che regolano il nostro universo funzionano indipendentemente dalla direzione in cui scorre il tempo, si definiscono infatti "tempo-simmetriche". Ovviamente nella nostra percezione quotidiana tutto ciò non avviene e siamo portati a definire una
 direzione in cui scorre il tempo, altrimenti perchè possiamo ricordare il passato ma non il futuro? O perchè invecchiamo anzichè ringiovanire? Un fenomeno che il fisico Stephen Hawking ha chiamato la freccia
"psicologica" del tempo. La risposta di Sir A.Eddington fu che si tratta di una proprietà emergente della termodinamica . Ciò che percepiamo come freccia del tempo è in realtà  solo l'inesorabile riarrangiamento di stati altamente ordinati in inutili configurazioni  casuali , si tratta di una conseguenza della seconda legge della termodinamica.

Tutti ricorderanno che questa legge riguarda l'entropia e dice che in sistema chiuso ( e il nostro universo lo è) il disordine - l'entropia appunto - può solo tendere ad aumentare , proprio in virtù del fatto che esistono molti più stati disordinati che ordinati . Ad esempio se prendiamo un mazzo di carte e lo lanciamo in aria, ci sono molti stati in cui il mazzo di carta possa ricadere  rispetto allo stato in cui ricada in terra tutto impilato .
Quindi La ragione per questo aumento di entropia puo’ essere dedotta da un semplice argomento di tipo probabilistico: un sistema puo’ assumere, in generale, molti più stati disordinati di quanti non siano gli stati ordinati, quindi un sistema che cambia randomicamente stato avrà più probabilità di ritrovarsi in uno disordinato.

Il perché vediamo una freccia del tempo per quanto riguarda i processi macroscopici é stato per lungo tempo un enigma per i fisici e l'idea che le nostre scelte attualmente possano influenzare gli eventi in futuro, ma non nel passato si riflette nelle regole della teoria quantistica standard come principio che i teorici quantistici chiamano  "causalità". Il principio di causalità nasce dall'idea che i fenomeni si susseguano unicamente in un processo di causa-effetto, e tutto ciò che non risponde a questa legge è
 dovuto al caso. quindi, in definitiva, l’aumento di entropia nel nostro mondo ordinato é una della ragioni che ci fa sentire un’apparente “freccia del tempo”. Ma se tutti i processi fisici sembrano essere tempo reversibili al loro livello fondamentale, ci potremmo chiedere “Perché non ricordiamo il futuro?”

 Dopo tutto, possiamo ricordarci del passato, e la fisica non sembra fare nessuna distinzione fra passato, presente e futuro. Quindi perché non abbiamo già conoscenza di quello che ci succederà nel futuro?  La ragione per la quale non possiamo ricordare il futuro é che non abbiamo ancora ricevuto nessuna informazione sugli eventi futuri,ci vuole tempo per un raggio di luce, composta da fotoni, per trasportare  informazioni e per raggiungerci da un evento distante.

Questo principio è definito come freccia del tempo radiante o anche detto" freccia del tempo elettromagnetica". Le equazioni di Maxwell sui campi elettromagnetici sono tempo-reversibili, e quindi valide sia per onde avanzate (che si muovono indietro  nel tempo), sia per onde ritardate (che si muovono avanti nel tempo), Albert Einstein riteneva che il processo fosse simmetrico e si scopri’ che é più facile creare un raggio  di luce nella direzione dritta del tempo poiché il comportamento dei suoi miliardi di fotoni quando vengono prodotti  e dispersi puo’ essere capito in termini di entropia  crescente: “Questa freccia é stata rovesciata in esperimenti ben congegnati che hanno creato onde convergenti, quindi questa freccia deriva probabilmente dalla freccia termodinamica, in quanto le condizioni per produrre un’onda convergente richiedono più ordine rispetto alle condizioni per un’onda radiante.

Messa in altri termini, la probabilità di avere condizioni iniziali che producano onde convergenti é molto minore rispetto alla probabilità di avere condizioni iniziali che producano onde radianti.  In effetti, normalmente un’onda radiante aumenta l’entropia, mentre un’onda convergente la fa decrescere” ( Wikipedia sulla Freccia del Tempo).
 Quindi, la ragione per la quale non vediamo onde convergenti puo’ essere spiegata in termini di entropia.
Fonte: Arxiv
         

Time travel, Parallel Universe, Time Paradox - New Possibilities

Tempo fa, leggendo Science , la più autorevole e nota rivista scientifica al mondo, la mia attenzione è ricaduta su un articolo secondo il quale, sarebbe stato dimostrato che la velocità della luce può assere rallentata, o meglio che i singoli fotoni che compongono la luce , possono essere rallentati .
Normalmente chi si interessa anche poco di fisica, sobbalzerebbe leggendo tali affermazioni . Che la velocità di propagazione della luce nello spazio vuoto è costante, è un elemento fondamentale della fisica moderna, è una "costante fisica universale"! In ambito tecnico infatti , tale velocità (c), si definisce una invariante.
 In questo caso ci viene mostrato però che a certe condizioni , tale certezza, può crollare e quindi l'invarianza della velocità della luce è valida solo per onde piane.

La cosa più interessante è che la riduzione di velocità dei fotoni non avviene perchè la luce viene fatta passare attraverso un mezzo come il vetro o l'acqua, in quel caso  l'effetto di rallentamento sarebbe solo temporaneo e cesserebbe al termine del transito attraversato il corpo "rallentante", cosi chè la luce tornerebbe ad accelerare fino  alla sua velocità. La cosa strabiliante è che la riduzione di "C" sarebbe definitiva.

Per comprendere la cosa dobbiamo fare un antefatto : La Luce può comportarsi sia come una particella che come un'onda. Newton ha congetturato gli aspetti di particelle e gli aspetti d'onda osservate ("anelli di Newton"). Thomas Young, lo scopritore del dualismo onda-particella, ha dimostrato l'interferenza da doppia fenditura  nei suoi esperimenti, e Einstein,  per spiegare l'effetto fotoelettrico ipotizzo la luce come particelle (fotoni) . Questa doppia descrizione conduce a due velocità diverse  per la luce: la velocità dell'onda, che per un'onda piana nel vuoto è fissa e costante, c ; e la particella o la velocità "gruppo" in cui l'energia e informazione si propaga , che può essere inferiore a C -anche a zero, in alcuni casi.

Bene, Adesso ipotizziamo che un fascio di luce, che contiene molti fotoni, sia paragonabile  a un gruppo di ciclisti, che corrono in gruppo. Ovviamente non tutti i singoli ciclisti (fotoni) possono stare in testa contemporaneamente, ma si alterneranno alla guida del gruppo, chiaramente avranno velocità diverse in base alla posizione che occuperanno. La formazione di gruppi può rendere difficile la definizione di una singola velocità per tutti i ciclisti, e lo stesso vale per la luce. Un singolo impulso di luce contiene molti fotoni, e gli scienziati sanno che impulsi luminosi sono caratterizzati da un certo numero di differenti velocità.

Gli scienziati hanno dimostrato che applicando una "maschera" ottica che cambia la forma ad un fotone, questo arrivava con ritardo rispetto ad un altro a cui non era stato applicato questo "trattamento". Il lavoro dimostra che, dopo che il fascio di luce ha attraverso una maschera, i fotoni si  muovono  più lentamente attraverso lo spazio. Questo studio è senz'altro interessante per quanti si interessano di fisica e di ottica e sicuramente lo è meno per il grande pubblico. Potrebbe assumere però un aspetto più interessante e intrigante se cominciassimo ad ipotizzare alcuni scenari sui quali riflettevo.

Mi sono posto una domanda :  se si riuscisse ad accrescere questo effetto fino a decelerare un fascio di fotoni a velocità per noi "accettabili" e si riuscisse in qualche modo a "cavalcare" questa onda fotonica , cosa vedrebbero i nostri occhi ?

ma mi sono spinto oltre: normalmente osserviamo la realtà attraverso i fotoni che si muovono alla velocità "c" di 299.792.458 metri al secondo, se  potessimo costruire uno strumento che ci consentisse di guardare la realtà attraverso questi fotoni "rallentati" , quale sarebbe il risultato?  perchè in un certo senso avremmo raggiunto la tanto ambita velocità della luce! Cosa accadrebbe al tempo? quali le interazioni con gli effetti relativistici , quali con la dilatazione del tempo?

Sarebbe possibile osservare un universo  che la nostra "velocità" non ci consente di vedere? una sorta di universo parallelo? potrei sprecare pagine e pagine in domande , ma proviamo a dare delle risposte...........

Fonti:Science

         BBC

         Glasgow University

Un wormhole nella Via Lattea[VIDEO]

Il problema principale per i cosmologi, ma più in generale per i fisici, che approcciano alla teoria dei Wormhole, è probabilmente  la difficoltà che si incontra a teorizzare un tunnel Spazio-Tempo "stabile e navigabile". Difatti , mentre i Wormhole sono un dato di fatto scientifico(almeno dal punto di vista teorico....
Einstein insegna!), la possibilità di attraversarli diventa il vero dramma della riproduzione teorica del fenomeno.

Simulazione del Wormhole

Avere un wormhole "stabile e navigabile" infatti, non sembra allo stato dei fatti possibile, in quanto occorrerebbero energie "negative" "iniettate" all'interno del tunnel per far si che lo stesso rimanga aperto un tempo sufficientemente  lungo per permettere il passaggio della materia.

 Purtroppo questa energia , non ancora nota, dovrebbe essere generata da un tipo di materia "esotica" e  tutti sappiamo che quando in fisica si toccano argomenti di tale natura , rischiamo di passare dalla scienza alla fantascienza! Alcuni scienziati hanno però provato a  ipotizzare scenari "accettabili" dal punto di vista fisico e che non prevedono energie "esotiche". Ad esempio mesi fa alcuni fisici tra cui Luke Butcher presso l'Università di Cambridge hanno ipotizzato come risoluzione l'utilizzo dell'energia prodotta dall'effetto Casimir, per rendere stabile il wormhole.

Premesso questo andiamo all'ipotesi che oggi volgliamo analizzare...Secondo uno studio  pubblicato da Annals of Physics e condotto con la partecipazione della SISSA  di Trieste, in base alle più recenti conoscenze e teorie, la nostra galassia potrebbe essere un enorme tunnel spaziale e, se ciò fosse vero, potrebbe essere "stabile e navigabile."
Gli astrofisici, al fine di proporre questa teoria , hanno combinato le equazioni della relatività generale con una mappa estremamente dettagliata della distribuzione della materia oscura nella Via Lattea.

"Se uniamo la mappa della materia oscura nella Via Lattea con il più recente modello del Big Bang per spiegare l'universo e si ipotizza l'esistenza di tunnel spazio-temporali, ciò che otteniamo è che la nostra galassia potrebbe davvero contenere uno di questi tunnel , e che il tunnel potrebbe anche essere della dimensione  della galassia stessa. Ma c'è di più ", spiega Paolo Salucci, astrofisico della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste e un esperto di  materia oscura. "Potremmo anche viaggiare attraverso questo tunnel, dal momento che, in base a nostri calcoli, potrebbe essere navigabile. Proprio come quello che abbiamo  visto tutti nel recente film 'Interstellar'." Salucci è tra degli autori dell'articolo recentemente pubblicato in Annals of Physics.

"Ovviamente non stiamo sostenendo che la nostra galassia è sicuramente un wormhole, ma semplicemente che, secondo i modelli teorici, questa ipotesi è una possibilità."  Salucci ha aggiunto che lo studio è interessante anche perchè mostra aspetti completamente nuovi della materia oscura, aspetti che potrebbero in futuro aiutarci a comprendere la natura di questo tipo di materia.  "La materia oscura" , aggiunge Salucci, "potrebbe essere 'un'altra dimensione', forse anche un importante sistema di trasporto galattico. In ogni caso, abbiamo davvero bisogno di iniziare a chiederci di cosa si tratta."
Fonte: Wormhole con Effetto Casimir
           Sissa Trieste
           Annals of Physics