Interstellar
Interstellar, film del
2014 diretto da Christopher Nolan, parla di un gruppo di astronauti che a bordo
di un’astronave viaggiano attraverso un wormhole, tentando di raggiungere tre
pianeti esplorati in una missione precedente che rappresentano l’unica possibilità
di sopravvivenza per l’umanità: infatti gran parte della superficie terrestre
non è più adatta a colture perché troppo arida, e l’umanità si estinguerà entro
una generazione o due. L’unica speranza è data dalla NASA, che da anni sta
cercando altri pianeti da colonizzare: il wormhole apparso vicino a Saturno
potrebbe aprire la via alla colonizzazione di un sistema di pianeti
potenzialmente abitabili, che orbitano attorno ad un enorme buco nero,
Gargantua.
Il buco nero Gargantua, secondo l’ipotesi di ricostruzione
del consulente scientifico del film, il fisico teorico Caltech Kip Thorne
Poiché i wormhole non si
creano da soli, ma devono essere necessariamente creati, secondo gli scienziati
della NASA esso è opera di una civiltà extraterrestre molto sviluppata che sta
cercando di aiutare l’umanità.
Ipotesi di un wormhole
La dodicenne Murph,
figlia del protagonista, Tom Cooper, ingegnere ed ex-pilota della NASA, assiste
a strani fenomeni nella sua stanza, quali la caduta di libri o di altri
oggetti, fenomeni che lei imputa ad un fantasma; dopo una tempesta di sabbia,
Murph trova sul pavimento sabbia disposta secondo linee e punti, e, analizzato
questo messaggio secondo la crittografia Morse, trova delle coordinate
geografiche, che conducono lei e il padre alla base segreta della NASA.
Lì gli scienziati
chiedono a Tom di partire alla volta della nuova galassia: egli dunque parte a
bordo dell’astronave Endurance insieme ad altri 3 scienziati e a 2 robot
semi-senzienti. Dopo un viaggio fino a Saturno durato 2 anni (che passano
ibernati), l’astronave attraversa il wormhole e si ritrova nella nuova
galassia. Dopo aver esplorato i primi due pianeti, e aver appurato che non sono
adatti alla vita, non hanno abbastanza carburante per tornare sulla Terra, così
decidono di terminare la loro missione e di esplorare l’ultimo pianeta;
ricorrono alla complicata manovra detta fionda gravitazionale, attorno a
Gargantua, ma l’astronave è troppo pesante: Cooper e uno dei due robot si gettano
nel buco nero per permettere agli altri di raggiungere il terzo pianeta. Cooper
incredibilmente non muore, ma viene condotto in un tesseract (cubo
quadrimensionale di infinito spazio, che è composto dalla cameretta di Murph in
ogni determinato istante), creato dagli esseri penta-dimensionali che avevano
creato il wormhole. Qui Cooper riesce a comunicare con la figlia, facendo
cadere libri e spostando le lancette dell’orologio, e capisce che il fantasma
non era nient’altri che lui stesso; Tom dà alla figlia i dati raccolti dal
robot all’interno del buco nero, che sono i dati fondamentali per risolvere la
teoria del tutto, alla quale la NASA e la figlia stavano lavorando: con questi
ultimi dati l’umanità è finalmente pronta a colonizzare nuovi pianeti. Tom successivamente
si ritrova nel wormhole, che lo conduce a Saturno, dove viene casualmente
recuperato da una navicella; nella scena finale Cooper saluta la figlia Murph
morente sul letto d’ospedale (la figlia è diventata più grande del padre, che
in anni terrestri avrebbe 127 anni, ma a causa delle leggi della relatività
generale ne ha solo 50).
La sceneggiatura del film
è stata redatta dai fratelli Jonathan e Christopher Nolan, e il fisico Caltech
Kip Thorne ha contribuito in veste di consulente scientifico; il film nel 2015
ha vinto l’oscar per migliori effetti speciali.
Per quanto riguarda il
tipo di fisica approfondita nel film, essi rientrano per la maggior parte nel
campo di fisica teorica: alcuni concetti e ipotesi sono stati dimostrati, ma
molti no, anche se sono ritenuti di fatto validi da gran parte della comunità
scientifica. Questi sono i concetti affrontati:
· Spaziotempo:
lo spaziotempo è la struttura dimensionale dell’universo, ed è composto da 4
dimensioni (tre di spazio e una di tempo); è una conseguenza della teoria della
relatività di Einstein, che mette in relazione spazio e tempo. Secondo la
teoria della relatività inoltre lo spaziotempo non è una superficie piana o
uguale in tutti i suoi punti, ma si deforma, all’aumentare della massa: come
quando si posiziona un oggetto, ad esempio una pallina, sopra un telo steso in
tutte le dimensioni, e questo telo esso si deforma, così nello spaziotempo
qualsiasi massa deforma questo tessuto quadridimensionale;
Buco nero:
il buco nero è un corpo gravitazionale talmente denso da formare una curvatura
spaziotemporale tale da non lasciar fuggire nulla che superi il limite
dell’orizzonte degli eventi, nemmeno la luce (per questo motivo sono neri, o
meglio invisibili); è stato ipotizzato che oltre l’orizzonte degli eventi vi
sia uno stato della materia definito singolarità: qui le leggi della fisica che
conosciamo collassano e non sono più valide. Sin dal XVIII secolo era stato
teorizzato un corpo di densità tale da avere un campo gravitazionale così
forte, ma il concetto venne approfondito solo dopo la pubblicazione della
teoria della relatività di Einstein; ad oggi abbiamo la conferma dell’esistenza
dei buchi neri (recentemente è uscita la prima “foto” di un buco nero), ma non
si sa ancora nulla di certo riguardo a ciò che avvenga oltre l’orizzonte degli
eventi;
Curvatura dello spaziotempo
rispettivamente di Sole, una nana bianca, una stella di neutroni e un buco nero
· Wormhole:
paragonando lo spaziotempo ad un telo, il wormhole, o Ponte di Einstein-Rosen,
sarebbe un buco che collega due estremi di questo telo piegato; potrebbe dunque
collegare a noi luoghi che con le nostre tecnologie attuali sarebbero
impossibili da raggiungere (anche se con le nostre tecnologie attuali sarebbe
comunque impossibile attraversare un wormhole, né tantomeno crearlo). Nel film
gli astronauti lo sfruttano come scorciatoia verso una nuova galassia, e
secondo loro è stato aperto dagli esseri penta-dimensionali, anche se non sacco
come. Per approfondire un possibile metodo per trovare wormhole nello spazio, https://www.wired.it/scienza/spazio/2019/10/25/trovare-wormhole-esistesse/ ;
· “Dimensioni”:
nel film compaiono degli esseri extraterrestri penta-dimensionali. Essi vivono
in un mondo che ha 3 dimensioni di spazio e 2 di tempo (a differenza del
nostro, che ne ha una sola di tempo): ciò significa che possono muoversi in
tutte queste dimensioni, e, avendo 2 dimensioni temporali, possono viaggiare
nel tempo;
· Teoria del Tutto:
la fisica può indicativamente dividersi in due campi: la meccanica quantistica
(la meccanica dei “quanti”, che descrive la materia a livello atomico, le
radiazioni e le interazioni tra atomi, molecole…) e la relatività generale (che descrive
l’interazione tra corpi a livello macroscopico, come pianeti e stelle, che
s’influenzano secondo curvature dello spaziotempo). Le due teorie sono
inconciliabili l’una con l’altra: le leggi della meccanica quantistica non sono
valide a livello macroscopico e viceversa. Nel corso del XX secolo si è cercato
di conciliare le due teorie, tentando di creare una teoria che riuscisse a
unificare in sé le 4 forze fondamentali (gravità, elettromagnetismo e forza
nucleare forte e debole). Nel film Murph, dopo la partenza del padre, lavora
alla NASA a questa teoria, ma si trova di fronte a un grandissimo ostacolo: le
servono dati dall’interno di un buco nero. Questi dati le vengono trasmessi dal
tesseract, grazie a interventi sullo spaziotempo fatti da Cooper (i libri fatti
cadere a terra, la sabbia, le lancette dell’orologio), ed è così finalmente in
grado di terminare le equazioni della teoria del tutto. Ad oggi non si è ancora
riusciti a conciliare le due teorie fondamentali; una possibilità è la
cosiddetta teoria delle stringhe, ancora solo un’ipotesi, che identifica gli
elementi base della materia (protoni, elettroni…), delle radiazioni, dello
spazio e del tempo con stringhe fondamentali che variano in base alla frequenza
con cui vibrano. Il problema di questa teoria è che per essere valida presuppone
la presenza di 10 dimensioni. La teoria è ancora in via di sviluppo;
· Tempo:
secondo la teoria della relatività, il tempo non scorre in modo uniforme, ma
viene deformato in base a massa e velocità: rallenta se ci si trova vicino a
una massa molto grande o se si viaggia a velocità altissime. I fenomeni limite
sono buchi neri e la velocità della luce: secondo la teoria, all’interno di un
buco nero il tempo rallenta finché non si ferma, oltre l’orizzonte degli
eventi, e lo stesso avviene alla velocità della luce. Nel film Tom passa due
ore in un pianeta molto vicino al gigantesco buco nero Gargantua, e a causa di
questa vicinanza ogni ora lì corrisponde a 7 anni terrestri; lo stesso avviene
quando, effettuando la manovra della fionda gravitazionale, passano molto
vicini al buco nero stesso, e quando Tom entra nel buco nero; quando dunque
incontra la figlia, lei è ormai molto vecchia e sta per morire, mentre lui ha
circa 3 anni in più di quanti ne aveva appena partito (di cui 2 passati durante
il viaggio fino a Saturno).
Bibliografia:
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