L’Einstein connection


John Gribbin


Rappresenta una delle più allettanti curiosità della storia della scienza il fatto che i wormhole dello spaziotempo venissero in realtà investigati da matematici relativisti nei minimi particolari molto prima che qualcuno prendesse in seria considerazione il concetto dei buchi neri. Già nel 1916, meno di un anno dopo che Einstein aveva formulato le sue equazioni della teoria generale, l’austriaco Ludwig Flamm aveva capito che la soluzione di Schwarzschild alle equazioni di Einstein descrive proprio un wormhole che connette due regioni dello spaziotempo piatto: due universi o due parti dello stesso universo. Le speculazioni sulla natura dei wormhole continuarono in modo intermittente per decenni. Ciò che stabilirono molto presto questi relativisti pionieristici fu che i wormhole di Schwarzschild non forniscono intenzioni di comunicare da un universo all’altro.

Il problema sta nel fatto che allo scopo di attraversare un ponte Einstein-Rosen da un universo all’altro, un viaggiatore dovrebbe spostarsi in una certa parte del viaggio in modo più veloce della luce. E c’è un altro problema con questo tipo di wormhole: è instabile. Se immaginate l’"ammaccatura" nello spaziotempo creata da una massa grande come potrebbe essere il Sole, schiacciata in un volume solo leggermente più grande della sua sfera di Schwarzschild corrispondente, otterreste un "diagramma ad incasso". La sorpresa in merito alla geometria di Schwarzschild è che quando contrai la massa entro il suo raggio di Schwarzschild non ottieni un pozzo senza fine, al contrario il fondo del diagramma ad incasso si apre per realizzare la connessione con un’altra regione dello spaziotempo piatto. Ma questa gola aperta e splendida che offre la prospettiva tentatrice del viaggio attraverso gli universi esiste solo per la frazione piccolissima di un secondo prima che si chiuda del tutto. Il wormhole stesso non esiste neppure per un tempo sufficiente a che la luce passi da un universo all’altro. In effetti la gravità sbarra le porte tra gli universi. La cosa è particolarmente scocciante perché se si ignora la rapida evoluzione del wormhole e si guarda solo alla geometria risultante all’istante allorché la gola è aperta completamente, sembra che tale wormhole possa connettere anche, non degli universi separati, ma regioni separate del nostro stesso Universo. Lo spazio potrebbe essere piatto vicino alle bocche del wormhole, ma piegato in una curva gentile lontano dal wormhole, cosicché la connessione è realmente una scorciatoia da una parte dell’Universo all’altra. Se si immagina di dispiegare questa geometria per rendere piatto l’intero Universo tranne che nelle vicinanze delle bocche del wormhole, si ottiene un qualcosa in cui un wormhole curvato connette due regioni separate di un Universo completamente piatto… e non ci si lasci ingannare dal fatto che nell’immagine la distanza da una bocca all’altra attraverso il wormhole sembri più lunga della distanza da una bocca all’altra attraverso lo spazio ordinario; nel trattamento reale a quattro dimensioni, anche un tale wormhole curvo può ancora fornire una scorciatoia tra A e B.

O, almeno, potrebbe se il wormhole rimanesse aperto abbastanza a lungo e se il passaggio attraverso il wormhole non richiedesse di viaggiare ad una velocità superiore a quella della luce. Ma questa non è la fine della storia delle connessioni hyperspaziali. Un semplice buco nero di Schwarzschild non ha alcuna carica elettrica totale e non ruota. E’ intrigante il fatto che aggiungendo carica elettrica o rotazione ad un buco nero si trasformi la natura della singolarità aprendo così la porta verso altri universi e rendendo possibile il viaggio con una velocità minore di quella della luce.

Aggiungendo carica elettrica ad un buco nero lo si fornisce di un secondo campo di forza in aggiunta alla gravità. Poiché cariche dello stesso segno si respingono, questo campo elettrico agisce in senso opposto alla gravità, cercando di far esplodere il buco nero e non spingendolo ad essere più stretto in se stesso. La rotazione fa all'incirca la stessa cosa. C’è una forza in entrambi i casi che si oppone allo sforzo verso l’interno della gravità.

Anche se la gravità continua a cercar di chiudere la porta aperta sugli altri universi, il campo elettrico, o la rotazione, mantiene aperta la porta per farvi passare attraverso dei viaggiatori. Ma c’è ancora un senso in cui questa è una porta a senso unico: non si può tornare nell’universo da cui si è iniziato, inevitabilmente si riemergerebbe in un’altra regione dello spaziotempo, di solito interpretata come un altro universo. Ciò che va in un estremo (il buco nero) esce dall’altro estremo (a volte soprannominato buco bianco). Rivoltarsi per tornare lungo la via da dove si arriva comporterebbe il fatto di viaggiare più veloci della luce.

Fino a che Sagan non fece la sua richiesta innocente a Thorne, questo era il punto più vicino a cui i matematici erano arrivati nella descrizione di un macroscopico wormhole plausibilmente attraversabile.

Nuove speculazioni, incoraggiate dalle riflessioni speranzose di Sagan e sviluppate dai ricercatori del CalTech e da altri, suggeriscono che potrebbe proprio essere possibile costruire artificialmente dei wormhole attraversabili, proprio come ci hanno detto gli scrittori di fantascienza da decenni, data una civiltà tecnologica sufficientemente avanzata.


© 2001 John Gribbin, titolo originale The Einstein connection, traduzione italiana Danilo Santoni