Se sei un lettore abituale qui, potresti ricordare che di tanto in tanto ho menzionato, o anche bloggato, l'obiettivo sia della NASA che della DARPA di avere gli Stati Uniti "capaci di curvare" entro la fine del secolo. La NASA ovviamente sta per Never A Straight Answer (= mai una risposta diretta), ed è anche conosciuta come National Aeronautics and Space Administration, e DARPA è, ovviamente, The Diabolically Apocalyptic Research Projects Agency (come lo chiamava uno dei nostri lettori abituali) noto anche come L'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa. Comunque si scelga di chiamare queste agenzie, che si tratti dei nostri nomi ufficiali qui su questo sito, o dei loro titoli governativi meno utili e descrittivi, entrambi condividono questo obiettivo pubblicamente dichiarato di avere gli Stati Uniti "capaci di curvare" e con "capaci di curvare" intendono alla Star Trek "velocità di curvatura cinque" o cose del genere, viaggi più veloci della luce, tranne che in realtà non sono viaggi o spostamenti da un luogo a un altro. È più come piegare lo spazio-tempo mentre rimani fermo.
 
Una semplice illustrazione potrebbe rendere questo concetto più chiaro. Immagina di sospendere una corda tra le tue due mani e sulla corda c'è una formica. Lascia che la formica che cammina lungo la corda rappresenti la velocità della luce. La formica impiegherà un certo tempo per viaggiare lungo il filo tra le tue mani, perché la formica non può viaggiare più velocemente. Ora unisci le mani, in modo che le estremità della corda tocchino effettivamente lo stesso punto. Ora la formica non deve assolutamente percorrere la corda; è solo "là". Quindi, riporta le mani nella posizione originale mentre la formica rimane in posizione, ma sull'altra mano che stava cercando di raggiungere. Questa è una "distorsione spaziale". Per parità di ragionamento, i "fattori di curvatura" di Star Trek non sono misure di "velocità" in qualsiasi senso convenzionale, ma piuttosto di quanta distanza o spazio può essere "deformato" in un dato momento. Prendendo la velocità della luce come limite di velocità, un fattore di curvatura potrebbe essere quanto lontano può viaggiare la luce in un anno, due fattori di curvatura potrebbero essere quanto lontano può viaggiare in due anni e così via. Inutile dire che tutta questa faccenda sulla velocità della luce come limite massimo di velocità, e sulla "flessione" o "deformazione" dello spazio-tempo, ricade al di fuori dalle due teorie della relatività di Einstein.
 
In ogni caso, la NASA ha posto il progetto del motore a curvatura sotto la direzione del Dr. Harold "Sonny" White, che ora afferma di aver creato una piccola curvatura spaziale negli esperimenti:
 
 
Ora, se l'articolo rispecchiasse davvero il titolo, avremmo qualcosa di veramente esplosivo, per esempio: se fosse stata creata una "piccola bolla di curvatura", sarebbe uno di quegli eventi che cambiano la storia, alla pari dei viaggi spaziali o l'esplorazione e gli sbarchi sulla Luna, solo molto molto più significativo, perché significherebbe (1) tali bolle sono reali e (2) l'uomo è in grado di crearle, e quindi teoricamente in grado di viaggiare verso le stelle, non in diversi anni, ma in un arco di tempo molto più breve. Le deformazioni spaziali significherebbero la fine della missilistica così come i motori a vapore hanno significato la fine dell'era delle vele per le navi oceaniche.
 
Ma questo non è  ciò che dice l'articolo, e infatti sia esso che gli articoli che  contestano le affermazioni di White, come vedremo, stanno raccontando una storia piuttosto confusa. (Per il documento reale di White, vedere Worldline numerics applied to custom Casimir geometry generates unanticipated intersection with Alcubierre warp metric). In effetti, è della storia - e dell'attuale contesa piuttosto confusa - che ci occupiamo. L'articolo "Gli scienziati della DARPA e della NASA creano accidentalmente una bolla di curvatura per i viaggi interstellari" afferma quanto segue:
 
Harold "Sonny" White , un ricercatore della NASA presso l'Eagleworks Laboratory di Houston, in Texas, ha pubblicato un documento di ricerca con il suo team a luglio sulla "possibile struttura della densità di energia presente in una cavità di Casimir".
 
Secondo il rapporto,  il team di Eagleworks si è imbattuto in "una struttura su micro/nano scala... che prevede una distribuzione della densità di energia negativa che corrisponde strettamente ai requisiti per la metrica di Alcubierre".
 
In altre parole, White e i suoi colleghi hanno creato accidentalmente un esperimento microscopico mentre studiavano come l'energia si distribuisce attorno alle lunghezze d'onda, una teoria sviluppata dal fisico olandese Hendrik Casimir. L'esperimento ha  prodotto energia teorica sufficiente per raggiungere la "velocità di curvatura", un concetto teorizzato dal matematico e fisico messicano Miguel Alcubierre.
 
Nel 1994, Alcubierre fece scalpore nella comunità dei fisici quando pubblicò le sue scoperte sulle possibilità teoriche di "deformare" lo spazio interstellare. Ha postulato che fosse possibile manipolare il tessuto dello spazio stesso per ottenere viaggi più veloci della luce. 
 
Alcubierre ha affermato che potrebbe essere possibile espandere lo spazio dietro un'astronave e contrarre lo spazio davanti ad essa, riducendo così gli spazi tra i pianeti e le stelle a distanze molto brevi. Nella visualizzazione, il concetto è stato paragonato a un surfista che cavalca un'onda, una metafora spesso usata per descrivere come una nave potrebbe viaggiare tra le stelle. 
 
La matematica di Alcubierre, anche se teoricamente ineccepibile, aveva alcuni problemi irrisolti. Alcuni dei requisiti energetici teorici non esistono o, almeno, non sono stati ancora scoperti. Tuttavia, l'ultima ricerca finanziata dalla DARPA pubblicata da White e dal suo team indica che il fabbisogno energetico sarebbe molto inferiore a quanto inizialmente creduto. 
 
Ma questo non è del tutto corretto. È vero che il fisico messicano Miguel Alcubierre ha pubblicato il suo famoso studio sul motore a curvatura nel 1994. Ha generato onde d'urto attraverso la comunità scientifica perché era la prima volta che qualcuno aveva fatto i calcoli e li aveva pubblicati dimostrando che la deformazione dello spazio era possibile. L'eccitazione si è placata, tuttavia, quando la stessa matematica ha indicato che sarebbe necessaria una conversione di massa-energia sulla scala del pianeta Giove per renderla possibile. Evidentemente l'umanità non avrebbe viaggiato verso le stelle in tempi brevi, almeno, non per mezzo di deformazioni spaziali.
A questo punto, è arrivato il dottor White, che ha esaminato la matematica di Alcubierre e ha sostanzialmente concluso che la scala di conversione massa-energia di Alcubierre era troppo grande e che una curvatura non richiederebbe neanche lontanamente una conversione massa-energia delle dimensioni di Giove. Sarebbe molto minore, tanto, infatti, da rientrare nell'ambito della fattibilità umana.  In particolare, è stato dopo la rivisitazione di Alcubierre da parte di White che sia la DARPA che la NASA hanno deciso di annunciare l'obiettivo che volevano che gli Stati Uniti fossero in grado di curvare lo spazio entro la fine di questo secolo. O per dirla più schiettamente, gli scienziati e i tecnici della NASA e della DARPA, dopo aver esaminato i calcoli di White, hanno concluso che c'era abbastanza merito in essi per perseguire un pratico progetto di ricerca sulla curvatura.
Certo, la DARPA ha escogitato alcuni veri e propri rottami per i progetti (ricordate la bomba all'isomero di afnio dell'era Reagan?), ma ciò nonostante, l'implicazione rimane: ha concluso che le idee di White avevano qualche merito. Fermati e lascia decantare, per un momento.
 
Inizialmente quello cui ci troviamo di fronte è che l'idea che White e il suo team  abbiano accidentalmente fatto qualcosa è un po' assurda, perché l'intero punto del progetto è il proof-of-concept. Con questo in mente, passiamo al  secondo articolo che sostiene che non è stato trovato nulla:
 
 
Ora, nel secondo articolo Ethan Slegel, autore anche di un popolare libro sulle  tecnologie di Star Trek, si concentra sull'effetto Casimir dopo aver sottolineato che l'articolo originale di Alcubierre parlava di energia positiva e negativa come mezzo per deformare lo spazio:
 
Oggi, tuttavia, è riconosciuto che ciò che serve non è necessariamente massa negativa o energia negativa; quello era semplicemente il modo in cui Alcubierre riconobbe che si poteva indurre il necessario "tipo opposto" di curvatura dello spazio da ciò che la massa o l'energia normale provocano. Tuttavia, c'è un'altra possibilità per questo, che deriva da una consapevolezza che ancora non esisteva nel 1994, quando Alcubierre presentò per la prima volta il suo lavoro: che la quantità predefinita di "energia" nello spazio non è zero, ma qualcosa di positivo, valore finito non-zero. Non è stato fino al 1998 che gli effetti di questa energia sono stati osservati per la prima volta in modo consistente, manifestandosi nell'espansione accelerata dell'Universo. La conosciamo oggi come energia oscura, ed è una forma di energia intrinseca al tessuto dello spazio stesso.
 
Ora, tienilo a mente: c'è una quantità finita di energia nel tessuto dello spazio stesso. In aggiunta a ciò, c'è un famoso calcolo che è stato fatto negli anni '40, nei primi giorni della teoria quantistica dei campi, da  Hendrik Casimir , che ha notevoli implicazioni. Normalmente, i campi quantistici che governano l'Universo, compreso il campo elettromagnetico, esistono ovunque nello spazio; sono intrinseci ad esso e non possono essere rimossi. Ma se si stabilissero certe condizioni di confine — Casimir per primo immaginò due placche conduttrici parallele come esempio — certe caratteristiche di quel campo sarebbero escluse: avevano la lunghezza d'onda sbagliata per adattarsi tra le piastre.
 
Di conseguenza, l'energia inerente allo spazio esterno delle piastre sarebbe leggermente maggiore dell'energia all'interno delle piastre, provocandone l'attrazione. L'effetto non è stato confermato sperimentalmente fino a quasi 50 anni dopo che è stato proposto, quando  Steve Lamoreaux lo  ha fatto con successo, e l'effetto Casimir è stato ora calcolato e misurato per molti sistemi e molte configurazioni. Potrebbe essere possibile, con la configurazione appropriata, utilizzare l'effetto Casimir in modo controllato per sostituire l'idea originale di Alcubierre di materia esotica che possedesse un qualche tipo di energia negativa.
 
Tuttavia, bisogna stare attenti: come affermato in precedenza, è facile illudersi. L'effetto Casimir non è equivalente a una bolla di curvatura. Ma in linea di principio, potrebbe essere usato per deformare lo spazio nel modo negativo che sarebbe necessario per crearne uno. (Evidenziazione in grassetto aggiunta)
 
Ora arriviamo a ciò che White e il suo team hanno effettivamente fatto e realizzato, e cosa stanno ipotizzando che potrebbe significare:
 
L'articolo, fortunatamente, pubblicato sull'accesso aperto (ma spesso dubbio) di  European Physical Journal C , è pubblicamente disponibile per chiunque desideri scaricarlo. ( Link qui) Utilizzando conduttori elettrici su scala micron in una varietà di forme, tra cui pilastri, piastre, sfere e altre cavità, gruppi di ricercatori sono stati in grado di generare potenziali elettrici (o variazioni di tensione) di poche centinaia di microvolt, completamente in linea con quanto indicano sia gli esperimenti precedenti che le previsioni teoriche. Ecco a cosa serviva il progetto finanziato dalla DARPA, ed è questo che ha portato a termine la ricerca sperimentale intorno a questa idea: una cavità Casimir personalizzata.
 
Tuttavia, c'è un'enorme differenza tra ciò che i team che lavorano sulle cavità di Casimir fanno sperimentalmente e i calcoli numerici eseguiti in questo documento. Esatto: questo non è un documento sperimentale, ma piuttosto un documento teorico, con un numero sospettosamente basso (zero) di fisici teorici su di esso. Il documento si basa sul modello del vuoto dinamico, un modello  tipicamente applicabile a singoli atomi, per modellare la densità di energia nello spazio che verrebbe generata da questa cavità. Quindi usano un'altra tecnica, i numeri worldline, per valutare come cambia il vuoto in risposta alla cavità personalizzata Casimir.
Un confronto della densità di energia calcolata di una cavità Casimir particolarmente configurata, a sinistra, con la densità di energia richiesta dalla metrica di Alcubierre, a destra. La somiglianza tra i due è qualitativamente suggestiva, ma niente di più. (Fonte: H. White et al., Eur. Phys. J. C, 2021)
E poi diventa oscuro. “Dov'è la mia bolla di curvatura?” Non ne hanno creata una. In effetti, non ne hanno nemmeno calcolata una. Tutto ciò che hanno fatto è stato mostrare che la densità di energia tridimensionale generata da questa cavità mostra alcune correlazioni qualitative con il campo di densità di energia richiesto dall'unità Alcubierre. Non corrispondono in senso quantitativo; non sono state generate sperimentalmente, ma solo calcolate numericamente; e, cosa più importante, sono limitate a scale microscopiche e densità di energia estremamente basse. Ci sono molte speculazioni e congetture, e tutte non sono state dimostrate.
 
Questo non vuol dire che questa non potrebbe essere un'idea interessante che un giorno potrebbe avere successo. Ma la cosa più generosa che posso dire è questa: non è completamente cotta. La parte più preoccupante, in  quanto scienziato che ha familiarità con le grandiose affermazioni del Dr. White sui motori che "violano la fisica" del passato, è che sta facendo nuove grandi affermazioni senza adeguate prove a sostegno.
 
Ora, riassumendo quanto sopra, ciò che Slegel sostiene (esattamente secondo me), è che (1) il documento del Dr. White e dei suoi team non afferma di aver creato una piccola bolla di curvatura, ma piuttosto (2) di aver dimostrato una somiglianza qualitativa tra la geometria dell'effetto Casimir e i requisiti energetici del motore a curvatura di Alcubierre, o per dirla in un gergo forse più "scientifico", le geometrie dei due sembrano essere qualitativamente invarianti di scala.
 
È quella somiglianza geometrica, in altre parole, l'apparente invarianza di scala , esibita dalle due immagini sopra che White riproduce nel suo articolo, che, a mio avviso, ha alimentato le speculazioni teoriche avanzate nel resto dell'articolo stesso. Dopotutto, è uno scienziato che cerca di mantenere i fondi per il suo lavoro.
 
Slegel ha perfettamente ragione ad essere scettico nei confronti del giornale e le sue critiche sono taglienti e puntuali.
 
Condivido - per il momento - il suo scetticismo...
 
...e tuttavia, c'è quella somiglianza inquietante e (non c'è niente da fare) suggestiva tra la geometria di Casimir e la curvatura di Alcubierre...
 
...e, naturalmente, c'è un'altra considerazione. DARPA, dopo tutto, è lo sponsor dell'esperimento, come riconosce il Dr. White nel paragrafo di apertura del suo articolo. La domanda da porsi è, ovviamente, se la DARPA consentirebbe la pubblicazione dei numeri effettivi dell'esperimento di White, e ancor meno della matematica effettiva della parte teorica dell'articolo.
 
La mia ipotesi è che probabilmente no...
 
Ci vediamo dall'altra parte...