Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

La velocità del pensiero

La velocità a cui ci muoviamo influenza la nostra percezione del tempo. Questa lezione era implicita nella matematica della Relatività Speciale, ma alla velocità in cui la maggiore parte di noi vive la propria vita, facilmente descrivibile in termini newtoniani, ce ne rendiamo difficilmente conto. Raggiungete, però, una percentuale significativa della velocità della luce e tutto cambia. Gli occupanti di un’astronave che si muove a circa il 90% della velocità della luce invecchiano alla metà della velocità di chi rimane sulla Terra. Mandateli al 99,999% di “c” e 223 anni passeranno sulla Terra per ogni anno del loro volo.

gilster_02(nella foto: Paul Gilster, l’autore) Da qui ha origine il “paradosso dei gemelli”, dove il membro della famiglia che viaggia fra le stelle ritorna considerevolmente più giovane del gemello rimasto a casa. Carl Sagan si trastullava con questi numeri negli anni ‘60 per dimostrare che un’astronave in movimento a una accelerazione costante di un “g” sarebbe in grado di raggiungere il centro della Galassia in 21 anni (tempo dell’astronave), mentre sulla Terra sarebbero passate decine di migliaia di anni. Infatti, se si mantiene un’accelerazione costante, il nostro equipaggio potrà raggiungere la galassia di Andromeda in 28 anni, una nozione che Paul Anderson ha affrontato in modo memorabile nel romanzo Tau Zero.

[…] Ho ricevuto un’email da un giovane lettore che voleva saperne di più rispetto agli Uomini e la velocità. Era rimasto colpito nell’apprendere che l’oggetto fatto dall’Uomo attualmente più veloce è la sonda solare Helios II, mentre Voyager I era la sonda più veloce diretta fuori dal Sistema con i suoi 17km al secondo, ben di più dei previsti 14km al secondo della sonda New Horizons diretta verso Plutone e Caronte. Questo per quanto riguardava le sonde automatiche, ma quale era la velocità più alta mai raggiunta da un essere umano?

Velocità come queste sono ovviamente molto al di sotto di quelle che possono causare evidenti effetti relativistici, ma la domanda è interessante a causa di quanto sono cambiate le cose all’inizio del ventesimo secolo, quindi parliamone. Lee Billings si è occupato recentemente di un saggio assai accurato chiamato Il viaggio incredibile: possiamo raggiungere le stelle senza ridurci sul lastrico?, e ha trovato che nel 1906 un uomo chiamato Fred Marriott era riuscito a superare i 200km all’ora (incredibile!) in un’automobile a vapore a Daytona Beach, Florida. Vale la pena di rifletterci perché Lee sottolinea che, prima di allora, la massima velocità alla quale si supponeva che un uomo potesse arrivare era proprio 200 kmh, quando ogni ulteriore accelerazione sarebbe stata azzerata dall’attrito dell’aria contro il corpo umano.

Così, con l’avvento delle macchine veloci, nel 1906 il record di velocità venne alla fine superato, e ci vollero solo una quarantina d’anni perché Chuck Yeager spingesse l’aerorazzo X-1 a oltre 1000 km l’ora, più veloce del suono. Ricordo di avere chiesto in prestito negli anni cinquanta un libro chiamato “L’uomo più veloce ancora in vita”. Prima di scrivere questo articolo, davo per scontato che il libro riguardasse il pilota dell’X-15 Scott Crossfield, ma ho scoperto che questo titolo del 1958 si riferiva in realtà alla storia di Frank Kendall Everest Jr., conosciuto dai suoi compagni d’armi come “Pete”. Everest volò in Nord Africa, in Sicilia e in Italia, e arrivò a completare 67 missioni di combattimento nel teatro del Pacifico, compreso un periodo di tempo come prigioniero di guerra dei giapponesi nel 1945. Io non so se c’è stato un aereo sperimentale in cui lui non volò nel decennio successivo ma, se la memoria mi serve bene, il grosso del volume trattava del suo lavoro con l’X-2, in cui egli nel 1954 raggiunse Mach 2,9. Everest è stato uno dei pionieri di questo notevole gruppo di piloti collaudatori che spinse gli aerorazzi ai confini dell’atmosfera nell’era pre-Gagarin.

Ma ritorniamo alla domanda del mio amico. Lee Billings identifica i più veloci esseri umani ancora viventi in “tre attempati americani, che Usain Bolt potrebbe stracciare in una gara di corsa”. Si tratta degli astronauti dell’Apollo 10, il cui impetuoso rientro nell’atmosfera della Terra cominciò a 39.897 kmh, una velocità alla quale si potrebbe andare da New York a Los Angeles in meno di 6 minuti. Nessuno di coloro che hanno partecipato alla missione può aver subito effetti relativistici rilevabili, ma di sicuro si può dire che, sia pure in misura infinitesimale, i tre sono leggermente più giovani del resto di noi grazie all’azione della Relatività Speciale.

Qualche volta il tempo rallenta in relazione a come noi lo percepiamo. Ho notato un interessante saggio chiamato Il tempo e l’illusione della fine della storia scritto per la Long New Foundation. Il saggio è dedicato a una relazione scientifica pubblicata su Science che chiedeva ai partecipanti di valutare come le loro vite – i loro valori, le idee, la personalità – erano cambiate nel decennio precedente e come loro si aspettavano di vederle cambiare in quello successivo. Da un’analisi statistica delle risposte emerse quella che i ricercatori chiamano “illusione della fine della storia”.

L’illusione funziona in questo modo: noi tendiamo a guardare indietro ai nostri anni giovanili e ci meravigliamo della nostra ingenuità. E come non potremmo, osservando con un certo imbarazzo tutti gli errori che abbiamo fatto e realizzando quanto siamo cambiati e cresciuti nel corso degli anni. Daniel Gilbert, uno degli autori dello studio, ha dichiarato al New York Times: “Quello di cui sembra non ci rendiamo mai conto è che coloro che saremo diventati in futuro guarderanno indietro e penseranno la stessa cosa di noi adesso. Ad ogni età noi pensiamo di avere l’ultima battuta, e ogni volta ci sbagliamo”.

461px-Frank_Kendall_Everest (nella foto: Frank Kendall Everest Jr.) In altre parole, più invecchiamo più pensiamo di essere più saggi di quanto lo eravamo da giovani. Tutti noi pensiamo che alla fine siamo arrivati, che ora vediamo quello non potevamo vedere prima e diamo per acquisito che possiamo annunciare il nostro giudizio definitivo su vari aspetti delle nostre vite. Il processo sembra funzionare non solo rispetto alle nostre vite personali ma anche al modo in cui valutiamo il mondo intorno a noi. In quale altro modo potremmo spiegare la sensazione di certezza che si percepisce dietro ad alcune delle grandi gaffe della storia delle idee? Pensate al commissario americano dei brevetti Charles Duell, che nel 1899 disse “Ogni cosa che poteva essere inventata, è già stata inventata”. Oppure la secca battuta di Harry Warner: ”Chi diavolo vorrebbe sentire gli attori parlare?”.

L’articolo cita poi Francis Fukuyama, che scrisse in modo memorabile a proposito della “fine della storia”, e il filosofo francese Jean Beaudrillard, che considera tali idee nient’altro che un’illusione, resa possibile da quella che lui chiamava “l’accelerazione della modernità”. Long Now aggiunge:

Illusione o no, lo studio dimostra che la sensazione di essere alla fine della storia ha conseguenze nel mondo reale: sottovalutando quanto sarà diversa nel futuro la nostra percezione delle cose, talora prendiamo decisioni di cui in seguito ci pentiremo. In altre parole, l’illusione della fine della storia potrebbe essere definita come una mancanza di visione a lungo termine. È nel momento in cui evitiamo di considerare l’impatto futuro delle nostre scelte (e di immaginare delle alternative) che perdiamo il senso della realtà, e forse perfino la percezione del tempo.

Abbiamo fatto una lunga strada dall’innocente domanda del mio lettore a proposito dell’uomo più veloce. Ma credo che Long Now avesse intuito qualcosa di importante quando parlava dei pericoli che si corrono nel fraintendere come potremmo pensare, e agire, nel futuro. Dando per scontato di avere raggiunto un punto d’arrivo definitivo nella comprensione delle cose, ci attribuiamo troppi poteri e pensiamo, nella nostra arroganza, di essere più saggi di ciò che realmente siamo. Come Einstein ha dimostrato, il tempo è elastico e può essere ripiegato a piacere in modi interessanti. Il tempo è anche ingannevole e, mentre invecchiamo, ci porta a diventare più dogmatici di quanto sarebbe legittimo.

Qualche volta, certo, il tempo e la memoria si mescolano inseparabilmente. Mi ricordo di come mia madre era solita sedere sulla veranda dietro la sua casa quando l’andavo a trovare per farle un caffè. Guardavamo il groviglio di alberi e sottobosco che si arrampicava lungo la collina, mentre il sole del mattino mandava raggi luminosi tra il fogliame e, man mano che l’Alzheimer si andava impossessando di lei, osservava spesso come la vegetazione sul lato della collina era diventata intricata. Ho sempre creduto che intendesse che era diventata così a causa sua, perché non la stava più potando con la regolarità di quando era più giovane.

Finché, non molto tempo prima della sua morte, mi sono improvvisamente reso conto che non stava vedendo la stessa collina che vedevo io. Alla fine della sua vita, stava vedendo la collina di fronte alla sua casa in una cittadina dell’Illinois vicino a un fiume. Come la sua collina attuale, anche quella si levava a oriente, così, mentre la casa era in ombra, la luce del sole si spandeva attraverso il Mississippi verso le terre coltivate del Missouri, nelle mattine luminose in cui lei si alzava per andare a piedi verso scuola. Quando vi ritornai dopo il suo funerale, la collina era in piena vista come lei se la ricordava, erbosa e libera dal sottobosco, anche se la casa non c’era più. Era la collina a cui era tornata con la mente con la stessa chiarezza nel 2011, ancora sua dopo 94 anni, come lo era stata nel 1916. Così tutti noi siamo viaggiatori nel tempo, e ci muoviamo inesorabilmente alla velocità del pensiero.

Traduzione di DONATELLA LEVI e ROBERTO FLAIBANI

Titolo originale: The Velocity of Thought di Paul Gilster – pubblicato il 24 gennaio 2013 su Centauri Dreams.

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19 febbraio 2013 Posted by | Senza categoria | , , , , , , | 1 commento

L’astronave dei cent’anni: nascita di un movimento

Il 2 ottobre scorso si è concluso a Orlando (Florida) il primo congresso pubblico dedicato al volo interstellare. La copertura mediatica in rete è stata buona e perfino testate prestigiose come il New York Times e il Los Angeles Times hanno dedicato ampio spazio all’evento. Noi abbiamo deciso allora di raccogliere quanto più materiale possibile (ma chissà quanto ce n’è sfuggito!) e di rielaborarlo pazientemente per ottenere il colorito collage che offriamo qui ai nostri lettori.

Su, verso le stelle! Marte ai codardi.” – (Richard Obousy – Icarus Interstellar)

Il congresso sembrava piuttosto una convention di fantascienza, anche se con solidi contenuti scientifici e pervasa da un’atmosfera di grande entusiasmo. Era divertente vedere certe facce da scienziato catalogare i concetti della fantascienza: stargates, motori a curvatura, grandi navi generazionali, grovigli biologici e alieni. Volevano ingegnerizzare le idee a cui abbiamo dato corpo nelle nostre storie. Mi sono divertito un sacco! – ha scritto sul suo blog Gregory Benford, autore di fantascienza, mentre il fratello Jim, un noto fisico, coordinava il più importante dei sette “percorsi” in cui era organizzato il congresso, quello dedicato ai sistemi di propulsione. Paul Gilster, editore e principale firma di Centauri Dreams, il blog che da voce alla Tau Zero Foundation, l’ha definito “la Woodstock dei viaggi interstellari”.

I partecipanti rappresentavano un eterogeneo mix di un migliaio tra ingegneri, scienziati, scrittori di fantascienza, studenti e sognatori. Di solito i festival musicali vengono costruiti sui nomi degli ospiti famosi, e infatti la sessione di fisica “esotica” era diretta da una rockstar degli appassionati dello spazio: Marc Millis, presidente della Tau Zero Foundation, famoso per aver persuaso la NASA a organizzare un programma pluriennale dedicato alla fisica d’avanguardia della propulsione, e per essere l’autore di un massiccio volume sullo stesso argomento in cui un capitolo intero è dedicato a come tener lontana la gente fuori di testa. Molti brontolavano che quell’incontro avrebbe dovuto svolgersi al Lunar Hilton, e non lì, in Florida, dando voce al malumore contro la NASA, accusata di essersi trasformata, dopo trent’anni di Shuttle e ISS, da ente di ricerca ed esplorazione in una specie di ufficio postale. Qualsiasi programma spaziale ha bisogno di un sogno, senza sognatori non si va da nessuna parte – così il dottor J. Breeder, autore di uno scioccante studio sull’uso della fionda gravitazionale per raggiungere velocità relativistiche.

Gli organizzatori devono anch’essi pagare un tributo alla fantascienza. Lo ha ammesso David Neyland della DARPA, l’agenzia governativa che fa capo al Pentagono ed è l’organizzatrice, insieme alla NASA, non solo del congresso, ma anche dello studio che l’ha preceduto. E’ inoltre l’erogatrice del premio di 500.000 dollari che verrà assegnato tra pochi giorni al gruppo che fornirà le migliori garanzie di essere in grado, da qui a un secolo, di produrre un piano particolareggiato che preveda effetti collaterali e ricadute non solo tecnologiche del volo interstellare, oltre al progetto vero e proprio dell’astronave che materialmente lo porterà a termine. Neyland considera Jules Verne e Robert Heinlein suoi ispiratori, il primo per aver pubblicato “Dalla Terra alla Luna” poco più di 100 anni prima della missione Apollo 11, il secondo come autore del romanzo “Time for the Stars”, in cui si narra di un’organizzazione chiamata “Long Range Foundation” che si era assunta il compito di ispirare a una nuova generazione di ingegneri e scienziati il sogno del volo interstellare. Ma la DARPA ha anche obiettivi più pragmatici, e si aspetta che un tale sforzo collettivo produca strada facendo una forte ricaduta di nuovi “prodotti” immediatamente fruibili, anche se non di natura materiale. Per esempio un nuovo algoritmo informatico, nuovi principi fisici e matematici, nuove tecniche per le culture idroponiche, nuove architetture filosofiche e religiose e, naturalmente, nuove applicazioni militari. Al termine del congresso, Neyland ha dichiarato di ritenersi molto soddisfatto, e di considerare i suoi obiettivi pienamente raggiunti.

L’agenda del congresso era quanto mai eclettica, per riflettere il numero e la profondità dei problemi sollevati da un tema come quello dei viaggi interstellari. I lavori erano organizzati su sette percorsi: soluzioni per i problemi di tempo e distanza; habitat e scienze ambientali; biologia e medicina dello spazio; educazione e considerazioni sociali, economiche e legali; destinazioni; considerazioni filosofiche e religiose; comunicazione della visione. L’agenda completa è molto interessante e può essere scaricata dal sito ufficiale del congresso. A questo punto anche un reportage mirato solo ai temi più importanti discussi al congresso sarebbe comunque troppo lungo, così questa volta ci occuperemo esclusivamente dell’argomento più importante e gettonato: tempo, distanze e sistemi di propulsione. Agli altri “percorsi”, seppure interessantissimi, ci dedicheremo più in là, magari quando saranno disponibili gli atti del congresso.

Tempo, distanze e sistemi di propulsione : ai fini del volo interstellare, è stato bocciato senza riserve il razzo a propellente chimico, che però rimarrà chissà per quanto tempo ancora l’unico sistema per liberarsi del pozzo gravitazionale terreste e raggiungere l’orbita bassa a 400 km d’altezza, da dove è possibile utilizzare i sistemi di propulsione per lo spazio profondo. Sono stati proposti svariati tipi di propulsori per equipaggiare le navi che faranno servizio nel Sistema Solare e quelle che tenteranno i primi voli interstellari, e alla fine il dibattito si è polarizzato intorno a due categorie: i razzi a propulsione nucleare e le vele solari.

I razzi a propulsione nucleare. Geoff Landiss del Glenn Center della NASA ha dichiarato che il loro programma di sviluppo di un motore a fissione, iniziato negli anni ’60 con il reattore NERVA, e continuato con il Timberwind, è giunto ora al modello di terza generazione, e ha aggiunto: lo spazio è un posto bellissimo per usare il nucleare, perché è già naturalmente radioattivo. Peccato che ancor oggi nessuno sia riuscito a controllare il processo di fusione nucleare: la reazione è sempre di tipo esplosivo. Considerato questo, i fisici hanno proposto una nuova idea, la propulsione nucleare a impulsi, cioè un metodo per sfruttare l’energia prodotta da micro-esplosioni nucleari innescate bombardando con raggi laser delle minuscole palline di materiale da fusione. Questo tipo di innesco è già stato utilizzato con successo per altri studi. Ma parecchi funzionari della NASA sono convinti che qualsiasi proposta di utilizzo del nucleare nello spazio incontrerebbe oggi un’isterica opposizione popolare. Non convinto, Greg Benford ha chiesto ad alcuni di loro se erano stati fatti sondaggi per conoscere esattamente l’opinione del pubblico. Gli hanno risposto di no….

Vele Solari. Le tradizionali vele fotoniche diventano inutilizzabili oltre l’orbita di Giove. A quella distanza, infatti, la luce del Sole è così fioca da non poter trasmettere alla vela nemmeno l’energia necessaria a governare la nave. Ma se, al posto della luce del Sole, per gonfiare la vela si potesse disporre di un gigantesco laser da 1016 watt, e di una vela con una superficie dell’ordine di parecchi chilometri quadrati, allora sussisterebbero le condizioni per inviare un’astronave di 500 tonnellate fino ad Alfa Centauri con un volo di una trentina d’anni. Un’ipotesi del tutto irrealistica dal punto di vista economico, ma sostituendo il laser con fasci di microonde, e diminuendo drasticamente la stazza grazie alle nanotecnologie e sopratutto rinunciando a un equipaggio umano, i costi crollerebbero e si potrebbe puntare alla costruzione di un esploratore robotizzato.

La scienza “esotica”. Richard Obousy di Icarus Interstellar, un gruppo di studiosi che già da un paio d’anni sta autonomamente lavorando al progetto di una nave interstellare, ha affermato che Icarus non dovrebbe avere dimensioni e peso superiori a quelli della Nimitz, una delle più grandi portaerei americane. In effetti siamo capaci di costruire grandi oggetti, ma non di metterli in orbita – ha dichiarato. E questo infatti è il problema: abbiamo una conoscenza approfondita della fisica della fusione nucleare, del laser e delle vele solari, ma anche un forte deficit di competenze ingegneristiche. Questi ostacoli, però, potrebbero  forse essere superati entro la fine del secolo grazie a oculati finanziamenti, ma il problema del volo interstellare rimarrebbe almeno parzialmente irrisolto. Infatti razzi nucleari e vele solari possono garantirci il controllo del Sistema Solare, e aldilà di esso, una lenta esplorazione dei sistemi stellari entro una quindicina di anni luce intorno a noi: questo è quanto si può sperare di ottenere muovendosi a velocità sub-luce. Molti dei convenuti a Orlando cercavano risposte diverse e si sono affollati alle sessioni di ”fisica esotica”, dove uomini come Millis, Kramer, White e altri hanno spiegato in che modo stanno cercando i presupposti teorici per superare, o aggirare, il limite imposto dalla velocità della luce. Per farlo, stanno ripartendo dai concetti base della Fisica, reinterpretandone o addirittura riscrivendone intere parti. E’una sfida intellettuale impervia ma esaltante. Marc Millis ha detto: Non coltivate nessuna aspettativa, il nostro compito è veramente molto duro: ciò che dovete fare è affrontare proprio quelle sfide che mettono a disagio i vostri colleghi. Questi territori di ricerca sono pieni zeppi di gente fuori di testa, bisogna tenerla lontana. Ricordate, la differenza tra loro e voi è che loro sono convinti che l’idea che hanno in mente sia assolutamente corretta, mentre voi siete *quasi* certi che la vostra sia sbagliata.

Per le conclusioni lasciamo volentieri la parola a Paul Gilster:

Quello che io chiamo “il piacere della possibilità estrema” ha animato gli studi sui viaggi interstellari fin dai tempi di Robert Forward. Funziona così: noi sappiamo bene che le distanze tra le stelle sono così grandi da superare ogni immaginazione. Invece la maggior parte del pubblico lo ignora e vede una missione interstellare solo come una tappa successiva all’esplorazione del Sistema Solare esterno. Ma gli scienziati e gli ingegneri che lavorano in questo campo hanno realizzato quanto questi viaggi siano realmente fuori dalla portata dell’attuale tecnologia, perciò non hanno timore di fare congetture fino al limite del plausibile e spesso anche oltre. Leggete da cima a fondo documenti sui viaggi interstellari come quelli presentati al congresso e sarete presi in un brainstorming vivace e contagioso. E’ quel tipo di continua rielaborazione mentale di un’idea che un John Coltrane e un McCoy Tyner fanno con un tema musicale.

E’ bello veder riapparire ancora il congresso tra le notizie diffuse dai media. Forse un giorno questi concetti non sembreranno più così esoterici. Mi  balza agli occhi proprio ora che il mio word processor segnala la parola ”starship” come errore di ortografia. Abbiamo bisogno di mettere radici più profonde nella cultura. Possiamo incominciare facendo quello che Neyland ha detto al New York Times di voler fare, cioè iniziare a proporre alla gente qualcuno di questi difficili problemi, senza dimenticare che la natura ci ha posto di fronte il problema più arduo, in termini di tempi e distanze, che il genere umano abbia mai affrontato. Solo il piacere della possibilità estrema accende lo spirito, quando si è pronti a mettere in discussione qualsiasi cosa e la sfida è immensa.

ROBERTO FLAIBANI

Fonti principali

  1. The Los Angeles Times
    The research-and-development arm of the U.S.military is launching
    a 100 -Year Starship Study to find the technologies necessary for
    interstellar travel. – By Anna Khan
  2. The New York Times
    Not Such a Stretch To Reach for the Stars – By Kenneth Chang
  3. The Space Review
    The journey of 100 years begins with a single Weekend – By Jeff Foust
  4. Centauri Dreams
    The Joy of Extreme Possibility – by Paul Gilster
  5. Slate
    DARPAS’s 100-year starship symposium: alien religion , solar propulsion – By Konstantin Kakaes
  6. The Gregory Benford’s Blog
    The First Hard Science Fiction Convention – By Gregory Benford

Fonti secondarie

Space com – http://www.space.com/13135-100-year-starship-symposium-darpa-nasa.html

Space com – http://www.space.com/13152-aliens-religion-impacts-extraterrestrial-christianity.html

Space com – http://www.space.com/13165-interstellar-travel-starship-destinations.html

Popular Mechanics – http://www.popularmechanics.com/

TOPIX – http://www.topix.com/

Silobreaker -http://www.silobreaker.com/

 Stardrive – http://www.stardrive.org/

 Today in scope – http://todayinscope.com/

 Newsplurk – http://technology.newsplurk.com

 Portal to the Universe – http://www.portaltotheuniverse.org

 Zmescience – http://www.zmescience.com/

 KurzweiL accelerating intellingence – http://www.kurzweilai.net/

 Mail online – http://www.dailymail.co.uk/home/index.html

 International businees times – http://www.ibtimes.com/

 Grand Strategy: The View from Oregon – http://geopolicraticus.wordpress.com/

 Starship Reckless – http://www.starshipnivan.com/blog/?p=5295

 Innovation news daily  – http://www.innovationnewsdaily.com/

 Next big future – http://nextbigfuture.com/

 Smithsonian.com – https://www.smithsonianmag.com/

30 ottobre 2011 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , , , , , | 13 commenti

   

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