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L'unità Alcubierre è una delle unità di curvatura più note sui modelli cartacei, in cui un possibile metodo di curvatura sembra funzionare matematicamente fintanto che non ti impigli troppo sulla fisica del mondo reale e su alcuni fastidiosi limiti.

Recentemente il concetto di unità Alcubierre è stato testato all'interno di un metamateriale matematicamente modellato, che può fornire un'analogia approssimativa dello spazio-tempo. È interessante notare che, in queste condizioni, l'unità Alcubierre non è in grado di rompere la barriera della luce, ma abbastanza capace di fare il 25% della velocità della luce, che non è ciò che chiameresti lento.

OK, quindi due questioni concettuali da affrontare qui. Che diamine è un disco Alcubierre - e che diamine è metamateriale?

L'unità Alcubierre è una sorta di esperimento di pensiero matematico in cui immagini che il tuo veicolo spaziale abbia un meccanismo di azionamento in grado di deformare una bolla di spazio-tempo in modo tale che la componente di bolla davanti a te si contrae avvicinando i punti davanti a te - mentre la bolla dietro ti espandi, spostando ciò che è dietro di te più lontano.

Questa geometria deformata fa avanzare l'astronave, come un surfista su un'ondata di spazio-tempo. Mantenere questo ordito in modo dinamico e continuo mentre la nave avanza potrebbe comportare velocità più elevate della luce dal punto di vista di un osservatore al di fuori della bolla - mentre la nave si muove appena rispetto allo spazio-tempo locale all'interno della bolla. In effetti durante tutto il viaggio l'equipaggio sperimenta condizioni di caduta libera e non è turbato dalle forze G.

Alcune limitazioni del modello di guida Alcubierre sono che sebbene la matematica possa suggerire che il movimento in avanti della nave sia teoricamente possibile, non è chiaro come possa iniziare e poi fermarsi successivamente a destinazione. Anche il meccanismo alla base della generazione della bolla resta da spiegare. Per deformare lo spazio-tempo, è necessario ridistribuire la massa o la densità di energia in qualche modo. Se questo implica spingere le particelle verso i bordi della bolla, ciò rischia di una situazione in cui le particelle al limite della bolla si muoverebbero più velocemente della luce all'interno della cornice di riferimento dello spazio-tempo esterno alla bolla, il che violerebbe un principio fondamentale di relatività generale.

Ci sono varie soluzioni alternative proposte, che coinvolgono energia negativa, materia esotica e tachioni - anche se in questa fase sei ben nella tana del coniglio. Tuttavia, se riesci a credere a sei cose impossibili prima di colazione, perché non guidare anche Alcubierre.

Ora, i metamateriali sono strutture a matrice con proprietà geometriche che possono controllare e modellare le onde elettromagnetiche (così come le onde acustiche o sismiche). Ad oggi, tali materiali non sono solo stati teorizzati, ma costruiti - almeno con la capacità di manipolare radiazioni a lunghezze d'onda lunghe. Ma teoricamente, metamateriali con precisione molto finemente potrebbero essere in grado di manipolare lunghezze d'onda ottiche e più corte - creando il potenziale per mantelli dell'invisibilità e dispositivi di occultamento dei veicoli spaziali ... almeno, teoricamente.

Ad ogni modo, i metamateriali in grado di manipolare la maggior parte dello spettro elettromagnetico possono essere modellati matematicamente, anche se non possono essere costruiti con le tecnologie attuali. Questa modellazione è stata utilizzata per creare buchi neri virtuali e studiare la probabilità della radiazione di Hawking - quindi perché non utilizzare lo stesso approccio per testare un ordito Alcubierre?

Si scopre che i parametri materiali anche del cosiddetto metamateriale "perfetto" non consentiranno all'unità Alcubierre di interrompere la velocità della luce, ma gli consentiranno di raggiungere una velocità della luce del 25%, attestandosi a circa 75.000 chilometri al secondo. Questo ti porta al sistema Alpha Centauri in circa diciassette anni, supponendo che l'accelerazione e la decelerazione siano solo piccole componenti del viaggio.

Se i limiti imposti dal metamateriale in questo test indicano che non può emulare adeguatamente la deformazione dello spazio-tempo - che l'unità Alcubierre deve interrompere la velocità della luce - o se l'unità Alcubierre non riesce proprio a farlo, rimane una domanda aperta . La cosa sorprendente e incoraggiante è che l'unità potrebbe effettivamente funzionare ... un po '.

Ulteriori letture: Smolyaninov, I. Modello basato su metamateriale dell'unità di ordito Alcubierre.