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LascienzadiInterstellar …trarealtàefantasia Imessaggidelfilm • Itemi: KipThorne – catastrofiplanetarie – lasfidadeiviaggiinterplanetarieinterstellariper “andarealtroveepreservarel’umanità” • Imetodi: – leterraeincognitaedellastru9uradelmondofisico – ricercheconobie<vimoltolontanieapparentemente fantascien>fici – fisica,biologia,fisiologia,bioingegneria,esobiologia • Leteorieesaminate: – lagravitazionequan>s>ca – leconseguenzedellaquintadimensione,ilbulk Problemiplanetari Sovrappopolazione Riscaldamentoglobale Infestazionidivegetali Deser>ficazione Uragani Tempeste disabbia ecc. Andare…dove,come? Marte TerraformingMars Stazioniorbitan> Stanfordtorus Coopersta>on AltreTerre… • Il23luglio2015vieneannunciatalascopertadi Kepler-452b,unesopianetacheorbitaa9ornoauna stelladiclasseGnellacostellazionedelCigno,distante 1400annilucedalsistemasolare. • Èilprimoogge9odalledimensionisimiliaquelle terrestriadesserestatoscoperto,cheorbitanella zonaabitabilediunastellamoltosimilealSole. • Impiegacirca385giorniterrestriperunarivoluzione, èpiùgrandeesièformatoprimadellaTerra. • Ungruppodiastronomidell'Harvard-Smithsonian CenterforAstrophysicshas>matodaida>della missioneKeplerchenellaViaLa9eavisiano"almeno 17miliardi"dialtreTerre… …maaqualidistanze! Comeraggiungerle? Viaggiinterstellari • Voyager1viaggiaa17km/sec • L’astronavediInterstellar,Endurance,viaggia a20km/seceraggiungeSaturnoin2anni • Presumibilmentelefuturetecnologie raggiungerannoi300km/sec • Sempretroppolen>perandareversoaltre stelle • Eneppureviaggiandoallavelocitàdellaluce SlingshotsuBHbinari • Effe9ofionda • Conmolte “collisioni”si puòavvicinare lavelocitàdella luce • …MANON BASTA! Unpo’diRela=vità (sedobbiamoragionarenelmacrocosmo) Warpstemporali • Iltempoèdeformatodalla presenzadimasse • EsperienzadiPoundeRebka (1959) • EsperimentoProbeAsurazzo Scouta10milametri(1976) • SistemaGPS,satelli>a26milakm ca.dialtezza:orologiterrestri sonopiùlen>di38microsecondi algiorno(rela>vitàspeciale+7, rela>vitàgenerale-45) Warpsspaziali • Lospazioèdeformatodalla presenzadimasse/energia • EsperimentodiEddington (1919) • EsperimentodiReasenberg eShapiroconViking1e2 (1976-77) Ourbraneinthebulk Onespacedimensionremoved Quanto“costa”curvarelospazio? Δx F 8π G Tµν 4 c −k Δx = F Gµν = F → Tµν Δx → Gµν c4 k= ≈ 5 ×10 47 cgs 8π G EffeBmareali • Geode>che:lineecorrisponden>alcammino piùbrevenellospaziodeformato • Tendexlines:lelineecheindicanolacurvatura dellospazio-tempoedefinisconoglieffe< marealidisqueezingestretching NewtonEinstein BlackHoles Warpsspazialietemporali • Warpspaziale:nonvalela geometriaeuclidea • L’energiacontenutanel warpcreailwarp • Singolarità:warpinfinito, forzemarealiinfinite, distruzionediqualunque stru9ura • Orizzontedeglieven>e warptemporale • Scendendoverso l’orizzonteiltempo rallentae“siarresta” • Oltrel’orizzonteiltempo fluisceversolasingolarità • Ilfuturoèlasingolarità • Nullapuòsfuggire indietroversol’orizzonte • Tornadospaziale • BHrotantetrascina lospazioesterno • Lavelocitàcresce versol’orizzonte BHrotantevistodalbulk(in2D) BHrotantevistodalnostrospazio Effe9olentegravitazionale Gargantua EsistonoiBH? • Oppenheimer&Snyder(1939) • Collassostellare,formazionedi unBHintornoallastella collassata • Lamassaèinghio<tanella singolarità,distru9adalleforze mareali • Rimanesoloilwarpspaziotemporale • OsservazionideiBHstellarienei nucleigala<ci(4.1milionidiSoli ilBHalcentrodellaViaLa9ea) Miller’splanet • Ilpianetasitrovainorbitastabileintornoal BHGargantua • Periodoorbitaleedirotazionelega>per evitareforzecentrifughedistru<ve(1.7giorni dall’esterno,0.1secondisulpianeta) • IlRangerscendesulpianetau>lizzando slingshotsuBHdimassaintermediadistribui> nellezoneintornoaGargantua Oscillazionie/otsunami Periododicircaun’ora Mann’splanet • Nuvoledi ghiaccio (CO2e H2O) • Highly elongated orbit Lasingolarità • Lasingolaritàèilpuntodimassimowarpdove siincontranorela>vitàefisicaquan>s>ca • Flu9uazioniquan>s>cheallasingolarità • Lericerchesullagravitàquan>s>ca • Perarrivareallagravitàquan>s>caoccorre studiarelesingolarità • Lesingolaritàsononascostedall’orizzonte • Esistonosingolaritànude? • Prodo9edaunabendefinitaimplosionedi un’ondagravitazionale • Improbabileinnatura…. • Lesingolaritàsono instabili(inRG) • Lesingolarità cao>chediBelinsky, Khalatnikove Lifshitz(1971) • Violen>warps, distruzionedella materia • Chesuccedeagli atomialla singolarità? • Servelagravità quan>s>ca • Altresingolarità,nontroppopericolose (gentle) • Incadutaversoeinrimbalzodalasingolarità awarpinfinito WormHole • Comesuperareilimi>divelocità • LudwigFlamm,Vienna(1916) • Einstein-Rosenbridge(1935) Wheeler&Fullerinstability(1962) Temposcalamoltobreve • Ipotesi:energiaeso>canega>vacheallontani iraggiluminosietengaapertoilwormhole (Contact,Sagan&Thorne1985) • Effe9oCasimir,energiadelvuoto • Forse…maserveunatecnologiaavanzata Vistodalbulk (in2D) Vistodalnostro Universo Checosasivedeallebocchedelwormhole? DallaCaliforniaaDublino Viaggionelwormhole Anomaliegravitazionali • AnomalianelmotodiUrano(LeVerrier1846):ha confermatolateoriagravitazionalediNewton • Anomalianelmotodiprecessionedelperieliodi Mercurio(LeVerrier1859):haconfermatola teoriagravitazionalediEinstein(1919) • Anomaliadelmotodellegalassienell’ammasso diComa(Zwicky1933):harivelatolamateria oscura • Espansioneacceleratadell’Universo(Perlmu9er, Reiss,Schmidt1998):harivelatol’energiaoscura AnomaliegravitazionaliinInterstellar • Effe<marealiin fenomeniterrestri • Anomali cambiamen>delle tendexlines • Contemporanea comparsadel wormholevicinoa Saturno La“soluzione”diThorne • …usandoprincipidellarela>vitàgenerale,e l’ideacheilnostroUniversosiaimmersoinun bulkacinquedimensioni(4spazio+1tempo) UnwormholevicinoaSaturno • L’ideaoriginaria:trasmissionediinformazioni a9raversounwormhole • “Vedere”ondegravitazionaliemessenellontano Universo • Collisionediduestelledineutroni(odueBH) • Emissionediondegravitazionali Gliesseridelbulk • In4dimensioninonpossono esistereinostriatomi • Nessunapossibilitàdi interazionecongliesseridel bulk,salvowarpsgravitazionali mareali • Leanomaliegravitazionalisono ilsegnodell’esistenzadelbulke deisuoi“abitan>” • Nelfilmsisuggerisceche possanoessereinostri discenden>…! Forzagravitazionalenelbulk An>deSi@erwarping Riduzionedelle distanzenelbulk parallelamentealla nostramembrana Anomaliegravitazionali • Checosaleproduce? 1. Influenzediogge<delbulk 2. Passaggiodiogge<nellanostramembrana 3. UncampodelbulkperturbailnostroUniverso L’EQUAZIONE • Comprendereleanomaliea9raversoleleggidella gravitàquan>s>ca • Leleggidellagravitàquan>s>casonoo9enibili nellasingolaritàdeiBHdoveesistelamassima compenetrazionedirela>vitàequan>s>ca • IfprofessorBrandcoulddiscoverthequantumgravitylawsfor thebulkaswellasforourbrane,thenbydiscardingthose laws’fluctua>ons,hecoulddeducethepreciseformofhis equa>on • Obie<vo:controllarelagravità,modificareG • (Nelfilm:abbandonarelaTerra) Ilvolofinaledell’Endurance Orbitacri>ca TuffodeiRangersversoilBH • SlingshotdelRangerperevitaredi essereraggiuntodallasingolarità incaduta • Immaginiprovenien>dall’esterno delBHcheraggiungonoilRanger viaggiandoallavelocitàdellaluce Disco (up) Materiaincaduta (down) BH (down) Ipercubootessera9o • Coopervieneca9uratoinunafaccia3D dell’ipercubo(isuoiatominonesistonoin4D) • Ètrasportatonelbulk(ladistanzaèsolo1AU invecechemiliardidianniluce) • Cooperparcheggiatopressolastanzadella figlia • Lavededaognidirezione… • …eintempidiversi • Segnaliluminosiviaggianosolonelfuturo • Segnaligravitazionalipossonoandareanche nelpassatopassandoa9raversoalbulk Fantasiaorealtà? • Unprogrammabeninventato • Soluzioniaccuratesecondolea9uali conoscenze • Estrapolazioninonimpossibili • Noiperorasiamo“a9acca>”allanostra Terra! • Domani… …masperiamoinqualcosadimeglio!
