Tra scienza e fantasia: la fisica reale (e non) del film Interstellar

Il film è stato ideato dal famosissimo regista Cristopher Nolan con l’aiuto di Kip Thorne, premio Nobel per la fisica (2017), esperto di relatività generale.

Il film Interstellar racconta il viaggio di un gruppo di astronauti che attraversa un wormhole per raggiungere un nuovo sistema solare. Essi sono in cerca di un nuovo pianeta su cui trasferire l’umanità. Il regista ha dato massima importanza al ruolo della fisica nel corso del film, giungendo a compromessi tra la scienza reale e il racconto fantasioso.

La trama di Interstellar

In un distopico futuro, il clima terrestre rende impossibile riuscire a sfamare l’umanità, quindi la Nasa volge lo sguardo allo spazio in cerca di una nuova casa. L’astronauta Cooper attraversa un wormhole (una scorciatoia nello spazio-tempo che collega punti diversi dell’universo) per raggiungere un insieme di pianeti che sono in orbita intorno al buco nero Gargantua. Cooper ha il compito di verificare se questi pianeti sono abitabili, e di mandare un segnale alla terra nel caso lo siano.

Inizialmente egli atterra sul pianeta di Miller, dove un’onda di acqua distruttiva si presenta ogni ora: è inabitabile. Quindi Cooper torna sulla nave ma questa manovra gli è costata 24 anni: a causa della grande forza gravitazionale, per ogni ora trascorsa sul pianeta, sono trascorsi 7 anni sulla terra. Successivamente gli astronauti si recano sul pianeta di Mann, che però scoprono essere inabitabile. L’ultima chance è il pianeta di Edmundus, ma per raggiungerlo con poco carburante Cooper attua una manovra di fionda gravitazionale che gli costerà 51 anni sulla terra. Per farla funzionare è necessario alleggerire il carico della nave: Cooper si stacca ed entra nel buco nero sacrificandosi.

Cooper riesce a sopravvivere grazie a degli esseri superiori della quinta dimensione che lo aiutano a trasmettere dei dati sulla gravità del buco nero necessari a Murph (la figlia di Cooper) per salvare l’umanità. Il pianeta di Edmundus è abitabile, Murph riesce a fare trasferire l’umanità sul nuovo pianeta e recuperare suo padre che è molto più giovane di lei.

Ciò che c’è di vero – la scienza

Kip Thorne è un professore di fisica teorica a Caltech, e ha dedicato la sua vita allo studio dell’astrofisica e della relatività generale. Nel 2017 ha vinto il premio Nobel della fisica per avere rilevato delle onde gravitazionali previste da Einstein. Nel 2013, Thorne ha svolto i calcoli matematici su cui si basa Interstellar.

Grazie alle spiegazioni e ai calcoli di Thorne, gli addetti agli effetti speciali hanno creato un’ ipotetica immagine di un buco nero che si è successivamente rivelata essere sorprendentemente simile alla prima immagine reale mai ottenuta di un buco nero (nel 2019).

La possibilità dell’esistenza di pianeti in orbita attorno al buco nero è stata verificata dal fisico con complessi calcoli di relatività generale. Thorne ha concluso che se il buco nero ruota a velocità altissime (prossime alla velocità della luce), allora i pianeti che lo orbitano possono esistere e non si disgregano immediatamente come normalmente accade.

Inoltre, è possibile che le radiazioni del buco nero non uccidano l’uomo se la fase della vita del buco nero è nel particolare (e relativamente breve) momento in cui il buco nero è quiescente e si sta raffreddando.

Dal punto di vista temporale, il film mostra che, con la dilatazione spazio-temporale, si può ‘andare nel futuro’ tramite la relatività generale. Infatti se si è vicini a una grande massa, la gravità fa incurvare lo spazio-tempo; e il tempo, dove la gravità è più forte (per il buco nero), passa molto più lentamente rispetto ad un luogo dove la gravità è meno forte. Secondo i calcoli di relatività generale, è possibile che sul pianeta di Miller, Cooper perda 24 anni terrestri in poche ore dato che il pianeta è molto vicino al buco nero.

Inoltre, il fenomeno delle onde periodiche sul pianeta di Miller è possibile se si considerano le maree dovute alla forza di gravità del buco nero, insieme all’oscillazione primordiale del pianeta dovuta alla sua formazione.

Ci sono molti altri dettagli che Thorne inserisce per rendere più plausibile e realistico il film, come ad esempio il fatto che l’astronave simula la forza di gravità con la forza centrifuga della nave che ruota su se stessa. Questo permetterebbe agli astronauti di vivere nello spazio a lungo evitando la degradazione dei muscoli.

Ciò che c’è di falso – la fantascienza

Tutto il film si basa sull’ipotesi che esista un wromhole che crea un tunnel che renderebbe una lontana parte di universo molto più vicina. Per spiegare il concetto di un wormhole immaginiamo che lo spazio-tempo sia rappresentati da un foglio piegato in modo che due estremità si tocchino: ora due parti inizialmente molto lontane tra loro sono molto più vicine grazie al tunnel creato. L’ipotesi dell’esistenza dei wormholes è puramente teorica, e in base alle ricerche degli ultimi 30 anni si pensa che queste scorciatoie nello spazio tempo non esistano realmente.

Anche se i wormholes esistessero, non sarebbe scontato che questi si possano attraversare facilmente, e anche se si potessero attraversare, le tecnologie necessarie si svilupperebbero in un futuro molto lontano. Le teorie esistenti al momento suggeriscono che attraversare un wormhole sarebbe impossibile perché ciò farebbero restringere la massa in scale subatomiche (come spiegato nella teoria di Kaluza-Klein dalla teoria delle stringhe). Ammesso che si possa attraversare un wormhole, probabilmente sarebbe molto difficile indirizzare onde per la comunicazione in modo che arrivino esattamente alla terra, come accade nel film.

Passando ai dettagli della storia, bisogna dire che nel film i protagonisti sono molto fortunati a trovare un pianeta abitabile (quello di Edmundus) nelle vicinanze dell’ipotetico wormhole, e la manovra della fionda gravitazionale è poco realistica perchè servirebbe un’enorme spinta per sfuggire alla gravità di un buco nero. Le visioni (cioè le radiazioni che escono dal buco nero) che Cooper vede sarebbero le letali radiazioni di Hawking. Inoltre, non si può entrare in un buco nero e uscirne vivi: la forza gravitazionale farebbe a pezzi qualsiasi massa, e comunque per quanto ne sappiamo al giorno d’oggi si pensa che non si possa viaggiare nel passato come Cooper ha fatto per comunicare con Murph.

I viaggi interstellari sono effettivamente possibili?

Qui gli scienziati si dividono: molti scienziati pensano che viaggiare tra diverse stelle sia effettivamente impossibile, ma altri come Kip Thorne pensano che in un futuro molto lontano, se l’umanità sarà sopravvissuta, questi viaggi potrebbero essere effettuati. Ad oggi il numero di ostacoli da scavalcare però è davvero enorme. La stella più vicina al nostro sole (Proxima Centauri) è a circa 4,3 anni luce dal sole, ma alla velocità raggiunta dalle nostre tecnologie di circa 250.000 km/h (Parker Solar Probe), per percorrere la distanza di 1 anno luce si impiegano circa 4.300 anni. Quindi dovremo trovare delle tecnologie che ci permettano di viaggiare molto più velocemente, oppure dovremo trovare il modo di ‘ibernarci‘ per miglia di anni. Sarà necessario trovare una fonte di energia che mandi avanti la navicella per tempi lunghissimi, e pianeti con acqua, calore e senza radiazioni pericolose in modo che vi siano condizioni favorevoli alla vita. Se tutto ciò sarà effettuabile è ancora un mistero. Lo scopo di Thorne non era tanto ispirare gli spettatori all’obiettivo di compiere viaggi interstellari, ma il suo scopo era quello di coinvolgere gli spettatori avvicinandoli al mondo scientifico.

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