La Tecnologia di Star Trek – Parte Seconda: la ricerca del sogno

Le 8 invenzioni che non sono state ancora inventate.

Scienza e Star Trek sono molto più vicini di quello che si possa pensare, come abbiamo visto nello scorso articolo. Addirittura, se ricordate, AstroSamantha, la Cristoforetti nazionale, ha sfoggiato in orbita una maglia con tanto di simbolo della Flotta Stellare e lei stessa è una fan dichiarata della serie. Una cosa del genere non dovrebbe sorprenderci, visto che anche l’intera NASA è addicted all’avventura di Kirk, Picard, Spock e company.

Il legame non è solo passionale, ma anche palesemente scientifico, tanto che la compagnia spaziale statunitense è la prima a dare nomi ammiccanti alle sue invenzioni: basti pensare che il primo shuttle si portava appresso il nome di Enterprise.

Il connubio tra il telefilm e gli astronauti non si ferma certo qui. Come vedrete nelle prossime righe, Star Trek si sta trasformando in una presenza ingombrante per lo staff spaziale, tanto da diventare oggetto di studio e da meritarsi addirittura un’intera sezione sul sito ufficiale della NASA. Rimanete con noi, solo così scoprirete quali sono le sfide lasciate in sospeso dalla serie televisiva e che gli scienziati stanno cercando di risolvere.

1 – PHASER

In italiano sono noti come “Fasatori” o “Pistole a Fase”, in una traduzione rispettabile, ma che fa perdere il senso dell’originale inglese. Il nome di queste armi è infatti il frutto di un acronimo: PHASed Energy Rectification, che descrive in maniera militaresca e fantascientifica il sistema a energia che rende queste armi estremamente versatili. Il flusso di particelle Nadioniche può essere infatti modulato per avere diverse intensità di potenza del raggio: si va da un semplice stordimento e dolore da sovraccarico del sistema nervoso centrale, fino alla distruzione degli scudi protettivi delle astronavi. Sarebbe un’arma fantastica.

Peccato che non esiste, e non si è neanche vicini alla sua realizzazione teorica. La cosa che più possiamo assimilare a un PHASER sono le armi a energia diretta. Queste si basano sul concetto di riuscire a intrappolare una gran quantità di energia, per poi spararla contro un bersaglio. Tra i progetti conosciuti, citiamo l’Active Denial System, un sistema che sfrutta le microonde, lanciate contro il bersaglio per causare dolore, stordimento e immobilizzazione. È stato usato per domare rivolte e controllare la folla, dato che si pensava che non portasse alcun danno permanente. In realtà questa affermazione va rivista in quanto non si conoscono ancora del tutto le conseguenze dell’esposizione a Microonde, soprattutto per l’occhio umano.

Analogamente, è in corso una serie di ricerche per creare delle armi a base di LASER (altro acronimo, lo sapevate? Google is your friend!) che potrebbero essere le dirette discendenti del PHASER. Per adesso (per fortuna), nulla di tutto questo è ancora realtà…

2 – INTELLIGENZA ARTIFICIALE E ANDROIDI

Sono un caposaldo di tutta la fantascienza che si rispetti, dai tempi di Asimov con la sua teorizzazione della vita artificiale, fino alle più moderne speculazioni (come ad esempio nel recente Ex Machina). C’è da chiedersi allora, quanto di tutto ciò è ancora fantascienza? Siamo pronti a realizzare una Intelligenza artificiale e pagarne poi le conseguenze?

È una domanda a cui è estremamente difficile rispondere, perché implica una serie di problemi non da poco. La American Association For Artificial Intelligence (link qui), un’organizzazione no profit, cerca in tutti i modi di fare proseliti e spargere la voce a favore della creazione di un computer intelligente e conscio di sé: in una sua conferenza il presidente ha detto entusiasticamente che sarebbe bellissimo creare un “Mr. Data”, riferendosi appunto al personaggio artificiale di Star Trek.

L’Intelligenza Artificiale però sarebbe solo il primo passo. Poi bisogna creare un corpo umanoide funzionante, che possa accogliere il computer consapevole di se stesso. E questo traguardo purtroppo è davvero lontano. Sicuramente si sta facendo qualcosa, la riproduzione di arti artificiali è sempre più vicina a quella umana, sia nel concept che nel funzionamento, quindi potremmo sperare di avere tra tanti tanti anni il nostro Uomo Bicentenario…

3 – HOLODECK E SHIP’S COMPUTER

Sempre in ambito informatico, Star Trek è famosa per il Computer di Bordo in grado di interagire con i comandi vocali, interpretarli e comportarsi di conseguenza. Ora come ora, abbiamo una versione un po’ più semplice (per quanto comunque complessa) di quei computer da telefilm. I comandi vocali ce li abbiamo già, e la reazione dei computer è molto veloce e prevedibile anche se non sempre affidabile. Pensate a Siri (e ai suoi problemi con l’accento scozzese, di cui trovate un esempio qui), quanto è evoluta la tecnologia dei giorni nostri? Beh, non siamo ancora ai livelli descritti dalla serie televisiva, ma sicuramente ci stiamo avvicinando a folle velocità.

Alla stessa maniera, viste anche le news che ci circondano, presto avremo a disposizione il nostro HoloDeck. Per adesso dobbiamo accontentarci di guardarlo attraverso le lenti di speciali dispositivi, che siano caschetti per la realtà virtuale o occhiali per la realtà aumentata come le HoloLens proposte da MS. Ancora non abbiamo la capacità di creare delle immagini quasi tangibili e tridimensionali che mimino alla perfezione la realtà, visibili a occhio nudo. Esperimenti in questo senso sono in corso, soprattutto a opera di aziende per le telecomunicazioni, come Cisco, che spingono per creare delle sale di conferenze virtuali, in cui gli ospiti posso stare gomito a gomito ma senza toccarsi.

A proposito della realtà virtuale, è interessante vedere come questa sia stata bandita e resa fuorilegge all’interno dell’universo narrativo: i Talosiani, che vivevano esclusivamente all’interno di fantasie create grazie ai loro elevatissimi poteri mentali, ne erano rimasti stregati a tal punto da staccarsi dal mondo vero per rifugiarsi nei loro paradisi artificiali. Per questo la RV è stata vietata, anche se a bordo delle astronavi della Federazione è possibile svagarsi proprio grazie a questo tipo di tecnologia…  

4 – RAGGIO TRAENTE

Un’altra feature onnipresente in tutti gli show fantascientifici che si rispettino: un’astronave gigantesca prende in ostaggio una navicella, attraendola a sé con un fascio di energia preciso e collimato. L’abbiamo visto un sacco di volte, ne siamo rimasti sorpresi la prima per poi accettarlo come qualcosa di plausibile, quasi normale, già dalla seconda.

Ma è davvero così?

La scienza discute ancora su questo, anche se la ricerca e gli studi si susseguono a rotta di collo fin dal 1960. Ci sono fior di ricercatori che hanno fatto passi in avanti in questa direzione, realizzando qualcosa di concreto. Nel 2010 a New York il gruppo di fisici ha realizzato un prototipo di raggio traente, sfruttando raggi di luce solenoidali, in cui l’oggetto (in questo caso una particella microscopica) viene intrappolato e obbligato a risalire ‘la corrente’, avvicinandosi alla fonte di luce. Nel 2011, alcuni scienziati cinesi hanno ottenuto lo stesso risultato utilizzando il raggio Bessel (Bessel Beam), un particolare LASER che non diffrange al centro. Tutti e due questi metodi hanno solleticato l’interesse della NASA, che potrebbe arrivare a sfruttarli per manipolare gli oggetti nello spazio. Più recentemente un altro tipo di raggio traente è stato realizzato sfruttando le onde sonore, con buoni risultati. In questo caso specifichiamo che il raggio in questione non è per niente paragonabile a quello visto in Star Trek perché necessita di un mezzo come l’aria affinché possa avere effetto: nello spazio le onde sonore non possono viaggiare, e per questo nessuno può sentirvi urlare.

5 – MATERIA E ANTIMATERIA COME FONTE DI ENERGIA

Materia e Antimateria contengono in sé (almeno semanticamente) un assurdo quantitativo di significati evocativi. In realtà, concettualmente, indichiamo (per essere semplici) delle particelle che sono in tutto e per tutto identiche se non per la carica, che è opposta. Per esempio: il positrone ha la stessa massa dell’elettrone ma carica positiva, essendo la sua antimateria.

In Star Trek, le astronavi sono mosse grazie alla quantità di energia prodotta dal motore ad antimateria. Fichissimo. È possibile?

In teoria, non ci crederete, ma sì: è possibile. Anzi, secondo le proiezioni teoriche, l’energia così prodotta sarebbe in quantità enormi. In pratica bisognerebbe contenere da una parte una (enorme) quantità di materia e accanto, ma separata, un’equivalente quantità di antimateria, stando bene attenti che non si tocchino per sbaglio, altrimenti: KABOOM. Questo è possibile grazie all’utilizzo di potenti campi magnetici. In questa maniera possiamo controllare la reazione tra le particelle che creeranno energia con un’efficienza migliore di quella della fusione nucleare.

Il problema più insormontabile è che l’antimateria è un po’ difficile da reperire. Amazon non la vende e su eBay i prezzi sono incredibili e i venditori poco affidabili. In laboratorio sono riusciti a crearne una piccola quantità, ma davvero poca, non utilizzabile ai nostri scopi. Dobbiamo ancora aspettare per avere la nostra Panda ad antimateria.

6 – WARP INTERSTELLAR DRIVE

Il Motore a Curvatura, che porta l’astronave a velocità iper-luce, piegando a tutti gli effetti lo spazio tempo per coprire distanze siderali in poco tempo, era fino a poco tempo fa una benemerita stronzata inventata per il gusto di far divertire lo spettatore e (giustificare spostamenti quasi istantanei dell’ordine di migliaia di anni luce).

Poi si sa come vanno queste cose: prima si ride, si deride e quando finalmente qualcuno comincia a far vedere qualche risultato, allora sopraggiunge l’ammutolimento. Certo c’è quella fastidiosa teoria della relatività che rompe un po’ le uova nel paniere, con un Einstein altezzoso che continua a ripetere che non si può andare più veloce della luce. Ma secondo il Prof. White, alla NASA, è possibile, e fanculo Einstein! Oltre alla mera teoria, si è anche ideato un prototipo virtuale in CG di una warp ship palesemente ispirata all’Enterprise e che porta tra l’altro lo stesso nome…

Messa in parole poverissime (altrimenti non sarei riuscito a capirlo neanche io), il motore a curvatura ha la capacità di dilatare lo spazio-tempo alle sue spalle e ottenere energia sufficiente a spingere la nave, e contestualmente contrarlo avanti al velivolo, permettendo di percorrere distanze enormi in poco tempo. In pratica l’astronave non va più veloce, ma, in accordo con la teoria della relatività stessa, si muove tra lo spazio-tempo. Ora, già so che questa MIA semplificazione è fantascientifica tanto quanto il telefilm stesso (e infatti somiglia spaventosamente alla spiegazione dei motori dell’astronave del cartone Futurama), ma prendetela come un messaggio: c’è qualcuno là fuori che ha teorizzato il viaggio a velocità iper-luce, lo ha dimostrato almeno in parte, matematicamente, e sta lavorando duro per mettere insieme un motore a curvatura. Non è ancora il momento di stappare gli spumanti su Alpha Centauri, ma quel momento si sta avvicinando, più veloce della luce.

7 – REPLICATOR

“Un thè, earl gray, caldo”. Dopo queste parole del Capitano Picard, la tazza compare quasi dal nulla. Secondo Arthur Clarke, la tecnologia, quando è super-avanzata, è paragonabile alla magia. E noi non possiamo certo dargli torto. Quel che è bello della tecnologia “magica” è che arriva sempre il momento in cui viene compresa, realizzata e prodotta in massa. State calmi: non esiste ancora nessun replicatore di cibo, non possiamo ordinare la carbonara direttamente al nostro Robot-Forno, ma un nuovo concept si sta affacciando all’orizzonte.

Il replicator di Star Trek era molto più che un distributore di cibo creato al volo: era in grado di replicare anche oggetti come il bicchiere in cui era versato il Martini agitato non mescolato. Oggi abbiamo le stampanti 3D che riescono a riprodurre praticamente tutto, con le dovute accortezze. Quel che ci manca è la possibilità di creare materia dal nulla, utile soprattutto per le missioni spaziali, dove i supermercati fanno orari e prezzi assurdi. Esiste già un’invenzione da parte di un gruppo di ricerca israeliano, si chiama Genie, che a partire da ingredienti contenuti in capsule riesce a creare dei pasti prendendo gli ordini direttamente da un’applicazione per cellulare (anche se forse, per le capsule, si sono ispirati più a Dragonball che a Star Trek). Finora i risultati sono soddisfacenti, ma ancora siamo lontani dai fasti del Replicator di Star trek. Analogamente, con l’utilizzo di ingredienti in polvere, una macchina ideata da alcuni scienziati di Austin, Texas, ha “costruito” una pizza in 12 minuti.

Esiste però una corrente di pensiero più evoluta e più affascinante che si rifà all’onnipresente teoria di Einstein per cui la E=mc2, che letta in altre parole ci spiega come la massa non sia altro che una forma diversa di energia. Da questo punto, interviene la fisica quantistica che dichiara che il vuoto non esiste, e che anzi in quello che noi chiamiamo vuoto esistono delle particelle piccolissime cariche di energia che collidono in continuazione annichilendosi. Sempre questi stessi teorici hanno affermato che se con un LASER riuscissimo a non far collidere queste particelle piccolissime, avremmo a disposizione abbastanza energia-materia affinché una macchina possa poi riplasmarla in forma di oggetti e cibo dal nulla…

Quando arriveremo a questo traguardo, allora il termine cucina molecolare assumerà tutto un altro sapore.

8 – TELETRASPORTO

Concludiamo con l’ultima magia di Star Trek, la più famosa: il teletrasporto. Un fascio di energia che scompone il corpo del Capitano Kirk, lo porta quasi istantaneamente sulla superficie di un pianeta senza farlo incastrare in qualche roccia o edificio e lo ricompone senza sbagliare niente: questo è il funzionamento del teletrasporto secondo gli scrittori della serie.

Nella realtà una cosa del genere è dannatamente difficile, ma non impossibile. Certo, la complessità dell’essere umano, ma anche quella di una matita, a livello atomico è soverchiante e generare un modello preciso da riprodurre al volo in pochi secondi senza errori e senza interferenze richiede una capacità di calcolo enorme. Ma gli scienziati ci stanno lavorando.

Il Prof. Chris Monroe, all’università del Maryland, è estremamente ottimista, ma allo stesso tempo critica la spiegazione del teletrasporto data nel film. Per lui, spostare gli atomi da una parte all’altra è eccessivo, scomodo. Infatti la sua teoria è un’altra. La materia (atomi compresi) è fatta di informazione. Quel che conviene spostare non è la particella in senso fisico, ma le informazioni sul suo stato, per poi farle ricomparire in un altro punto dello spazio. È quel che hanno fatto nel suo laboratorio con un atomo di bario (sì, lo stesso delle scie chimiche!): tramite l’utilizzo di LASER sono state copiate le informazioni di questa particella e spedite al destinatario, un altro atomo di bario presente in un’altra scatola di metallo. Non è un teletrasporto in senso stretto, lo ammette lo stesso Monroe, ma a tutti gli effetti l’atomo di bario ricevente è diventato del tutto identico al donatore.

I due fisici Kwait e Bernstein condividono questo stesso tipo di ricerche e anche loro ammettono che questo tipo di teletrasporto quantico non è adatto agli esseri umani, ma ha una sua sfera di utilizzo molto importante: la crittografia e il trasporto di sicuro di informazioni.

Pensateci bene: scrivereste delle email atomiche!

E con questo, amici Lettori e Lettrici, abbiamo concluso. Tutto quello che ci siamo detti è frutto di numerose ricerche in giro per Internet, e ovviamente prendete ogni singola informazione come una piccola nozione divulgativa. Ho cercato di essere il più accurato possibile, ma per evitare di diventare più noioso di quel che già non sono, ho sfrondato i discorsi tecnici, lasciandoli a pochi veloci passaggi. Sentitevi liberi di approfondire, perché il materiale a disposizione è tantissimo, la ricerca va a gonfie vele e c’è ancora tanto da scoprire.

E poi c’è un altro motivo, il più importante, forse: Science IS cool!