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Macchine intelligenti, esopianeti e velocità della luce

15 Dicembre 2023

Macchine intelligenti, esopianeti e velocità della luce

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Le invenzioni come le macchine intelligenti presenti in Star Wars fanno parte del nostro immaginario. Possiamo chiederci se abbiano un fondamento.

Tra galassie, giganti gassosi e macchine intelligenti

  1. Quando costruiremo macchine intelligenti come C-3PO
  2. Se e come potremmo vivere sopra un gigante gassoso come Bespin
  3. Quanti esopianeti aspettano di venire colonizzati
  4. Che cosa accadrebbe veramente viaggiando alla velocità della luce
  5. Chi ci spia di nascosto, come se fosse l’Impero

1. Quando costruiremo macchine intelligenti come C-3PO

I robot della fantascienza spesso sono rappresentati in modo diverso rispetto ai robot reali. Al giorno d’oggi, quando diciamo robot ci riferiamo di norma a macchine intelligenti programmabili in grado di funzionare autonomamente.

C-3PO era un droide protocollare, principalmente interessato alle relazioni tra forme di vita senzienti. Per poter operare con successo in un ambiente umanoide, gli è stata data una forma umanoide, che aiuta ad aprire porte, salire le scale e in sostanza a interagire in un mondo progettato soprattutto per umanoidi.

Tuttavia, se cerchiamo qualcosa di analogo a C-3PO nel mondo reale, il robot maggiordomo di Honda ASIMO è probabilmente ciò che più si avvicina.

Intelligenza artificiale

Di base, l’intelligenza artificiale può essere integrata in qualsiasi tipo di dispositivo in cui sia necessaria la capacità di interagire con gli esseri umani. Nel caso dell’AI chiamata HAL 9000 di 2001: Odissea nello spazio questa capacità era parte fondamentale del funzionamento di un’intera astronave. Potremmo vedere una simile AI nelle nostre case in futuro. Non C-3PO, ma una casa con ogni genere di sensore necessario, che sappia così di cosa abbia bisogno la persona che la abita.

Macchine intelligenti come C-3PO

In futuro le macchine diverranno molto più dinamiche nella loro programmazione, in grado di interagire con gli umani a un livello ancora più personale.

Abbiamo dato loro i mezzi per osservarci e, man mano che migliorano, consegniamo loro sempre più attività quotidiane. Ricorriamo sempre più alle macchine per le nostre esigenze di acquisto, oltre che per aggiornarci sulle nostre faccende quotidiane.

Leggi anche: Dalle colonie lunari allo spazio esterno

La programmazione le farà passare da macchine che rispondono solo agli input a entità che apprendono sempre più dalle situazioni e che si adattano a esse.

Viviamo in un’epoca in cui la tecnologia intelligente ci circonda. Possiamo parlare con il nostro dispositivo che riconosce le nostre parole; i software consentono anche traduzioni approssimative tra le lingue. Non si sa mai, potremmo vedere l’intelligenza di C-3PO apparire in un futuro come aggiornamento di Siri.

Quando succederà, potrebbe non sembrarci un classico robot da fantascienza, ma sarà altrettanto notevole.

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2. Se e come potremmo vivere sopra un gigante gassoso come Bespin

Bespin è un pianeta simile ai nostri Giove e Saturno; con un diametro di circa 118.000 ha infatti quasi le stesse dimensioni di Saturno.

A Città delle Nuvole, città fluttuante negli strati superiori dell’atmosfera, dove ossigenazione e pressione sono compatibili con la vita intelligente, viene estratto il prezioso Tibanna, un gas raro presente nell’atmosfera superiore di Bespin.

La città fluttuante

Città delle Nuvole è una colonia mineraria e ospita milioni di turisti. Come molte cose in Star Wars, è enorme! Ha 392 livelli, i più alti dei quali sono occupati da abitazioni di lusso; in quelli inferiori vivono i lavoratori e sono usati per le operazioni con il gas Tibanna.

Ci sono molti problemi da risolvere quando si abita a tali altitudini. Ci sono la pressione, la temperatura e il bisogno di aria respirabile, oltre all’ovvia questione di assicurarsi che la città non cada di sotto.

La tecnologia antigravitazionale è ovunque nell’universo di Star Wars, ma non esiste nulla del genere nel mondo reale. Di recente, alcune organizzazioni hanno tuttavia annunciato progetti seri. Tra queste BAE Systems, che sostiene un progetto di antigravità chiamato Greenglow. A oggi, però – fino a quando non ci sarà una grossa novità nel campo della tecnologia antigravitazionale – sembra che l’idea di far fluttuare una città sia semplicemente impraticabile.

L’atmosfera

Nell’alpinismo c’è un’area chiamata Zona della Morte, dove l’ossigeno non è sufficiente a permetterci di respirare. Senza bombola di ossigeno e indumenti termici adeguati una persona morirebbe in pochi minuti. Su Bespin esiste invece una regione chiamata Zona della Vita, dove è vero il contrario. È descritta come una regione in cui l’atmosfera di Bespin è respirabile per l’uomo. Qui si trova Città delle Nuvole.

La Zona della Vita

Su un gigante gassoso come Bespin, trovare uno strato di atmosfera che contenga abbastanza ossigeno è un grosso problema. Sulla Terra, le forniture di ossigeno provengono da forme di vita che utilizzano la fotosintesi per estrarre carbonio dall’anidride carbonica (CO2), lasciando così che l’ossigeno entri nell’atmosfera. In volume, l’ossigeno è circa il 21 percento dell’aria che respiriamo; la maggioranza, il 78 percento, è azoto.

Bespin avrebbe bisogno di forme di vita fotosintetiche simili alle alghe per ossigenare la sua Zona della Vita, a meno che non ci sia qui un altro modo per ottenere ossigeno. Tuttavia, le alghe avrebbero bisogno di acqua, la quale si trova solo tra le nuvole. Gli servirebbe anche una fonte di CO2 che, se presente sul pianeta, si limiterebbe a sprofondare nella bassa atmosfera a causa del suo peso.

Gestire la pressione

Saturno ha diversi strati di nuvole a quote diverse. Gli strati più elevati hanno nuvole di ammoniaca e pressioni simili a quelle della superficie terrestre. Le nubi di ghiaccio sono più basse nell’atmosfera, a pressioni comprese tra 2,5 e 9,5 bar e non più calde di –3°C. Poi, se siamo abbastanza coraggiosi da scendere a pressioni da 10 a 20 bar, possiamo trovare nuvole d’acqua a temperature da –3°C a 57°C.

Questo ci dice che l’atmosfera superiore di Bespin sarebbe estremamente fredda. Nelle regioni in cui la pressione corrisponde all’atmosfera terrestre, la temperatura sarebbe ben al di sotto dello zero. Laddove la temperatura non ti congelerebbe, la pressione sarebbe almeno dieci volte superiore a quella che sperimentiamo sulla Terra.

Per concludere, sembra altamente improbabile che un gigante gassoso come Bespin possa sostenere la vita così come si vede sullo schermo. Il riscaldamento di un gigante di ghiaccio più piccolo e più freddo sarebbe più plausibile.

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3. Quanti esopianeti aspettano di venire colonizzati

Nel 1977, quando iniziò la saga di Star Wars, la fantascienza moderna immaginava mondi alieni da quasi un secolo. La fantascienza aveva ispirato la vera scienza. I programmi di finanziamento per l’effettiva ricerca scientifica dell’intelligenza extraterrestre vennero avviati negli anni Sessanta. Gli scienziati iniziarono a cercare potenti segnali radio dallo spazio.

Tuttavia, fu solo dopo l’inizio della saga che furono scoperti per la prima volta i veri esopianeti.

Nell’anno di Una nuova speranza, la NASA lanciò le due sonde robotiche Voyager. Sono diventati i primi oggetti creati dall’uomo a entrare nello spazio interstellare, viaggiando più lontano di chiunque altro nella storia. Durante il loro viaggio verso le stelle, le sonde Voyager hanno scoperto prove che le lune giganti gassose, come Europa e Titano, erano mondi a sé stanti. Quali altri mondi si trovavano oltre il nostro sistema? Quali pianeti extrasolari, o esopianeti, possono dimorare lì?

Mondi oltre il nostro sole

Viviamo in un’epoca di scoperte che molti scrittori e pensatori potevano solo sognare. La prima conferma di un esopianeta in orbita attorno a una stella ordinaria risale al 1995, quasi vent’anni dopo Una nuova speranza. Questo pianeta gigante fu trovato in un’orbita di quattro giorni attorno alla vicina stella 51 Pegasi.

Da allora, gli astronomi che sono alla ricerca di pianeti potenzialmente simili alla Terra, potenzialmente abitati attorno a stelle simili al Sole, calcolano che potrebbero essercene decine di miliardi solo nella nostra galassia. Un team di scienziati europei ha riferito che forse il 40 percento dei 160 miliardi di nane rosse stimate nella Via Lattea ha una super-Terra in orbita a una distanza che consentirebbe all’acqua di scorrere sulla sua superficie.

Come se l’universo di Star Wars fosse rinato nel mondo reale

L’osservatorio spaziale americano Kepler, avviato nel 2009 per trovare pianeti simili alla Terra in orbita attorno ad altre stelle, ha iniziato la sua storia quattrocento anni dopo il primo utilizzo del telescopio da parte di Galileo e, ovviamente, prende il nome dal grande astronomo tedesco Giovanni Keplero. Sulla base delle prime scoperte di Kepler, Seth Shostak, astronomo esperto presso l’istituto SETI, ha stimato che entro mille anni luce dalla Terra ci sono almeno trentamila pianeti abitabili.

Sulla base delle stesse scoperte, il team di Kepler ha previsto che esistano almeno cinquanta miliardi di pianeti nella Via Lattea, di cui almeno 500 milioni abitabili. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA è di simile opinione, sostenendo di considerare che vi siano due miliardi di analoghi della Terra nella nostra galassia, e notando che ci sono circa 50 miliardi di altre galassie, capaci potenzialmente di ospitare circa un sestilione di pianeti analoghi della Terra.

Un mondo tutto per te

Dieci anni prima di Una nuova speranza, lo scrittore di fantascienza Arthur C. Clarke aveva scritto della possibilità di altri mondi oltre il nostro sistema solare:

Quasi certamente c’è abbastanza terra nel cielo per restituire a ogni membro della specie umana, a partire dal primo uomo-scimmia, il suo paradiso privato, di dimensioni planetarie, oppure il suo inferno. Quanti di quei potenziali paradisi e inferni sono ora abitati, e da quale tipo di creature, non abbiamo modo di saperlo”.

Tuttavia, Star Wars ci aiuta a provare a indovinare. La saga ci ha permesso di renderci conto che le barriere della distanza si stanno sgretolando, mentre continuiamo ad avventurarci sempre più nello spazio. Star Wars non è stato il primo a immaginare mondi alieni, ma ha realizzato un immaginario avvincente di come potrebbe essere una galassia abitata.

La realtà, come al solito, sarà molto più strana di così.

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4. Che cosa accadrebbe veramente viaggando alla velocità della luce

Immaginiamo che Rey stia volando nel cielo di Jakku, di notte.

Nessuna astronave, nessuno speeder; solo Rey, in qualche modo. Forse ha recuperato una specie di tecnologia di sollevamento a repulsione e se l’è legata attorno alla vita, fatto sta che sfreccia davvero nel cielo notturno. In effetti, viaggia alla velocità della luce. Non preoccuparti troppo di come sia arrivata a quella velocità: è Star Wars, dopo tutto. Non deve avere un bell’aspetto mentre squarcia l’atmosfera del pianeta, così decide di dare un’occhiata alla sua immagine riflessa: estrae uno specchietto dallo zaino da missione e fissa il vetro, sapendo che la luce delle due lune di Jakku è sufficiente a permetterle di osservare la propria immagine.

Che cosa vede Rey

Se si muove alla velocità della luce, allora la luce della luna che viene riflessa dal suo viso non potrebbe raggiungere lo specchio, e questo perché lei, così come il suo specchio, si sta muovendo alla velocità della luce. Rey è di fatto come seduta sopra a un’onda luminosa, quindi la luce del suo viso non può raggiungere lo specchio! Strano, no? L’immagine di Rey scomparirebbe, come fosse un vampiro. Stando ad alcune tradizioni, i vampiri non hanno un riflesso e non proiettano un’ombra, il che sarebbe forse un segno del fatto che al vampiro mancherebbe un’anima. Ma questo non è Bram Stoker: è, diciamo, un esperimento mentale alla Star Wars.

L’esperimento continua

La luce su Jakku non dovrebbe scomparire.

Che la luce sia diretta o riflessa come quella di una luna, l’immagine di Rey dovrebbe colpire lo specchio. Tuttavia, riflettiamo ora sulle conseguenze della sua immagine non scomparsa. Immagina che anche Finn sia su Jakku, alla periferia della base di ricerca imperiale del Carbon Ridge.

Finn ha acquisito alcune delle abilità di Rey ed è riuscito a recuperare un binocolo a ingrandimento, le lenti che Obi-Wan usa su Geonosis. Il dispositivo di Finn ha le caratteristiche dell’edizione speciale, un modello adatto alla visione notturna. Sono binocoli buoni, consentono di ingrandire oggetti distanti. Parrebbe che alcuni modelli permettano persino di vedere nello spazio dalla superficie di un pianeta.

Finn guarda Rey grazie al binocolo a ingrandimento.

Posiziona i due oculari imbottiti contro il viso, regola il telemetro montato in alto e utilizza la funzione che fornisce dati su distanza ed elevazione. Vede Rey, muoversi alla velocità della luce, e vede il suo riflesso nello specchio. Giusto per sicurezza, Finn usa la funzione di registrazione e riproduce le immagini in movimento.

Anche qui c’è qualcosa di strano. Finn osserva la luce riflettersi sul volto di Rey al doppio della velocità normale!

Se Rey si muove a 300.000 chilometri al secondo, e la luce della luna lascia il suo viso a 300.000 chilometri al secondo dunque, rispetto a Finn, la velocità della luce dovrebbe essere di 600.000 chilometri al secondo!

Una cosa va detta

La soluzione al puzzle è piuttosto semplice. Ed è questa: la velocità della luce, riflessa sul volto di Rey, deve essere la stessa per entrambi gli osservatori, Rey e Finn.

L’unico problema è che le conseguenze di questa soluzione non sono semplici. Un simile esperimento mentale portò Einstein a concludere che, se tutti (inclusi Rey e Finn) vedessero la stessa velocità della luce, allora tutte le altre nozioni convenzionali associate al moto della luce andrebbero modificate. Tutto quello che classicamente si sosteneva quanto a tempo, distanza, massa e velocità avrebbe dovuto finire nella pattumiera della storia.

Einstein giunse alla conclusione che la luce si muovesse sempre a una velocità costante, nota anche come c. E per noi questo significa – che sia Rey o Finn a percepirla – che la velocità della luce sarà sempre la stessa. Questo si ripercuote in modo sorprendente in Star Wars: significa che non esiste in natura un’interazione davvero istantanea. In altre parole, ogni interazione richiede tempo per lo spostamento da un luogo all’altro.

Ed è proprio qui che entra in gioco la difficoltà più profonda che riguarda Star Wars. Cosa succede quando un’astronave arriva a viaggiare alla velocità della luce?

Energia e inerzia, E = mc2

Quando un’astronave prende velocità, accelera.

Quest’accelerazione è proporzionale alla forza applicata, il che significa che maggiore è la forza, più rapidamente il mezzo prende velocità. Tuttavia, maggiore è la massa dell’astronave, più è difficile farla muovere. Questo è dovuto a una qualità della massa nota come inerzia, ossia la proprietà della massa per cui essa tende a permanere nel suo stato. È la sua resistenza al movimento, se vuoi vederla così.

L’inerzia è il motivo per cui è più facile far avanzare la Naboo Royal Starship piuttosto che una nave da guerra della Federazione dei Mercanti.

Einstein sostenne che quando a un oggetto come un’astronave si trasmette energia sempre crescente, questo, invece di andare più veloce, diventa sempre più pesante. Pensa al Millennium Falcon: per accelerare gli serve energia, e per viaggiare alla velocità della luce la quantità di energia di cui ha bisogno potrebbe aumentare all’infinito! In breve, spostare il Millennium Falcon alla velocità della luce potrebbe richiedere tutta l’energia dell’universo. Non è una questioncina da poco.

E infatti è chiaro che questo sia il motivo per cui è stato necessario inventare l’iperguida.

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5. Chi ci spia di nascosto, come se fosse l’Impero

Nel tempo in cui hai letto questo capitolo, un’agenzia goverativa ha selezionato oltre cento terabyte di dati perché siano controllati. Sono circa 25.500 film HD di due ore. La National Security Agency (NSA) intercetta le comunicazioni telefoniche e Internet di oltre un miliardo di persone in tutto il mondo. La loro missione è raccogliere dati – sulle minacce esterne; sulla politica estera; sui segreti economici e commerciali. I rapporti hanno rivelato quanto sia ormai penetrante la loro attività. Tra il 2006 e il 2009, 17.835 linee telefoniche sono state inserite in un elenco di controllo in modo improprio, destinandole a un monitoraggio quotidiano. Solo l’11 percento di queste soddisfaceva i requisiti legali a cui è sottoposta la NSA e che dovrebbero stabilire quando vi sia un ragionevole sospetto. Nemmeno Orwell avrebbe potuto sognare un tale sistema di sorveglianza.

La scienza di Star Wars

Che cos’è esattamente la Forza? Quanto costerebbe costruire la Morte Nera? Riusciremo mai vivere su esopianeti giganti gassosi come Bespin? Qui si trova la risposta a queste e altre domande.

Nel Regno Unito, la sorveglianza del governo su lavoro, viaggi e telecomunicazioni è furiosa. Le azioni dei cittadini stanno diventando sempre più monitorate attraverso l’uso di carte di credito e informazioni sui telefoni cellulari, nonché attraverso la televisione a circuito chiuso (CCTV). Il primo sistema CCTV fu installato dai nazisti al Test Stand VII di Peenemünde, in Germania, nel 1942: lo scopo era osservare il lancio dei razzi V-2. Si è stimato che esistano fino a 4,2 milioni di telecamere a circuito chiuso nel Regno Unito, circa una ogni quattordici persone.

Le agenzie di sicurezza e intelligence di tutto il mondo sono coinvolte nella penetrazione della sorveglianza globale, comprese quelle di Australia, Gran Bretagna, Canada, Danimarca, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Spagna, Svizzera, Singapore e Israele, che riceve dati grezzi, dati non filtrati di cittadini spaventati dalla NSA.

L’agenzia

La NSA tiene traccia della posizione globale di centinaia di milioni di telefoni cellulari, ogni giorno.

Il tracciamento consente la mappatura dei movimenti e delle relazioni tra le persone con notevole precisione. La NSA ha anche accesso alle comunicazioni effettuate tramite Google, Microsoft, Facebook, Yahoo, YouTube, AOL, Skype, Apple e altri. Tale penetrazione consente all’agenzia di raccogliere ogni anno centinaia di milioni di elenchi di contatti da account di posta elettronica e di messaggistica istantanea personali. Attraverso la collaborazione o la coercizione, oppure l’infiltrazione in numerose società tecnologiche, l’agenzia ha anche indebolito gran parte della crittografia utilizzata su Internet, in modo che Internet sia ora vulnerabile agli attacchi.

Tuttavia, se l’NSA è così onnipotente e penetrante, perché farlo sapere? Non è l’ideale, è vero. Eppure la stessa fuga di notizie ha uno scopo simile alle tattiche dell’Impero. Ora tutti sanno di essere osservati. La prossima volta potrebbe toccare a loro. Quindi sii un buon cittadino e mettiti comodo. Il loro potere oscuro è oltre i confini delle nostre mappe, invisibile, non rilevato. Il loro Stato alveare è su di noi. L’individuo sarà cancellato dall’esistenza. Il futuro è con i reality, il drone e la NSA.

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Questo articolo richiama contenuti da La scienza di Star Wars.

Immagine di apertura di Venti Views su Unsplash.

L'autore

  • Mark Brake

    Mark Brake è un affermato divulgatore scientifico e membro fondatore dell’Astrobiology Institute Science Communication Group della NASA. Autore di oltre una dozzina di volumi, è anche impegnato in tournée in Europa con i road show di The Science of Star Wars, The Science of Doctor Who e The Science of Superheroes.

  • Jon Chase

    Jon Chase è un divulgatore scientifico freelance con una laurea con lode in ingegneria aerospaziale e un master in comunicazione scientifica. Collabora con la BBC e la Royal Society. Nel 2008, dopo aver prodotto un video rap scientifico, è stato definito dal Guardian come “la prossima grande novità” nel campo dell’istruzione scientifica.

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