Είναι πάντα ευπρόσδεκτο να μαθαίνεις ότι οι ιδέες που είναι συνηθισμένες στην επιστημονική φαντασία έχουν βάση στο επιστημονικό γεγονός. Κρυογονικοί καταψύκτες, πιστόλια λέιζερ, ρομπότ, εμφυτεύματα πυριτικού… και ας μην ξεχνάμε το warp drive! Είτε το πιστεύετε είτε όχι, αυτή η έννοια –γνωστή εναλλακτικά ως ταξίδια FTL (Faster-Than-Light), Hyperspace, Lightspeed, κ.λπ. – έχει στην πραγματικότητα το ένα πόδι στον κόσμο της πραγματικής επιστήμης.
Στη φυσική, είναι αυτό που είναι γνωστό ως Alcubierre Warp Drive. Στα χαρτιά, είναι μια άκρως εικαστική, αλλά πιθανώς έγκυρη, λύση του Εξισώσεις πεδίου Αϊνστάιν , συγκεκριμένα πώς αλληλεπιδρούν ο χώρος, ο χρόνος και η ενέργεια. Σε αυτό το συγκεκριμένο μαθηματικό μοντέλο χωροχρόνου, υπάρχουν χαρακτηριστικά που προφανώς θυμίζουν τη φανταστική «οδήγηση warp» ή «υπερχώρος» από αξιοσημείωτα franchise επιστημονικής φαντασίας, εξ ου και η συσχέτιση.
Ιστορικό:
Δεδομένου ότι ο Αϊνστάιν πρότεινε για πρώτη φορά το Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας το 1905, οι επιστήμονες λειτουργούσαν υπό τους περιορισμούς που επιβάλλει ένα σχετικιστικό σύμπαν. Ένας από αυτούς τους περιορισμούς είναι η πεποίθηση ότι η ταχύτητα του φωτός είναι άθραυστη και, ως εκ τούτου, ότι δεν θα υπάρξει ποτέ κάτι τέτοιο όπως διαστημικό ταξίδι ή εξερεύνηση FTL.
Οπτικοποίηση ενός πεδίου στημόνι, σύμφωνα με το Alcubierre Drive. Πίστωση: AllenMcC
Παρόλο που οι επόμενες γενιές επιστημόνων και μηχανικών κατάφεραν να σπάσουν το φράγμα του ήχου και να νικήσουν την έλξη της βαρύτητας της Γης, η ταχύτητα του φωτός φαινόταν να είναι ένα εμπόδιο που προοριζόταν να συγκρατήσει. Στη συνέχεια, όμως, το 1994, ένας Μεξικανός φυσικός με το όνομα Miguel Alcubierre ήρθε μαζί με την προτεινόμενη μέθοδο για το τέντωμα του υφάσματος του χωροχρόνου με τρόπο που, θεωρητικά, θα επέτρεπε στο ταξίδι FTL να πάρει ρυθμό.
Εννοια:
Για να το θέσω απλά, αυτή η μέθοδος διαστημικού ταξιδιού περιλαμβάνει τέντωμα του ιστού του χωροχρόνου σε ένα κύμα που (θεωρητικά) θα προκαλούσε τη συστολή του χώρου μπροστά από ένα αντικείμενο ενώ ο χώρος πίσω από αυτό θα επεκταθεί. Ένα αντικείμενο μέσα σε αυτό το κύμα (δηλαδή ένα διαστημόπλοιο) θα μπορεί στη συνέχεια να οδηγήσει αυτήν την περιοχή, γνωστή ως «φούσκα στημονιού» του επίπεδου χώρου.
Αυτό είναι αυτό που είναι γνωστό ως 'Alcubierre Metric'. Ερμηνεύεται στο πλαίσιο του Γενική Σχετικότητα , η μέτρηση επιτρέπει σε μια φυσαλίδα στημονιού να εμφανιστεί σε μια προηγουμένως επίπεδη περιοχή του χωροχρόνου και να απομακρυνθεί, ουσιαστικά με ταχύτητες που υπερβαίνουν την ταχύτητα του φωτός. Το εσωτερικό της φυσαλίδας είναι το αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς για κάθε αντικείμενο που την κατοικεί.
Δεδομένου ότι το πλοίο δεν κινείται εντός αυτής της φυσαλίδας, αλλά μεταφέρεται καθώς κινείται η ίδια η περιοχή, δεν θα ισχύουν τα συμβατικά σχετικιστικά φαινόμενα όπως η χρονική διαστολή. Ως εκ τούτου, οι κανόνες του χωροχρόνου και οι νόμοι της σχετικότητας δεν θα παραβιάζονταν με τη συμβατική έννοια.
Η ιδέα του καλλιτέχνη για ένα διαστημόπλοιο που χρησιμοποιεί ένα Alcubierre Warp Drive. Πίστωση: NASA
Ένας από τους λόγους για αυτό είναι επειδή αυτή η μέθοδος δεν θα βασιζόταν στην κίνηση ταχύτερη από το φως με την τοπική έννοια, αφού μια δέσμη φωτός μέσα σε αυτή τη φυσαλίδα θα εξακολουθούσε να κινείται πάντα πιο γρήγορα από το πλοίο. Είναι μόνο «γρηγορότερο από το φως» με την έννοια ότι το πλοίο μπορούσε να φτάσει στον προορισμό του πιο γρήγορα από μια δέσμη φωτός που ταξίδευε έξω από τη φυσαλίδα στημονιού.
Δυσκολίες:
Ωστόσο, υπάρχουν λίγα προβλήματα με αυτή τη θεωρία. Πρώτον, δεν υπάρχουν γνωστές μέθοδοι για τη δημιουργία μιας τέτοιας φυσαλίδας στημόνι σε μια περιοχή του χώρου που δεν θα περιέχει ήδη μία. Δεύτερον, αν υποθέσουμε ότι υπήρχε τρόπος να δημιουργηθεί μια τέτοια φούσκα, δεν υπάρχει ακόμη κάποιος γνωστός τρόπος να φύγουμε από μέσα της. Ως αποτέλεσμα, η κίνηση (ή μετρική) Alcubierre παραμένει στην κατηγορία της θεωρίας αυτή τη στιγμή.
Μαθηματικά, μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εξίσωση:Για2= – (a2 – BΕγώσιΕγώ) DT2+ 2ΒΕγώdxΕγώdt + gijdxΕγώdxι,όπου a είναι η συνάρτηση lapse που δίνει το διάστημα του κατάλληλου χρόνου μεταξύ κοντινών υπερεπιφανειών,σιΕγώ είναι το διάνυσμα μετατόπισης που συσχετίζει τα χωρικά συστήματα συντεταγμένων σε διαφορετικές υπερεπιφάνειες καισολijείναι μια θετική οριστική μέτρηση σε καθεμία από τις υπερεπιφάνειες.
Προσπάθειες ανάπτυξης:
Το 1996, η NASA ίδρυσε ένα ερευνητικό έργο γνωστό ως Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP) για να μελετήσει διάφορες προτάσεις και τεχνολογίες διαστημικών σκαφών. Το 2002, η χρηματοδότηση του έργου διακόπηκε, γεγονός που ώθησε τον ιδρυτή – Marc G. Millis – και πολλά μέλη να δημιουργήσουν το Ίδρυμα Αριθμός Μηδέν . Ο οργανισμός αυτός που πήρε το όνομά του από το διάσημο ομώνυμο μυθιστόρημα του Poul Anderson, είναι αφιερωμένος στην έρευνα για τα διαστρικά ταξίδια.
Το 2012, η NASA Εργαστήριο Προηγμένης Φυσικής Προώθησης (γνωστός και ως Eagleworks) ανακοίνωσε ότι άρχισαν να διεξάγουν πειράματα για να δουν εάν ήταν πράγματι δυνατή μια «οδήγηση στημόνι». Αυτό περιελάμβανε την ανάπτυξη ενός συμβολόμετρου για την ανίχνευση των χωρικών παραμορφώσεων που παράγονται από τη διαστολή και τη συστολή του χωροχρόνου της μετρικής Alcubierre.
Ο επικεφαλής της ομάδας - Δρ. Χάρολντ Σόνι Γουάιτ - περιέγραψε τη δουλειά τους σε μια δημοσίευση της NASA με τίτλο Warp Field Mechanics 101 . Εξήγησε επίσης τη δουλειά τους στη NASA 2012Μάνδρισμα ζώων δημοσίευση:
«Έχουμε ξεκινήσει μια δοκιμαστική κλίνη συμβολόμετρου σε αυτό το εργαστήριο, όπου θα περάσουμε και θα προσπαθήσουμε να δημιουργήσουμε ένα μικροσκοπικό παράδειγμα μιας μικρής φυσαλίδας στημονιού. Και παρόλο που αυτό είναι απλώς μια μικροσκοπική περίπτωση των φαινομένων, διαταράσσουμε τον χωροχρόνο, ένα μέρος στα 10 εκατομμύρια, ένα πολύ μικρό ποσό… Τα μαθηματικά θα σας επιτρέψουν να πάτε στο Άλφα του Κενταύρου σε δύο εβδομάδες όπως μετράται από τα ρολόγια εδώ στη Γη . Έτσι, το ρολόι κάποιου στο διαστημόπλοιο έχει τον ίδιο ρυθμό χρόνου που μπορεί να έχει κάποιος που έχει τον έλεγχο της αποστολής εδώ στο Χιούστον. Δεν υπάρχουν παλιρροϊκές δυνάμεις, δεν υπάρχουν αδικαιολόγητα προβλήματα και η σωστή επιτάχυνση είναι μηδενική. Όταν ενεργοποιείτε το γήπεδο, δεν χτυπούν όλοι το διάφραγμα, (το οποίο) θα ήταν ένα πολύ σύντομο και λυπηρό ταξίδι».
Το 2013, ο Δρ White και τα μέλη της Eagleworks δημοσίευσαν τα αποτελέσματα της δοκιμής πεδίου στημονιού διάρκειας 19,6 δευτερολέπτων υπό συνθήκες κενού. Αυτά τα αποτελέσματα, τα οποία κρίθηκαν ασαφή, ήταν παρουσιάζονται το 2013 Icarus Interstellar Starship Congress που πραγματοποιήθηκε στο Ντάλας του Τέξας.
Όταν πρόκειται για το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος, μερικά πολύ δύσκολα ερωτήματα φαίνονται αναπόφευκτα. Και ερωτήσεις όπως « πόσο καιρό θα μας πάρει για να πάρουμε το πλησιέστερο αστέρι; Φαίνεται μάλλον ανησυχητικό όταν δεν κάνουμε περιθώρια για κάποιο είδος υπερταχύτητας ή μεθόδου διέλευσης ταχύτερης από το φως. Πώς μπορούμε να περιμένουμε να γίνουμε διαστρικό είδος όταν όλες οι διαθέσιμες μέθοδοι είτε χρειάζονται αιώνες (ή περισσότερους) είτε στέλνοντας ένα nanocraft ?
Προς το παρόν, κάτι τέτοιο απλά δεν φαίνεται να είναι εντελώς στο πεδίο των δυνατοτήτων. Και οι προσπάθειες να αποδειχθεί το αντίθετο παραμένουν ανεπιτυχείς ή ασαφείς. Όμως, όπως μας έχει διδάξει η ιστορία, αυτό που θεωρείται αδύνατο αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Κάποια μέρα, ποιος ξέρει τι θα μπορούσαμε να πετύχουμε; Αλλά μέχρι τότε, θα πρέπει απλώς να είμαστε υπομονετικοί και να περιμένουμε μελλοντική έρευνα.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα για το Alcubierre “Warp” Drive for Universe Today. Εδώ είναι Τα Warp Drives Πιθανώς είναι Αδύνατα τελικά , Warp Drives and Cloaking Devices όχι μόνο επιστημονικής φαντασίας πλέον , Το Warp Drive μπορεί να έχει ένα δολοφονικό μειονέκτημα , Αστρονομία χωρίς τηλεσκόπιο – Warp Drive σε χαρτί , και Μεγέθυνση, Ζουμ, Μεγέθυνση: Το πανέμορφο σχέδιο στημονιού απολαμβάνει το Διαδίκτυο .
Αν θέλετε περισσότερες πληροφορίες για το Alcubierre 'Warp' Drive, ρίξτε μια ματιά ένα άρθρο από τη Wikipedia . Επίσης, ρίξτε μια ματιά σε ένα άλλο άρθρο σχετικά με το warp drive κινητήρα διαστημόπλοιο .
Έχουμε ηχογραφήσει επίσης ένα ολόκληρο επεισόδιο του Astronomy Cast all about Light Echoes. Ακου εδώ, Επεισόδιο 215: Light Echoes .
Πηγές: