Είναι το "Warp Drive" από το Star Trek Πιθανό;

Μία από τις βασικές συσκευές γραφικών σε σχεδόν κάθε "Star Trek"το επεισόδιο και η ταινία είναι η ικανότητα των αστεριών να ταξιδεύουν σε ταχύτητες και πέρα. Αυτό συμβαίνει χάρη σε ένα σύστημα προώθησης γνωστό ως warp drive. Ακούγεται "science-fictiony", και είναι-warp drive δεν υπάρχει στην πραγματικότητα. Ωστόσο, θεωρητικά, κάποια έκδοση αυτού του συστήματος προώθησης θα μπορούσε να δημιουργηθεί από την ιδέα δεδομένου αρκετού χρόνου, χρημάτων και υλικών.

Ίσως ο κύριος λόγος warp drive φαίνεται να είναι πιθανός είναι ότι δεν έχει αδιαλείψει ακόμα. Έτσι, μπορεί να υπάρξει ελπίδα για ένα μέλλον με το FTL (πιο γρήγορα από το φως) ταξίδια, αλλά όχι σύντομα.

Στην επιστημονική φαντασία, το warp drive είναι αυτό που επιτρέπει στα πλοία να περάσουν από το διάστημα μετακινώντας ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Πρόκειται για μια σημαντική λεπτομέρεια, καθώς η ταχύτητα φωτός είναι το όριο της κοσμικής ταχύτητας-ο τελικός νόμος περί κυκλοφορίας και ο φραγμός του σύμπαντος.

Από όσο γνωρίζουμε, τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από το φως. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν θεωρίες σχετικά με τη σχετικότητα, παίρνει μια άπειρη ποσότητα ενέργειας για να επιταχύνει ένα αντικείμενο με μάζα μέχρι το ταχύτητα του φωτός. (Ο λόγος για τον οποίο το ίδιο το φως δεν επηρεάζεται από αυτό το γεγονός είναι ότι τα φωτόνια - τα σωματίδια του φωτός - δεν έχουν μάζα.) Ως αποτέλεσμα, φαίνεται ότι η κατοχή διαστημικού οχήματος που ταξιδεύει (ή υπερβαίνει) την ταχύτητα του φωτός είναι απλά αδύνατο.

Ωστόσο, υπάρχουν δύο κενά. Το ένα είναι ότι δεν φαίνεται να υπάρχει απαγόρευση να ταξιδεύετε όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ταχύτητα. Το δεύτερο είναι ότι όταν μιλάμε για την αδυναμία να φτάσουμε στην ταχύτητα του φωτός, μιλάμε συνήθως για την πρόωση αντικειμένων. Ωστόσο, η έννοια της κίνησης στημονιού δεν βασίζεται απαραίτητα αποκλειστικά στα πλοία ή τα ίδια τα αντικείμενα που πετούν με την ταχύτητα του φωτός, όπως εξηγείται παρακάτω.

Οι σκουληκότρυπες αποτελούν συχνά μέρος της συνομιλίας που περιβάλλει το διαστημικό ταξίδι σε όλο το σύμπαν. Ωστόσο, το ταξίδι μέσω σκουληκότρυπες θα ήταν διακριτικά διαφορετική από τη χρήση του μηχανισμού στημόνι. Ενώ η κίνηση στημονιού περιλαμβάνει μετακίνηση σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα, οι σκουληκότρυπες είναι θεωρητικές δομές που επιτρέπουν στα διαστημικά σκάφη να ταξιδεύουν από το ένα σημείο στο άλλο, μέσω της σήραγγας μέσα από το υπερδιαστατικό. Στην πραγματικότητα, θα επιτρέψουν στα πλοία να κάνουν μια συντόμευση, αφού τεχνικά παραμένουν δεσμευμένοι στο κανονικό διάστημα-χρόνο.

Ένα θετικό υποπροϊόν είναι ότι το διαστημικό σκάφος μπορεί να αποφύγει ανεπιθύμητες ενέργειες όπως η διαστολή του χρόνου και οι αντιδράσεις σε μαζική επιτάχυνση στο ανθρώπινο σώμα.

Η τρέχουσα αντίληψή μας για τη φυσική και το πώς τα ταξίδια φωτός αποκλείουν τα αντικείμενα να φτάνουν σε ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός, αλλά δεν αποκλείει τη δυνατότητα το ίδιο το διάστημα ταξιδεύοντας με ή πέρα ​​από αυτή την ταχύτητα. Στην πραγματικότητα, μερικοί άνθρωποι που έχουν εξετάσει το πρόβλημα ισχυρίζονται ότι στο πρώιμο σύμπαν, ο χωροχρόνος επεκτάθηκε σε υπεραφθάλμινη ταχύτητα, αν και μόνο για πολύ μικρό χρονικό διάστημα.

Αν αυτές οι υποθέσεις αποδειχθούν αληθινές, μια κίνηση στημονιού θα μπορούσε να εκμεταλλευτεί αυτό το κενό, αφήνοντας πίσω το ζήτημα του την πρόωση αντικειμένων και την επιστροφή των επιστημόνων με το ερώτημα πώς παράγουν την τεράστια ενέργεια που απαιτείται για να κινηθούν space-time.

Εάν οι επιστήμονες υιοθετήσουν αυτήν την προσέγγιση, η κίνηση στημονιού μπορεί να θεωρηθεί με αυτόν τον τρόπο: Μια κίνηση στημόνι είναι αυτό που δημιουργεί την τεράστια ποσότητα ενέργειας που συρρικνώνει το χρόνο-διάστημα μπροστά από το διαστημόπλοιο, ενώ ταυτόχρονα επεκτείνει το χώρο-χρόνο στο πίσω μέρος, τελικά δημιουργώντας ένα στημόνι φυσαλλίδα. Αυτό θα προκαλούσε χρονικό διάστημα να καταρρεύσει από τη φούσκα-το πλοίο παραμένει ακίνητο στην τοπική του περιοχή, καθώς το στημόνι προχωρά σε έναν νέο προορισμό στην υπερλιμενική εξέλιξη.

Στα τέλη του 20ού αιώνα, ο μεξικανός επιστήμονας Miguel Alcubierre απέδειξε ότι η κίνηση του στημονιού ήταν στην πραγματικότητα σύμφωνη με τους νόμους που διέπουν το σύμπαν. Κίνητρο από τη γοητεία του με τον επαναστατικό οδηγό οικοπέδου του Gene Roddenberry, το αστέρι του Alcubierre σχεδιασμός-γνωστός ως η κίνηση Alcubierre-βόλτες ένα "κύμα" του χώρου-χρόνου, σαν ένας surfer βόλτα ένα κύμα στο ωκεανός.

Παρά την απόδειξη του Alcubierre και το γεγονός ότι δεν υπάρχει τίποτα στην τρέχουσα κατανόηση της θεωρητικής μας η φυσική που απαγορεύει την ανάπτυξη ενός μοχλού στη σπονδυλική στήλη, η ιδέα ως σύνολο εξακολουθεί να βρίσκεται στη σφαίρα του κερδοσκοπία. Η σημερινή τεχνολογία μας δεν είναι ακόμα εκεί, και παρόλο που οι άνθρωποι εργάζονται για τρόπους να επιτύχουν αυτό το τεράστιο κατόρθωμα του διαστημικού ταξιδιού, υπάρχουν πολλά θέματα που πρέπει να λυθούν ακόμη.

Η δημιουργία και η κίνηση μιας φυσαλλίδας στημονιού απαιτούν τον χώρο που βρίσκεται μπροστά της για να εκμηδενιστεί, ενώ ο χώρος στο πίσω μέρος πρέπει να αναπτυχθεί γρήγορα. Αυτός ο αφανισμένος χώρος είναι αυτό που αναφέρεται ως αρνητική μάζα ή αρνητική ενέργεια, ένας πολύ θεωρητικός τύπος ύλης που δεν έχει βρεθεί ακόμα.

Με αυτά τα λόγια, τρεις θεωρίες μας έφεραν πιο κοντά στην πραγματικότητα της αρνητικής μάζας. Για παράδειγμα, το εφέ Casimir καθορίζει μια ρύθμιση όπου δύο παράλληλα κάτοπτρα τοποθετούνται σε κενό. Όταν μετακινούνται πολύ κοντά το ένα στο άλλο, φαίνεται ότι η ενέργεια μεταξύ τους είναι χαμηλότερη από την ενέργεια γύρω τους, δημιουργώντας έτσι αρνητική ενέργεια, έστω και σε ελάχιστες ποσότητες.

Το 2016, οι επιστήμονες στο LIGO (το Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων) ανέδειξαν ότι ο χωροχρόνος μπορεί να «στρέψει» και να λυγίσει παρουσία τεράστιων βαρυτικών πεδίων.

Και από το 2018, οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ χρησιμοποίησαν λέιζερ για να επιδείξουν άλλη δυνατότητα δημιουργίας αρνητικής μάζας.

Αν και αυτές οι ανακαλύψεις τείνουν στην ανθρωπότητα πιο κοντά σε ένα λειτουργικό μοχλό στημονιού, αυτά τα μικρά ποσά αρνητικής μάζας είναι πολύ μακριά από το μεγέθους της αρνητικής ενεργειακής πυκνότητας που θα χρειαζόταν για να ταξιδέψετε 200 φορές το FTL (η ταχύτητα που απαιτείται για να φτάσετε στο πλησιέστερο αστέρι σε ένα λογικό ποσό χρόνος).

Με το σχεδιασμό του Alcubierre το 1994, καθώς και με άλλους, φαινόταν ότι η απαιτούμενη ενέργεια για τη δημιουργία του η απαραίτητη επέκταση και συστολή του χωροχρόνου θα υπερέβαινε την παραγωγή του ήλιου κατά τη διάρκεια των 10 δισεκατομμυρίων ετών διάρκεια ζωής. Ωστόσο, η περαιτέρω έρευνα ήταν σε θέση να μειώσει το ποσό της αρνητικής ενέργειας που απαιτείται σε εκείνο του πλανήτη γίγαντα του φυσικού αερίου, το οποίο, αν και μια βελτίωση, εξακολουθεί να είναι μια πρόκληση για να καταλήξουμε.

Μια θεωρία για την επίλυση αυτού του εμποδίου είναι να εξαχθεί η τεράστια ποσότητα ενέργειας που δημιουργήθηκε από ουσία-αντιύλη εκμηδενίζει-εκρήξεις των ίδιων σωματιδίων με αντίθετες φορτίσεις-και να το χρησιμοποιήσει στον "πυρήνα στημονιού" του πλοίου.

Ακόμα κι αν οι επιστήμονες κατορθώσουν να κάμψουν το διάστημα-διάστημα γύρω από ένα δεδομένο διαστημόπλοιο, θα οδηγήσει μόνο σε περισσότερες ερωτήσεις σχετικά με το διαστημικό ταξίδι.

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι μαζί με το διαστρικό ταξίδι, μια φυσαλίδα στημόνι θα μπορούσε ενδεχομένως να συγκεντρώσει ένα μεγάλο αριθμό σωματιδίων, τα οποία θα μπορούσαν να προκαλέσουν τεράστιες εκρήξεις κατά την άφιξη. Άλλα πιθανά ζητήματα που σχετίζονται με αυτό είναι το θέμα του πώς να περιηγηθείτε σε ολόκληρη τη φούσκα στημονιού και το ζήτημα του πώς οι ταξιδιώτες θα επικοινωνούν με τη Γη.

Από τεχνική άποψη, βρισκόμαστε ακόμα πολύ μακριά από το στρέβλωμα και τα διαστρικά ταξίδια, αλλά με την πρόοδο της τεχνολογίας και την προώθηση της καινοτομίας, οι απαντήσεις είναι πιο κοντά από ποτέ. Άνθρωποι όπως ο Elon Musk και ο Jeff Bezos, οι οποίοι φιλοδοξούν να μας κάνουν έναν πολιτικό χώρο που διανύει το διάστημα, είναι τα ερεθίσματα που χρειάζονται για να σπάσουν τον κώδικα της κίνησης στημόνι. Για πρώτη φορά εδώ και δεκαετίες, υπάρχει ένας ενθουσιασμός για τη διαστημική πτήση και αυτός ο ενθουσιασμός είναι ένα άλλο βασικό κομμάτι στην αναζήτηση της εξερεύνησης του σύμπαντος.