Teško je živjeti u relativističkom Svemiru, gdje su čak i najbliže zvijezde tako daleke, a brzina svjetlosti apsolutna. Stoga je malo čudo zašto franšize znanstvene fantastike rutinski koriste FTL (Brže od svjetla) kao uređaj za crtanje. Pritisnite gumb, pritisnite papučicu, a onaj otmjeni pogon - čiji rad nitko ne može objasniti - uputit će nas na drugo mjesto u prostoru-vremenu.
Međutim, posljednjih godina znanstvena je zajednica postala razumljivo uzbuđena i skeptična prema tvrdnjama da bi određeni koncept - Alcubierre Warp Drive - mogao biti zapravo izvediv. To je bila tema prezentacije održane na ovogodišnjem Američkom institutu za aeronautiku i astronautiku, pogonski i energetski forum, koji se održao od 19. do 22. kolovoza u Indianapolisu.
Ovu prezentaciju vodio je Joseph Agnew - preddiplomski inženjer i asistent na Sveučilištu Alabama u istraživačkom centru za istragu pogona Huntsville. U sklopu sesije pod nazivom "Budućnost nuklearnog i probojnog pogona", Agnew je podijelio rezultate studije koju je proveo pod nazivom "Ispitivanje teorije i tehnologije osnove kako bi se utvrdilo stanje tehnike i izvedivosti".
Kako je Agnew objasnio prepunoj kući, teorija iza sistema za pokretanje osnova je relativno jednostavna. Meksički fizičar Miguel Alcubierre izvorno predložen 1994. godine, ovaj koncept za FTL sustav čovjek smatra visoko teoretskim (ali moguće valjanim) rješenjem Einsteinovih jednadžbi koje opisuju kako prostor, vrijeme i energija u našem svemiru međusobno djeluju.
Po riječima laika, Alcubierre Drive postiže FTL putovanje, rastežući tkaninu prostora-vremena u valu, uzrokujući da se prostor ispred njega sabije, dok se prostor iza njega širi. Teoretski, svemirska letjelica unutar ovog vala mogla bi voziti ovaj "warp mjehur" i postići brzine veće od brzine svjetlosti. To je ono što je poznato kao "metrika Alcubierrea".
Tumačeno u kontekstu Opće relativnosti, unutrašnjost ovog osnove mjehurića predstavljala bi inercijalni referentni okvir za bilo što unutar njega. Na isti način, takvi se mjehurići mogu pojaviti u prethodno ravnom prostoru vremena i premašiti brzinu svjetlosti. Kako se brod ne kreće kroz prostor-vrijeme (već se kreće i sam prostor-vrijeme), konvencionalni relativistički efekti (poput vremenske dilatacije) se ne bi primjenjivali.
Ukratko, Metoda Alcubierre omogućava FTL putovanje bez kršenja zakona relativnosti u konvencionalnom smislu. Kako je Agnew rekao za Space Magazine putem e-maila, ovaj je koncept bio nadahnut već u srednjoj školi i slijedi ga još od tada:
"Više sam se udubio u matematiku i znanost i, kao rezultat toga, počeo sam se zanimati za znanstvenu fantastiku i napredne teorije na više tehničkom nivou. Počeo sam gledati Zvjezdane staze, originalne serije i sljedeću generaciju i primijetio kako su predviđali ili nadahnuli izum mobitela, tableta i drugih pogodnosti. Razmišljao sam o nekim drugim tehnologijama, poput fotonskih torpeda, fazera i warp pogona, i pokušao istražiti što 'zvjezdane nauke o putovanju' i 'stvarni ekvivalent znanosti' moraju reći o tome. Potom sam naišao na originalni rad Miguela Alcubierrea i, nakon što sam ga na neko vrijeme probavio, počeo istraživati druge ključne riječi i papire i dublje se udubio u teoriju. "
Iako je koncept općenito bio odbačen jer je u potpunosti teoretski i vrlo spekulativan, u njega je posljednjih godina udahnuo novi život. Zasluge za to u velikoj mjeri pripadaju dr. Haroldu "Sonny" Whiteu, voditelju naprednog pogonskog tima u naprednoj laboratoriji za fiziku propulzivnog stanja u NASA Johnson Space Center (aka. "Eagleworks Laboratory").
Tijekom 100-godišnjeg Simpozija zvijezde 2011. godine, dr. White je podijelio neke ažurirane izračune Alcubierrove metrike, koje su bile predmet prezentacije pod nazivom "Mehanika polja osnove 101" (i istoimene studije). Prema dr. Whiteu, teorija Alcubierrea bila je dobra, ali bilo joj je potrebno ozbiljno testiranje i razvoj. Od tada, on i njegove kolege rade upravo ove stvari kroz laboratorij Eagleworks.
Slično tome, Agnew je veći dio svoje akademske karijere proveo istražujući teoriju i mehaniku iza mehanizma warp mehanike. Pod mentorstvom dr. Jason Cassibryja - izvanrednog profesora strojarskog i zrakoplovnog inženjerstva i člana fakulteta u UAH-ovom istraživačkom pogonu - rad Agnewha kulminirao je istraživanjem koje se bavi glavnim preprekama i mogućnostima koje pružaju istraživanja mehurpske osnove.
Kako je rekao Agnew, jedan od najvećih je činjenica da se pojam "warp drive-a" još uvijek ne shvaća vrlo ozbiljno u znanstvenim krugovima:
“Po mom iskustvu, spominjanje warp pogona teži razgovoru jer je to toliko teoretski i ispravno iz znanstvene fantastike. U stvari, često se susreće s odbacivajućim primjedbama i koristi se kao primjer nečeg potpuno neobičnog, što je i razumljivo. Znam da u svojem slučaju u početku sam ga, mentalno, grupirao u istu kategoriju kao i tipični superluminalni koncepti, jer očito svi oni krše pretpostavku 'brzina svjetlosti je najveća brzina'. Tek kad sam pažljivije ušao u teoriju shvatio sam da nema tih problema. Mislim da bi bilo / će biti mnogo više interesa kad pojedinci duboko ulaze u napredak koji je postignut. Povijesno teorijska priroda ideje je i sama po sebi vjerojatno odvraćajuća, jer je mnogo teže vidjeti znatan napredak kada gledate jednadžbe umjesto kvantitativne rezultate.“
Iako je teren još u povojima, došlo je do niza nedavnih događaja koji su pomogli. Na primjer, otkriće gravitacijskih valova (GWS) prirodnih pojava koje su znanstvenici LIGO 2016. otkrili, a oba su potvrdila predviđanje koje je dao Einstein prije jednog stoljeća i koja dokazuju da u prirodi postoji osnova za warp pogon. Kao što je Agnew naznačio, ovo je možda najznačajniji razvoj, ali nije jedini:
“U posljednjih 5-10 godina ili tako nešto, došlo je do izvrsnog napretka u skladu s predviđanjima očekivanih učinaka pogona, utvrđivanjem načina na koji bi ga moglo nastati, jačanjem temeljnih pretpostavki i koncepata, i, mojim osobnim favoritom , načine za testiranje teorije u laboratoriju.
"Otkriće LIGO prije nekoliko godina, po mom mišljenju, bio je ogroman skok naprijed u znanosti, budući da je eksperimentalno dokazao da se prostor u vremenu može" preskočiti "i savijati u prisustvu ogromnih gravitacijskih polja, a to se širi preko svemir na način koji možemo izmjeriti. Prije je postojalo razumijevanje da je to vjerojatno slučaj zahvaljujući Einsteinu, ali zasad to sigurno znamo. "
Budući da se sustav oslanja na širenje i kompresiju prostornog vremena, rekao je Agnew, ovo otkriće pokazalo je da se neki od tih efekata događaju prirodno. "Sada kada znamo da je učinak stvaran, po mom mišljenju sljedeće pitanje je:" kako ga proučavamo i možemo li ga sami generirati u laboratoriju? ", Dodao je. "Očito bi nešto takvo bilo uloženo vrijeme i resurse, ali bilo bi od velike koristi."
Naravno, koncept Warp Drive-a zahtijeva dodatnu podršku i brojne napretke prije nego što je moguće eksperimentalno istraživanje. Oni uključuju napredak u pogledu teorijskog okvira i tehnološkog napretka. Ako se ovi problemi tretiraju kao problemi sa veličinom "ugriza", a ne kao jedan veliki izazov, rekao je Agnew, onda je sigurno postignut napredak:
„U suštini, ono što je potrebno za warp pogon jest način na koji se može proširiti i ugovoriti prostorno vrijeme po volji, i to na lokalni način, kao što je oko malog objekta ili broda. Sigurno znamo da vrlo velike gustoće energije, na primjer, u obliku EM polja ili mase, mogu izazvati zakrivljenost u prostornom vremenu. Međutim, za to nam je potrebna ogromna količina s našom trenutnom analizom problema. "
„S druge strane, tehnička područja trebaju pokušati što više doraditi opremu i obraditi, čineći ove velike gustoće energije vjerodostojnijima. Vjerujem da postoji šansa da jednom kad se učinak umnoži u laboratorijskoj skali dovede do puno dubljeg razumijevanja kako gravitacija djeluje i može otvoriti vrata nekim još neotkrivenim teorijama ili rupama. Pretpostavljam da sumiram, najveća prepreka je energija, a s tim dolaze i tehnološke prepreke, potrebna su veća EM polja, osjetljivija oprema itd.“
Čista količina pozitivne i negativne energije koja je potrebna za stvaranje mjehurića osnove ostaje najveći izazov povezan s Alcubierrovim konceptom. Trenutno znanstvenici vjeruju da je jedini način za održavanje gustoće negativne energije koja je potrebna za stvaranje mjehurića kroz egzotičnu tvar. Znanstvenici također procjenjuju da bi ukupna potreba za energijom bila jednaka masi Jupitera.
Međutim, to predstavlja značajan pad od ranijih procjena energije, koje su tvrdile da će trebati energetsku masu jednaku cijelom Svemiru. Bez obzira na to, količina egzotične materije u Jupiteru je još uvijek neizmjerno velika. U tom pogledu, još uvijek treba postići znatan napredak kako bi se energetske potrebe svele na nešto realnije.
Jedini predvidiv način za to je daljnji napredak kvantne fizike, kvantne mehanike i metamaterijala, kaže Agnew. Što se tiče tehničke strane stvari, trebat će postići daljnji napredak u stvaranju supravodiča, interferometra i magnetskih generatora. I naravno, postoji problem financiranja, što je uvijek izazov kada se radi o konceptima za koje se smatra da su "vani".
Ali kako tvrdi Agnew, to nije nepremostiv izazov. S obzirom na dosadašnji napredak postoje
“Dosad je iznesena teorija da je vrijedno istrajati, a sada je lakše nego ranije pružiti dokaze da je to legitimno. Što se tiče opravdanja raspodjele resursa, nije teško shvatiti da bi sposobnost istraživanja izvan našeg Sunčevog sustava, čak i izvan naše galaksije, bila ogroman skok za čovječanstvo. A rast tehnologije koji proizlazi iz guranja granica istraživanja zasigurno bi bio od koristi. "
Poput avionike, nuklearnih istraživanja, svemirskog istraživanja, električnih automobila i raketnih pojačala za višekratnu uporabu, čini se da je Alcubierre Warp pogon jedan od onih koncepata koji će se morati boriti na putu uzbrdo. Ali ako su ti drugi povijesni slučajevi pokazatelji, na kraju može proći točka vraćanja i odjednom se čini potpuno mogućom!
A s obzirom na našu rastuću zaokupljenost egzoplanetima (još jedno eksplozivno polje astronomije), ne nedostaje ljudi koji se nadaju da će poslati misije na obližnje zvijezde u potrazi za potencijalno naseljenim planetima. I kao što gore navedeni primjeri zasigurno pokazuju, ponekad je sve što je potrebno za probijanje lopte dobar potisak ...
Gornja slika - "IXS Starship ”, Kredit i ©: Mark Rademaker (2016)
