Natuurkundigen analyseerden theoretisch de mogelijkheid om een warp-motor (warp drive) te creëren - een hypothetisch object waarmee je met bijna- en supersonische snelheden kunt reizen (vanuit het oogpunt van een externe waarnemer) als gevolg van de vervorming van ruimte-tijd rond de reiziger. Het bleek dat, in tegenstelling tot superluminale vluchten, de schaal van zo'n apparaat kan worden gemaakt van gewone materie om met sublichtsnelheden te reizen. Tegelijkertijd blijven de voortstuwingsmechanismen van het schip en de grote massa die nodig is voor de granaat problematisch. Artikel gepubliceerd in het tijdschrift Klassiek en kwantumzwaartekracht.
Aan het einde van de vorige eeuw beschreef natuurkundige Miguel Alcubierre van de Universiteit van Wales, geïnspireerd door de plot van de tv-serie "Star Trek", een theoretisch model van reizen met supersonische snelheid, waarvoor geen wormgaten nodig zijn. Het idee van de wetenschapper was om een soort luchtbel te creëren die het ruimtevaartuig omringt, waardoor ruimte-tijd voor het schip wordt samengedrukt en achter het schip wordt uitgerekt. Vanuit het gezichtspunt van een externe waarnemer lijken dergelijke manipulaties misschien op superluminale vluchten - net zoals in het inflatoire model van het universum, gingen de eerste momenten van zijn leven gepaard met een snelle expansie van de ruimte, en de afstand tussen punten nam toe naarmate als ze met superluminale snelheid vlogen, hoewel de fysieke snelheden van lichamen minder snel waren dan die van het licht.
Theorie van warpmotoren
In de algemene relativiteitstheorie is de bron van ruimte-tijdvervormingen materie - dat wil zeggen, de verdeling ervan in de ruimte bepaalt hoe de geometrie zal worden vervormd. Deze relatie kan in de tegenovergestelde richting worden gebruikt - om het type ruimte-tijdvervorming te bepalen, door welke verdeling van materie het kan worden veroorzaakt en welke eigenschappen de bronsubstantie heeft.
Voor de warp-engine van Alcubierre leiden dergelijke overwegingen ertoe dat het apparaat noodzakelijkerwijs gebieden met een negatieve energiedichtheid moet bevatten - terwijl deze waarde voor bekende soorten materie positief is. Zo werd tot voor kort aangenomen dat het onder andere voor reizen nodig zou zijn om eerst een manier te vinden om een negatieve energiedichtheid te creëren.
Onderzoek naar warpmotoren
Alexey Bobrick en Gianni Martire van het New York Laboratory for Applied Physics of Advanced Propulsion hebben het idee van de warpmotor van Alcubierre gegeneraliseerd naar een bredere klasse van ruimte-tijdverstoringen dan de wetenschapper oorspronkelijk had voorgesteld. In het uitgebreide model verdeelden de auteurs de ruimte in drie gebieden - een asymptotisch vlak buitengebied (dat wil zeggen praktisch onvervormd op grote afstand van het schip), een gebogen gebied - de schaal van het apparaat, en opnieuw een plat gebied binnengebied - de ruimte voor het schip zelf en passagiers. Tegelijkertijd beperkten natuurkundigen zich tot het beschouwen van schalen die symmetrisch zijn rond de bewegingsas van het apparaat en stationair zijn vanuit het gezichtspunt van de waarnemer in het binnengebied, d.w.z. ze vereisten het bestaan van een globaal referentiekader van de rest van de schil.
De onderzoekers concentreerden zich op een subklasse van warp-motoren waarin de schaal beweegt met subluminaal zichtbare snelheden (waarnaar het in principe mogelijk is om gewone materie te versnellen) en die het bestaan van stationaire fysieke waarnemers mogelijk maakt (d.w.z. materiële lichamen, niet alleen formeel gezien). stationaire punten) in het binnengebied. Voor sferisch symmetrische ruimte-tijdvervormingen berekenden wetenschappers de vereiste energiedichtheid op basis van de vervormingsparameters.
Het bleek dat sublight warp-motoren niet alleen een negatieve, maar ook een positieve energiedichtheid mogelijk maken - wat betekent dat ze in principe kunnen worden gemaakt van de materie die we gewend zijn. In dit geval zal voor de waarnemer de tijd in het schip langzamer stromen dan in het referentiekader, dat met dezelfde snelheid buiten de schaal beweegt, maar voor een schaal met een massa in de orde van grootte van de massa van de aarde en in een straal van 10 meter zal de vertraging slechts honderdsten van een procent bedragen - dat wil zeggen dat binnen een jaar de interne en externe tijd slechts enkele uren uiteenlopen.
Bovendien vonden de auteurs een manier om de totale energie van het schip te verminderen voor een model met axiale symmetrie bij een vaste snelheid - hiervoor stelden ze voor om de schaal plat te maken in de bewegingsrichting. Volgens berekeningen zal een verkleining van de lengtemaat van het schip leiden tot een recht evenredige (met hetzelfde aantal keren) verandering in de totale energie. Dit zou het gemakkelijker kunnen maken om warp-motoren te maken op basis van materie met een negatieve energiedichtheid - een afgeplat schip zou minder exotisch materiaal nodig hebben.
Warp-engines en realiteit
Wetenschappers merken op dat, ondanks de mogelijkheid van de bovenwereldbeweging van een schip, deze in de praktijk bijna niet verschilt van de bovenwereldbeweging van enig ander fysiek lichaam, aangezien er momenteel geen bekende manieren zijn om fysieke objecten te versnellen tot bovenwereldsnelheden. Het is mogelijk om aan te nemen dat een hypothetisch deeltje al sneller beweegt dan het licht - en om een dergelijke taak te onderzoeken, maar het is niet mogelijk om dit deeltje te versnellen van de gebruikelijke sublichtsnelheid naar de noodzakelijke superluminale snelheid. Het omhulsel van een warpmotor is ook een materieel object, en daarvoor gelden, net als voor elk ander lichaam, dezelfde overwegingen - en het zal niet mogelijk zijn om de buitenaardse warpmotoren te versnellen met methoden die natuurkundigen kennen.
Het is niet de eerste keer dat theoretici onlangs exotische reizen hebben getest op bruikbaarheid. In werkelijkheid zijn dergelijke reizen ver weg - in mei 2015 ontkende NASA bijvoorbeeld geruchten over de ontwikkeling van een warp-motor.
Lees ook:
Een zeer slechte vertaling naar het Oekraïens, waarom niet vertalen vanuit het Engels en niet vanuit Katsapyacha?