Interstellare reiser fortsetter å begeistre publikum. Warp-stasjoner har lenge vært fremtredende i popkultur, både i litteratur og kino. Men vil menneskeheten kunne lage en teknologi som kan manipulere rom-tid og gi reiser raskere enn lys?
Vi ser dette hele tiden i science fiction: warp-drevne skip lar karakterer i en historie, roman, film eller TV-serie utforske nye planeter og til og med galakser. Disse kjøretøyene kan til og med fly raskere enn lysets hastighet, selv om generell relativitet lærer oss at ingen kan reise raskere enn lys. Er det ikke? Når alt kommer til alt, har lys ingen masse, noe som betyr at det kan reise med en hastighet på 299,792,458 meter per sekund.
Dette stemmer. Ingenting kan overskride den universelle fartsgrensen. Imidlertid kan det hende at vi fortsatt har muligheten til å bygge et varpdrev uten å bryte noen fysiske lover.
I 1994 skrev teoretisk fysiker Miguel Alcubierre fra Mexico en artikkel der han presenterte de matematiske beregningene og det vitenskapelige grunnlaget for å skape et virkelig varpdriv som ikke ville være i strid med General Relativity. Han ble interessert i denne metoden for interstellare reiser etter å ha sett den i aksjon - og dekket kjempeavstander i science fiction-verk.
Et romfartøy med et warp drive sett av kunstneren.
Warp-stasjonen utvider og trekker sammen stoffet av romtid rundt skipet og dets boble. Apparatet akselererer i prinsippet ikke eller beveger seg. Stoffet beveger seg rundt det og skyver det fremover. Tenk deg som et eksempel at du står på et transportbånd - du beveger deg, men at du ikke går. Båndets stoff beveger deg fremover. Komprimering av rom-tid foran romfartøyet vil trekke den, og utvidelse bak seg vil fortsette denne bevegelsen fremover. Einstein viste at rom-tid kan bøyes av masse eller energi, derfor kan den manipuleres på andre måter. Årsaken til at dette skipet kan reise raskere enn lys er fordi General Relativity sier at ingenting i verdensrommet kan overstige fartsgrensen.det er imidlertid ingen fartsgrense for utvidelse eller sammentrekning av selve rommet. Vi beveger ikke noe i verdensrommet - vi beveger rom i seg selv.
Alcubierres arbeid var oppmuntrende og imponerende, men det var også mange hull i det. I det opprinnelige verket teoretiserte han at for å gi et slikt skip tilstrekkelig kraft, ville det være behov for mer negativ energi enn det er i universet i det hele tatt, nemlig takket være det, utvides rommet. Problemet er at negativ energi er unnvikende, selv mange fysikere tviler på dens eksistens, for ikke å nevne at vi vil være i stand til å produsere enorme mengder av den.
Våre observasjoner av hva som kan være negativ energi er mildt sagt utilstrekkelige. Antagelig er det vi tenker på som tomt rom på ingen måte tomt - det har en energitetthet som også kalles null. I følge kvantemekanikken er tomt rom fylt med partikler av energi som vises og forsvinner. Hvis vi klarer å stoppe utseendet deres, vil vi motta negativ energi.
Salgsfremmende video:
Visualisering av varpefeltet i henhold til Alcubierre-motoren.
Forskere prøvde å lage det i laboratoriet ved å klemme to metallplater (som var så flate at de var perfekt glatte på nesten et atomnivå) til en avstand som var mye mindre enn tykkelsen på et menneskehår. Det gjenværende rommet var så lite at partikler ikke kunne eksistere i det, på grunn av hvilken kraften rundt platene økte og manifesterte egenskapene til negativ energi. Disse observasjonene er selvfølgelig ikke nok - dette er bare et lite eksperiment, hvis resultater langt fra er i stand til å trekke endelige konklusjoner.
Hvis vi fremover klarer å finne ut hvordan vi kan få mer negativ energi, er det ikke sikkert at det trengs så mye som Alcubierre antydet. De siste forbedringene av arbeidet sitt, utført av forskere fra NASA, reduserte mengden energi som ville være nødvendig for en varpdrev betydelig ved å vibrere deler av enheten ved høye frekvenser. Dette vil gjøre det lettere å bevege seg gjennom romtid og redusere mengden energi som trengs. Aktuelle teorier om hvor mye negativ energi en varpdrev kan trenge for å løpe varierer fra 65 ecjoules til flere negative og positive solmasser. 65 exajoules er omtrent det USA bruker i løpet av et år. Dette er fremdeles mye, men ganske ekte. Hvis vi kan bruke mørk energi, trenger vi ikke mer enn massen til Jupiter. Det eneste problemet er at vi ikke virkelig forstår hva mørk energi er og hvordan den fungerer. Og det kan ende opp med å være det eksotiske materialet som trengs for å drive et varpdrev.
Til sammenligning: for interstellare reiser på tradisjonelle raketter vil det ikke bare ta hundretusener av år, men drivstoffmagasinet er større enn universet. Og det er for ikke å nevne det faktum at du fortsatt trenger å finne materiale som tåler en så lang reise.
I noen modeller - for eksempel i Harold Whites konsept - kan et romskip drevet av en warp drive 10 ganger raskere enn lys. Med denne hastigheten kunne vi nå det nærmeste exoplanet - Alpha Centauri B b - på bare seks måneder, til tross for at vi var mer enn fire lysår fra Jorden. De raskeste moderne kjøretøyene kan nå hastigheter på drøyt 32 tusen kilometer i timen: reisen til Alpha Centauri B b med denne hastigheten vil ta 142 tusen år. Trettito tusen kilometer i timen er omtrent 0,003% av lysets hastighet.
NASA interstellar romskip med IXS Enterprise warp drive.
Å reise med en slik hastighet vil tillate menneskeheten å krysse den kosmologiske horisonten og utforske ikke bare universet, men også multiversen. I teorien er det en grense for hastigheten på et varpdrev, men selv de teoretiske grensene vil gjøre det mulig for oss å reise til nye galakser på et delt sekund. Som en fordel ville skipet kunne akselerere og sette fart, og passasjerene ville ikke oppleve utvidelse av tid. Enkelt sagt ville det vært mulig å unngå en situasjon der du ankom destinasjonen din og fant deg selv så langt frem i tid at alle på jorden du kjente er lenge døde.
I tillegg til energikilder, anses også partikler som er akselerert under reise, som et problem, som utilsiktet kan lanseres når du bremser og ødelegger hele verdener. Dessuten er det en mulighet for at det vil være umulig å bremse så snart du begynner å bevege deg, og mannskapet kan dø av flere årsaker. Likevel viser matematikk og eksperimentelle data at varpdrev kan ha en sjanse.
Hvis vi virkelig lykkes med å lage denne teknologien, vil det ikke gå et århundre før vi lærer å anvende den. I likhet med ormehull er mulighetene varpdrev kan gi utrolige, men de vil ikke være lette å oppnå.
Vladimir Guillen
