W 1994 r. Meksykański fizyk teoretyczny Miguel Alcubierre postanowił dowiedzieć się, czy możliwe było „Warp Drive” z jego ulubionych pokazów science fiction. O dziwo, znalazł sposób, aby było to wykonalne, ale nadal nie jest jasne, czy może to naprawdę działać.
Chociaż podróżowanie jest niemożliwe szybciej niż światło, ograniczenie dotyczy tylko lokalnych pomiarów. Możliwe jest manipulowanie czasem przestrzeni w taki sposób, aby ruch nadrzędny był osiągalny. Na przykład ekspansja wszechświata Druży galaktyki szybciej niż prędkość światłaale ponieważ każda galaktyka spoczywa w lokalnej plamce przestrzeni, wszystko jest dobre.
Pomysł Alcubierre było zastosowanie podobnej sztuczki. Jego rozwiązanie Warp Drive ogólna względność Zastosuje region idealnie płaskiej przestrzeni. Przed tą bańką znajduje się region sprężonej przestrzeni, a za nią znajduje się region rozszerzonej przestrzeni. To chrupnięcie przestrzeni pozwala bańce wnętrza i jej zawartość porusza się przy dowolnej prędkości – nawet szybciej niż światło. O dziwo, mieszkańcy bańki nie będą czuć się nic dziwnego. W rzeczywistości z ich perspektywy w ogóle nie będą się poruszać. Zamiast tego po prostu ich cel jest bliżej. Ale jest jeden problem: aby skonstruować czas przestrzeni z tą precyzyjną geometrią, musimy zastosować masę ujemną, która nie wydaje się istnieć Wszechświat i naruszyłby wszystko, co wiemy o ruchu, pędu i energii.
Mimo że we wszechświecie nie ma żadnej negatywnej masy, jest energia ujemna. Jeśli weźmiesz dwie metalowe płytki i trzymasz je bardzo blisko siebie, pola kwantowe w nich są ograniczone; Mogą mieć tylko pewne dozwolone długości fali. Ograniczenie to, znane jako efekt Casimir, powoduje przyciąganie siły między płytkami i regionem energii ujemnej.
Niewielka ilość negatywnej energii casimir nie wystarczy, aby zasilić napęd osnowy-i i tak może się nie udać. To, czy dozwolony jest napęd Alcubierre Warp, jest ostatecznie pytaniem Grawitacja kwantowaDo którego nie mamy jeszcze rozwiązania.
W międzyczasie możemy omijać tylko po krawędziach, szturchać różne aspekty napędu Warp i zobaczyć, co może się stać z pól kwantowych w tym bardzo dziwnym środowisku grawitacyjnym. Ten proces szturchania doprowadził do kilku interesujących – a czasem sprzecznych – spostrzeżeń na temat natury napędów warpowych w ciągu trzech dekad Oryginalne odkrycie Alcubierre.
Na przykład jeden zestaw obliczeń sugeruje, że pola kwantowe na krawędzi pęcherzyka warp, które w pewnym sensie kroczą granicę między wewnętrznymi bitami a zewnętrznymi zasadniczo wysadzającymi w powietrze nieskończoność, gdy tylko włączysz to, co byłoby… złe byłoby… złe byłoby .
Ale inne obliczenia podają, że ma to zastosowanie tylko w ograniczonych przypadkach i że jeśli jeśli zwiększysz silnik Warp, wszystko będzie dobrze.
Jeszcze więcej obliczeń omija to wszystko i po prostu sprawdź, ile negatywnej energii potrzebujesz, aby zbudować napęd osnowy. Odpowiedź brzmi: dla pojedynczej makroskopowej bańki – powiedzmy, 30 stóp (100 metrów) w poprzek – potrzebujesz 10 razy więcej energii ujemnej niż cała pozytywna energia zawarta w całym wszechświecie, co nie jest zbyt obiecujące.
Jednak jeszcze inne obliczenia pokazują, że ta ogromna kwota dotyczy tylko tradycyjnej bańki warp, zgodnie z definicją Alcubierre. Może być możliwe przekształcenie bańki, aby z przodu z przodu jest niewielka „szyja”, która wykonuje pracę sprężania, a następnie wypływa do koperty, aby powstrzymać bańkę osnowy. To minimalizuje każdą dziwność kwantową, dzięki czemu potrzebujesz tylko o wartości ujemnej energii gwiazdy, aby kształtować napęd.
Ale jeszcze więcej obliczeń pokazują, że nawet jeśli dostaniesz jakąś negatywną energię lub masę ujemną, gdy tylko zaczniesz się poruszać, napotkasz problemy – mianowicie, że masa ujemna natychmiast zacznie płynąć z krawędzi z krawędzi Bańka (która jest zła) z prędkością szybciej niż światło (co jest naprawdę złe). To, co się dzieje, to to, że egzotyczna materia konstruująca bańkę warp nie może dotrzymać kroku samym bańce, więc po prostu rozrywa się.
Tak więc, chociaż Warp Drive wydaje się nieprawdopodobny, ostateczny werdykt jest niepewny. Ale wciąż jest to zabawny eksperyment myślowy, który pozwala nam zbadać kilka interesujących i zaskakujących połączeń między ogólną względnością a mechaniką kwantową. I oczywiście sprawia, że nasze science fiction jest bardziej zabawne do oglądania-nie musimy czekać miliony lat, aby nasza ulubiona załoga statka kosmiczna dotarła do celu.
