W 1994 roku meksykański fizyk teoretyczny Miguel Alcubierre opublikował w magazynie „Classical and Quantum Gravity” genialne rozwiązanie równań ogólnej teorii względności. I chociaż wszelkie prawa fizyczne mówią, że żaden pojazd nie może się poruszać szybciej niż światło, to jego pomysł, znany jako „metryka”, gdyby mógł zostać zrealizowany, pozwoliłby statkowi kosmicznemu przemieszczać się z prędkością ponad 300 000 km/s (prędkość światła) i to bez naruszania jakichkolwiek praw fizyki.
Niestety na razie taki silnik nie może powstać. Jednak nie wszystko jest stracone.
Pomysł Alcubierre’a wciąż inspiruje
Minęło ponad 20 lat, a jednak badania i pomysł Alcubierre’a nie został zapomniany. Napęd warp może stać się rzeczywistością, jak wynika z niedawno opublikowanej w „Classical and Quantum Gravity” pracy zespołu naukowców z grupy Applied Physics (Fizyki Stosowanej). Autorzy, informują o swoich badaniach, oświadczając, że silnik krzywizny oparty na pomyśle meksykańskiego fizyka jest możliwy.
„Wiele osób zajmujących się nauką jest zaznajomionych z napędem Alcubierre’a i uważa, że impulsy zginające nie są możliwe w świecie fizycznym, ze względu na konieczność użycia energii ujemnej. Jednak tak już nie jest” – twierdzi Alexey Bobrick, jeden z autorów artykułu.
Niemożliwa energia ujemna
Pomysł Alcubierre’a został zainspirowany słynnym „silnikiem do gięcia” z serii „Star Trek”. W rzeczywistości jednak pojazd zaproponowany przez Meksykanina, według obecnej wiedzy, nie mógłby raczej zaistnieć. Zgodnie z jego pomysłem statek kosmiczny podróżowałby wewnątrz kosmiczno-czasowej bańki warp. Pokonywałby odległości, zwężając przestrzeń przed sobą i rozszerzając ją za sobą, co skutkowałoby podróżą szybszą od światła. Ponieważ jednak obiekty nie mogą przyspieszyć do prędkości światła w normalnej czasoprzestrzeni, napęd Alcubierre’a przesuwałby przestrzeń wokół pojazdu, tak aby dotrzeć do celu szybciej niż światło w normalnej przestrzeni, bez łamania jakichkolwiek praw fizycznych. „Poruszałaby się” przestrzeń, a nie statek. Wszystko to dlatego, że zgodnie z zasadą Einsteina nie potrafimy rozpędzić niczego do prędkości większej niż prędkość światła. Prawo to nie mówi jednak nic o maksymalnej prędkości, jaką może osiągnąć sama czasoprzestrzeń.
Aby stworzyć bańkę deformacji czasoprzestrzennej, która dostarczy odpowiedniego impulsu, potrzebna jest materia o ujemnej lub egzotycznej gęstości, pozwalająca uzyskać energię ujemną. Im więcej ujemnej energii znajdzie się w bańce, tym większą uzyska się prędkość, przewyższającą prędkość światła. Rzecz w tym, że energia ujemna nie istnieje. Dlatego też fizycy odrzucili pomysł Alcubierre’a. Co więcej, uznano, że nigdy nie uda się zbudować napędu opartego na wypaczaniu czasoprzestrzeni.
Nie udało się to nawet naukowcom z NASA, którzy, bez powodzenia, od 2012 roku pracują nad projektem jednostki deformacji fizycznej w laboratoriach Eagleworks w Johnson Space Center w Houston w Teksasie.
Prędko, ale nie jak światło
Jednak badanie opublikowane przez naukowców z grupy Applied Physics pokazało, jak obejść ten problem. Poszli oni inną drogą niż NASA i pozostali badacze, w ogóle rezygnując z negatywnej energii. „Nasze badania wykazały, że w ogólnej teorii względności istnieje kilka innych rodzajów momentu zginania” – powiedział Bobrick. „W szczególności sformułowaliśmy nowe klasy rozwiązań impulsowych zginania, które nie wymagają energii ujemnej i dlatego mogą występować w świecie fizycznym” – poinformował.
„Pokazaliśmy, że krytyka słynnego silnika Alcubierre’a jest nieistotna, ponieważ istnieje cała gama innych jednostek krzywizny, które są fizyczne i które można wykorzystać. Dlatego zespół Applied Physics wykazał, że mechanika pola zginania jest realną nauką fizyczną” – czytamy w artykule.
Jest jednak pewien szkopuł – jeżeli zrezygnuje się z negatywnej energii, tak koniecznej w przypadku pomysłu Alcubierre’a, to nie uda się podróżować z prędkością nadświetlną. Zaproponowany przez badaczy silnik krzywizny „jest podświetlny i przynajmniej w zasadzie można go zbudować, na podstawie zasad fizyki, które znane są dziś ludzkości. Nie może przekroczyć prędkości światła, ale może się do niej zbliżyć” – deklarują naukowcy.
Trzeba przyznać jednak, że pierwszy model fizycznych napędów warp to gigantyczny przełom. Coś, co do tej pory miało miejsce tylko w powieściach i filmach science fiction, staje się rzeczywiste.
Wykres przedstawia czasoprzestrzenną bańkę warp, wewnątrz której (żółty) statek pozostawałby na płaskiej przestrzeni. Bańka rozszerzyłaby przestrzeń za statkiem i kompresowała ją przed nim, umożliwiając szybką podróż – Gianni Martire (Fizyka stosowana).
Oprac. na podst.: https://www.abc.es/ciencia/abci-desarrollan-primer-modelo-viable-motor-curvatura-como-star-trek-202103030130_noticia.html
