Napęd nadświetlny. Prędkość warp bliżej, niż myślimy?

Zespół naukowców z grupy Applied Physics wpadł na pomysł pierwszego silnika krzywiznowego, który pozwoli na podróże statków kosmicznych z prędkością nadświetlną. Nowa koncepcja jest zgodna z prawami fizyki, więc teoretycznie powinna być realna do zaprojektowania.

Silnik warp Enterprise, statku kosmicznego "Star Trek", może stać się rzeczywistością znacznie wcześniej niż myśleliśmy. A przynajmniej tak wynika z niedawno opublikowanej pracy w "Classical and Quantum Gravity" zespołu naukowców z grupy Applied Physics, specjalizującej się w doradzaniu rządom i firmom w kwestiach naukowych i technologicznych. W swoich badaniach naukowcy otwarcie ogłaszają pierwszy wykonalny model silnika krzywiznowego, oparty na pomyśle zaproponowanym ponad 20 lat temu przez meksykańskiego fizyka Miguela Alcubierre’a, który wyraźnie poparł badania.

"Wiele osób w dziedzinie nauki" – mówi Alexey Bobrick, pierwszy autor artykułu – "zna silnik Alcubierre’a i uważa, że impulsy zginające nie są możliwe w świecie fizycznym ze względu na konieczność wykorzystania energii ujemnej".

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W 1994 roku Miguel Alcubierre opublikował w tym samym czasopiśmie ("Classical and Quantum Gravity") genialne rozwiązanie równań ogólnej teorii względności. Jego pomysł, znany od tamtej pory jako "metryka Alcubierre’a", pozwolił statkowi kosmicznemu podróżować z prędkością ponad 300 000 km/s, czyli szybciej niż światło, ale bez naruszania praw fizyki.

Aby to osiągnąć, Alcubierre zaproponował, aby statek podróżował wewnątrz bańki czasoprzestrzennej. Za statkiem czasoprzestrzeń rozciągałaby się, popychając bańkę, podczas gdy przed nią kurczyła się, przybliżając cel. Statek znajdujący się wewnątrz bańki pozostawałby nieruchomy w płaskiej przestrzeni (niezdeformowanej), a zatem nie naruszałby prawa zabraniającego podróżowania z prędkością większą od prędkości światła. Byłoby to coś w rodzaju osoby, która stoi nieruchomo na taśmie przenośnika poruszającej się z pełną prędkością. Ilustracja przedstawia bąbel zakrzywienia czasoprzestrzeni, wewnątrz którego statek pozostawałby w płaskiej przestrzeni. Bańka rozszerzyłaby przestrzeń za statkiem i skompresowała ją przed nim, umożliwiając podróżowanie z dużą prędkością – Gianni Martire (Applied Physics).

W rzeczywistości statek zaproponowany przez Alcubierre’a byłby transportowany przez bańkę z prędkością nadświetlną, ale to przestrzeń, a nie statek, "poruszałaby się" z powtarzającymi się rozszerzaniami i skurczami. W efekcie teoria względności zabrania jakiemukolwiek obiektowi przemieszczania się w czasoprzestrzeni szybciej niż światło, ale nie mówi nic o maksymalnej prędkości, jaką może osiągnąć sama czasoprzestrzeń. Swoim pomysłem Alcubierre zrobił więc wielki pierwszy krok w kierunku słynnego silnika warp z serii "Star Trek", który, nawiasem mówiąc, posłużył jako inspiracja dla jego pracy.

Problem polega jednak na tym, że aby stworzyć bańkę deformacji czasoprzestrzennej, która dostarcza impuls, należałoby użyć materii o ujemnej lub egzotycznej gęstości do uzyskania ujemnej energii, która nie istnieje, co pozostawia silnik Alcubierre’a całkowicie poza naszym zasięgiem. Im więcej ujemnej energii znajduje się w bańce, tym większa jest jej prędkość propagacji, która z łatwością przewyższyłaby prędkość światła.

Z tych powodów społeczność fizyków już dawno odrzuciła silnik zaproponowany przez Alcubierre’a, a ogólną ideą było to, że ludzkość nigdy nie zbuduje systemów napędowych opartych na zakrzywieniu czasoprzestrzeni. Naukowcy twierdzą, że NASA od 2012 roku bezskutecznie próbuje zaprojektować jednostki deformacji fizycznej w laboratoriach Eagleworks w Johnson Space Center w Houston w Teksasie.

Nowe badania pozwoliły na ominięcie tego problemu. Jak mówi Bobrick: "Poszliśmy w innym kierunku niż NASA i inni badacze. Nasze badania wykazały, że w ogólnej teorii względności istnieje kilka innych rodzajów pędów zginania. W szczególności sformułowaliśmy nowe klasy rozwiązań impulsu krzywizny, które nie wymagają ujemnej energii i dlatego mogą wystąpić w świecie fizycznym".

Rezygnacja z ujemnej energii proponowanej przez Alcubierre’a ma jednak swoją cenę w postaci szybkości. Silnik zaproponowany przez naukowców jest w efekcie "podświetlny i w zasadzie można go zbudować w oparciu o zasady fizyczne znane dzisiejszej ludzkości. Nie może przekroczyć prędkości światła, ale można się do niej zbliżyć" – deklarują naukowcy.

Naukowcy dodają: "Pokazaliśmy, że cała krytyka słynnego silnika Alcubierre’a jest nieistotna, ponieważ istnieje cała gama innych jednostek krzywizny, które są fizyczne i których można użyć. Dlatego zespół Applied Physics wykazał, że mechanika pola zaginania nie jest ślepą uliczką, ale jest opłacalną nauką fizyczną".

Pozostaje nam tylko czekać na rozwój wydarzeń. Kto wie. Może będziemy w stanie zwiedzać wszechświat jak dzielna załoga Enterprise? Byłoby fantastycznie!

Autor: Mariusz Kulma