Czy napęd warp jest możliwy? Zdaniem naukowców jest szansa na superszybkie podróże kosmiczne

W tym artykule:

1. Między „Star Trekiem” i twardą fizyką
2. Od Einsteina do Alcubierre’a
3. NASA i podróże z prędkością światła
4. Czy grawitacja stworzy bańkę warp?
5. Potrzebne dalsze badania

Badanie opublikowane w serwisie preprintów arXiv.org sugeruje, że napęd pozwalający na uzyskanie prędkości światła jest możliwy. W abstrakcie swojego artykułu badacze z Uniwersytetu Alabamy w Huntsville i think tanku badawczego Applied Physics napisali:

„Napędy warp to egzotyczne rozwiązania wynikające z ogólnej teorii względności. (…) W niniejszej pracy przedstawiamy rozwiązanie dla podświetlnego napędu warp o stałej prędkości, który spełnia wszystkie warunki energetyczne. Rozwiązanie polega na połączeniu stabilnej powłoki materii z rozkładem wektora przesunięcia, który ściśle odpowiada dobrze znanym rozwiązaniom napędu warp, takim jak metryka Alcubierre’a. Generujemy metrykę czasoprzestrzeni numerycznie, oceniamy warunki energetyczne i potwierdzamy, że rozkładu wektora przesunięcia nie można zredukować do transformacji współrzędnych. Badania te pokazują, że klasyczne czasoprzestrzenie napędu warp mogą być wykonane tak, aby spełniały warunki energetyczne, dodając zwykłą powłokę materii o dodatniej masie ADM.”

Tylko co to wszystko oznacza?

Między „Star Trekiem” i twardą fizyką

Zacznijmy od tego, czym jest hipotetyczny napęd warp i wynikający z tego pomysłu napęd Alcubierre’a. Napęd warp pojawił się w pierwszej, oryginalnej serii „Star Treka”. Twórca serii, Gene Roddenberry, musiał znaleźć sposób pozwalający załodze statku Enterprise na szybkie podróże kosmiczne.

Rakieta Vulcan wyniesie w kosmos DNA twórców i fanów "Star Treka". Czas na kosmiczne pochówki?

Po kosmicznej turystyce przyszedł czas na kosmiczne pochówki. Jeszcze w tym roku w kierunku Słońca powędruje 150 kapsuł z prochami, próbkami DNA oraz wiadomościami od fanów i twórców kul...

Po rozmowach z fizykami i naukowcami NASA opisał napęd, który generuje tzw. pole warp. Jest to lokalne, otaczające statek zakrzywienie czasoprzestrzeni. Jakby czasoprzestrzenna bańka, wewnątrz której przemieszcza się Enterprise. Przestrzeń zagęszcza się przed statkiem i rozciąga za nim, dzięki czemu statek pokonuje ogromne odległości, jednocześnie nie przekraczając prędkości światła w próżni.

Utworzenie tego typu bańki wymaga specyficznych warunków. Właśnie dlatego w tzw. rdzeniu warp zachodzi kontrolowana reakcja antymaterii z materią, produkująca wysokoenergetyczną plazmę. Innymi słowy – aby stworzyć tego typu bańkę czasoprzestrzenną, potrzebujemy niewiarygodnej ilości energii.

Od Einsteina do Alcubierre’a

Tematem warp zajął się w latach 90. XX wieku doktor, a teraz profesor Miguel Alcubierre, pochodzący z Meksyku fizyk-teoretyk. Opublikowana w 1994 roku praca Alcubierre’a jest wysoce spekulatywnym, ale prawdopodobnym i poprawnym rozwiązaniem równań pola Einsteina. A konkretnie tego, jak przestrzeń, czas i energia oddziałują na siebie.

Mówiąc prościej, ta metoda podróży kosmicznych polega na rozciąganiu tkanki czasoprzestrzeni w fali, która (teoretycznie) spowodowałaby skurczenie się przestrzeni przed obiektem, podczas gdy przestrzeń za nim rozszerzyłaby się. Obiekt znajdujący się wewnątrz tej fali (tj. statek kosmiczny) byłby w stanie poruszać się w tym obszarze, znanym jako „bańka warp” płaskiej przestrzeni.

Proponowany „napęd Alcubierre’a” wymagał tzw. negatywnej energii – egzotycznej formy energii, która może, ale nie musi istnieć. Często kojarzona jest z tajemniczą ciemną energią, czyli siłą, która prawdopodobnie powoduje przyspieszoną ekspansję Wszechświata.

NASA i podróże z prędkością światła

Rozwiązaniem Alcubierre’a zainteresowała się NASA. W latach 1996–2002 agencja prowadziła badania koncepcyjne nad napędem tego rodzaju. Polegały jednak nie na budowie faktycznego napędu, lecz przeglądzie literatury naukowej i rozważaniach teoretycznych przeprowadzonych pod kierunkiem Marca G. Millisa z John H. Glenn Research Center. Te badania zostały podsumowane w roku 2006. Finansowanie badań zostało ostatecznie zakończone 1 października 2008 roku. Prace nigdy nie wyszły poza etap teoretyczno-koncepcyjny.

Profesor Alcubierre opublikował swoją ideę w „Classical and Quantum Gravity”. Nowy artykuł w tym samym czasopiśmie sugeruje, że napęd warp może wcale nie wymagać egzotycznej negatywnej energii.

– To badanie zmienia dyskusję na temat napędów warp – powiedział główny autor artykułu Jared Fuchs. – Demonstrując pierwszy w swoim rodzaju model, pokazaliśmy, że napędy warp mogą funkcjonować poza fantastyką naukową.

Czy grawitacja stworzy bańkę warp?

Model zespołu Uniwersytetu Alabamy wykorzystuje „wyrafinowaną mieszankę tradycyjnych i nowatorskich technik grawitacyjnych, aby stworzyć bańkę warp, która może transportować obiekty z dużymi prędkościami w granicach znanej fizyki” – można przeczytać w oświadczeniu.

Najdroższe materiały znane nauce. Co jest warte więcej niż próbki pobrane z planetoidy Bennu?

Niedawno na Ziemi wylądował zasobnik z 255 gramami materiału pobranego z odległej o około 100 milionów kilometrów planetoidy Bennu. Misja OSIRIS-REx kosztowała ok. 1,16 miliarda dolarów. O...

Proponowane przez badaczy rozwiązanie ma polegać na „połączeniu stabilnej powłoki materii z rozkładem wektora przesunięcia, który ściśle pasuje do dobrze znanych rozwiązań napędu warp, takich jak metryka Alcubierre’a”. Jest jednak pewien haczyk. Proponowany przez zespół napęd nie mógłby osiągnąć prędkości nadświetlnej, choć mógł się do niej zbliżyć. W oświadczeniu wspomniano o „wysokich, ale subświetlnych prędkościach”.

Potrzebne dalsze badania

Chociaż brzmi to ekscytująco, a inne zespoły badawcze potwierdzą, że matematyka przedstawiona w nowym badaniu się sprawdza, nadal jesteśmy bardzo daleko od zbudowania prawdziwego napędu warp. Ale praca Fuchs i jego zespołu może okazać się kamieniem milowym na długiej drodze do efektywnych lotów międzygwiezdnych.

– Chociaż nie przygotowujemy się jeszcze do podróży międzygwiezdnych, te badania zwiastują erę nowych możliwości – stwierdził w tym samym oświadczeniu Gianni Martire, dyrektor generalny Applied Physics. Wygląda na to, że poczekamy jeszcze na możliwość zacytowania kapitana Picarda mówiącego: „Warp 9, engage”.

Źródło: Arxiv.org.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.