Учените започват да приемат Warp задвижванията сериозно, особено тази концепция

(kirstypargeter/iStock)

Трудно е да се живее в релативистична Вселена, където дори най-близките звезди са толкова далеч, а скоростта на светлината е абсолютна. Тогава не е чудно защо научнофантастичните франчайзи рутинно използват FTL (по-бърз от светлината) като сюжетно средство.

Натиснете бутон, натиснете листенце и тази фантастична система за задвижване - чието действие никой не може да обясни - ще ни изпрати на друго място в пространство-времето.

През последните години обаче научната общност стана разбираемо развълнувана и скептична по отношение на твърденията, че определена концепция – Alcubierre Warp Drive – всъщност може да е осъществимо.

Това беше темата на a представяне направени през тази година Форум за задвижване и енергия на Американския институт по аеронавтика и астронавтика , който се проведе от 19 до 22 август в Индианаполис.

Тази презентация беше проведена от Джоузеф Агню – бакалавър инженер и научен сътрудник от Университетът на Алабама в Центъра за изследване на задвижването в Хънтсвил (КНР).

Като част от сесия, озаглавена „Бъдещето на ядреното и революционното задвижване“, Агню сподели резултатите от проучване, проведено от него, озаглавено „ Изследване на теорията на деформацията и технологията за определяне на състоянието на техниката и осъществимостта '.

Както Агню обясни на препълнена зала, теорията зад системата за варп задвижване е сравнително проста.

Първоначално предложена от мексиканския физик Мигел Алкубиер през 1994 г., тази концепция за FTL система се разглежда от човека като силно теоретично (но вероятно валидно) решение на Уравнения на полето на Айнщайн , които описват как си взаимодействат пространството, времето и енергията в нашата Вселена.

Казано на лаик, Alcubierre Drive постига FTL пътуване чрез разтягане на тъканта на пространство-времето във вълна, което кара пространството пред него да се свива, докато пространството зад него се разширява.

На теория, космически кораб вътре в тази вълна би могъл да се движи с този „уорп балон“ и да постигне скорости над скоростта на светлината. Това е известно като „Метриката на Алкубиер“.

Тълкувано в контекста на Обща теория на относителността , вътрешността на този варп балон ще съставлява инерционната отправна система за всичко вътре в него. По същия начин такива мехурчета могат да се появят в преди това плосък регион на пространство-времето и да надвишат скоростта на светлината.

Тъй като корабът не се движи през пространство-времето (а се движи самото пространство-време), конвенционалните релативистични ефекти (като забавяне на времето) няма да се прилагат.

Накратко, Alcubierre Metric позволява FTL пътуване, без да се нарушават законите на относителността в конвенционалния смисъл. Както Agnew каза на Universe Today по имейл, той е бил вдъхновен от тази концепция още в гимназията и оттогава я следва:

„Задълбочих се повече в математиката и науката и в резултат на това започнах да се интересувам от научна фантастика и напреднали теории в по-технически мащаб. Започнах да гледам Стар Трек, оригиналния сериал и Следващото поколение и забелязах как са предсказали или вдъхновили изобретяването на мобилни телефони, таблети и други удобства.

Мислех за някои от другите технологии, като фотонни торпеда, фазери и уорп задвижване, и се опитах да проуча какво имат да кажат за тях „науката на звездния път” и „еквивалентът на науката в реалния свят”. След това случайно попаднах на оригиналната статия на Мигел Алкубиер и след като я усвоих известно време, започнах да преследвам други ключови думи и статии и да навляза по-дълбоко в теорията.'

Въпреки че концепцията беше като цяло отхвърлена като изцяло теоретична и силно спекулативна, тя получи нов живот през последните години. Заслугата за това е до голяма степен на Харолд „Сони“ Уайт, ръководител на екипа за усъвършенствано задвижване в Космическия център Джонсън на НАСА Разширена лаборатория по физика на задвижването (известен още като „Лаборатория Eagleworks“).

По време на 100-годишен симпозиум Starship през 2011 г. Уайт сподели някои актуализирани изчисления на метриката на Алкубиер, които бяха предмет на презентация, озаглавена „ Механика на Warp Field 101 “ (и изследване със същото име).

Според Уайт теорията на Алкубиер е здрава, но се нуждае от сериозно тестване и развитие. Оттогава той и колегите му правят точно тези неща чрез Eagleworks Lab.

По подобен начин Агню е прекарал голяма част от академичната си кариера в изследване на теорията и механиката зад варп механиката. Под наставничеството на Джейсън Касибри – доцент по механично и аерокосмическо инженерство и член на факултета в Центъра за изследване на задвижването на UAH – работата на Agnew завърши с проучване, което разглежда основните препятствия и възможности, представени от изследванията на механиката на основата.

Както разказа Agnew, един от най-великите е фактът, че концепцията за „уорп задвижването“ все още не се приема много сериозно в научните среди:

„Според моя опит споменаването на варп задвижването предизвиква смях в разговора, защото е толкова теоретично и е направо излязло от научната фантастика. Всъщност често се посреща с пренебрежителни забележки и се използва като пример за нещо напълно странно, което е разбираемо.

Знам, че в моя собствен случай първоначално го бях групирал мислено в същата категория като типичните свръхсветлинни концепции, тъй като очевидно всички те нарушават предположението „скоростта на светлината е крайната скорост“.

Едва когато се зарових по-внимателно в теорията, осъзнах, че няма тези проблеми. Мисля, че ще има/ще има много по-голям интерес, когато хората се задълбочат в напредъка, който е постигнат. Историческото теоретично естество на идеята също е вероятно възпиращо средство, тъй като е много по-трудно да се види съществен напредък, когато се разглеждат уравнения вместо количествени резултати.

Въпреки че областта е все още в начален стадий, имаше редица скорошни разработки, които помогнаха. Например откриването на естествено срещащи се гравитационни вълни (GWS) от Учени от LIGO през 2016 г , което едновременно потвърждава предсказание, направено от Айнщайн преди век, и доказва, че основата за варп движението съществува в природата.

Както Agnew посочи, това е може би най-значимото развитие, но не и единственото:

„През последните около 5-10 години имаше много отличен напредък по отношение на предвиждането на очакваните ефекти от стремежа, определяне на начина, по който човек може да го създаде, укрепване на фундаментални допускания и концепции и, моите лични любими, начини за тестване на теорията в лаборатория.

Откритието на LIGO преди няколко години беше, по мое мнение, огромен скок напред в науката, тъй като доказа експериментално, че пространство-времето може да се „изкриви“ и огъне в присъствието на огромни гравитационни полета и това се разпространява навън Вселената по начин, който можем да измерим. Преди имаше разбиране, че това вероятно е така, благодарение на Айнщайн, но сега знаем със сигурност.

Тъй като системата разчита на разширяването и компресирането на пространство-времето, каза Агню, това откритие демонстрира, че някои от тези ефекти се появяват естествено.

„Сега, когато знаем, че ефектът е реален, следващият въпрос в съзнанието ми е „как да го изследваме и можем ли да го генерираме сами в лабораторията?“, добави той. „Очевидно нещо подобно би било огромна инвестиция на време и ресурси, но би било изключително полезно.“

Разбира се, концепцията Warp Drive изисква допълнителна поддръжка и многобройни подобрения, преди да станат възможни експериментални изследвания. Те включват напредък по отношение на теоретичната рамка, както и технологичен напредък.

Ако те се третират като проблеми с „размер на хапка“ вместо едно масивно предизвикателство, каза Agnew, тогава със сигурност ще бъде постигнат напредък:

„По същество това, което е необходимо за варп задвижването, е начин за разширяване и свиване на пространство-времето по желание и по локален начин, като например около малък обект или кораб. Ние знаем със сигурност, че много висока енергийна плътност, под формата на EM полета или маса, например, може да причини кривина в пространство-времето. Необходими са огромни суми, за да се направи това обаче, с настоящия ни анализ на проблема.

От друга страна, техническите области трябва да се опитат да усъвършенстват оборудването и процеса, доколкото е възможно, правейки тези високи енергийни плътности по-правдоподобни. Вярвам, че има шанс, че след като ефектът може да бъде дублиран в лабораторен мащаб, това ще доведе до много по-задълбочено разбиране на това как работи гравитацията и може да отвори вратата към някои все още неоткрити теории или вратички.

Предполагам, че трябва да обобщя, най-голямото препятствие е енергията, а с това идват и технологичните препятствия, нуждаещи се от по-големи електромагнитни полета, по-чувствително оборудване и т.н.

Самото количество положителна и отрицателна енергия, необходима за създаване на варп балон, остава най-голямото предизвикателство, свързано с концепцията на Алкубиер. В момента учените смятат, че единственият начин да се поддържа отрицателната енергийна плътност, необходима за производството на балона, е чрез екзотична материя. Учените също изчисляват, че общата необходима енергия ще бъде еквивалентна на масата на Юпитер .

Това обаче представлява значителен спад от по-ранните енергийни оценки, които твърдяха, че ще отнеме енергийна маса, еквивалентна на цялата Вселена. Въпреки това количеството екзотична материя с маса на Юпитер все още е непосилно голямо. В това отношение все още трябва да бъде постигнат значителен напредък, за да се намалят енергийните изисквания до нещо по-реалистично.

Единственият предвидим начин да се направи това е чрез по-нататъшен напредък в квантовата физика, квантовата механика и метаматериалите, казва Агню. Що се отнася до техническата страна на нещата, ще трябва да се постигне по-нататъшен напредък в създаването на свръхпроводници, интерферометри и магнитни генератори. И, разбира се, има проблем с финансирането, което винаги е предизвикателство, когато става въпрос за концепции, които се смятат за „там някъде“.

Но както заявява Agnew, това не е непреодолимо предизвикателство. Като се има предвид напредъкът, който е постигнат досега, има причина да сме положителни за бъдещето:

„Теорията досега доказа, че си заслужава да бъде преследвана и сега е по-лесно от преди да се предоставят доказателства, че е легитимна. По отношение на обосновките за разпределението на ресурсите, не е трудно да се види, че способността да се изследват отвъд нашата Слънчева система, дори отвъд нашата Галактика, би била огромен скок за човечеството. И растежът на технологиите в резултат на разширяване на границите на научните изследвания със сигурност би бил от полза.

Подобно на авиониката, ядрените изследвания, изследването на космоса, електрическите коли и ракетните ускорители за многократна употреба, Alcubierre Warp Drive изглежда е предназначен да бъде една от онези концепции, които ще трябва да се борят нагоре. Но ако тези други исторически случаи са някаква индикация, в крайна сметка може да премине точка, от която няма връщане и изведнъж да изглежда напълно възможно!

И като се има предвид нарастващата ни загриженост за екзопланетите (друга експлодираща област на астрономията), няма недостиг на хора, които се надяват да изпратят мисии до близките звезди, за да търсят потенциално обитаеми планети. И както гореспоменатите примери със сигурност показват, понякога всичко, което е необходимо, за да се задвижи топката, е добър тласък...

Версия на тази статия беше публикувана за първи път през септември 2019 г.

Тази статия е публикувана първоначално от Вселената днес . Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.