En yakın yıldızların bile çok uzak olduğu ve ışık hızının mutlak olduğu göreli bir Evrende yaşamak zor. Bilim kurgu franchise'larının neden rutin olarak bir komplo cihazı olarak FTL (Işıktan Daha Hızlı) kullandığını merak etmiyoruz. Bir düğmeye basın, bir pedala basın ve çalışmaları kimsenin açıklayamayacağı fantezi sürüş sistemi bizi uzay-zaman içinde başka bir yere gönderecektir.
Bununla birlikte, son yıllarda, bilimsel topluluk, belirli bir kavramın (Alcubierre Warp Drive) aslında mümkün olabileceği iddiaları konusunda anlaşılır bir şekilde heyecanlanmış ve şüpheci hale gelmiştir. Bu, 19-22 Ağustos tarihleri arasında Indianapolis'de gerçekleşen bu yılki Amerikan Havacılık ve Uzay Bilimleri İtici ve Enerji Forumu'nda yapılan bir sunumun konusu oldu.
Bu sunum Huntsville’in Tahrik Araştırma Merkezi’nde (PRC) Alabama Üniversitesi'nden lisans mühendisi ve araştırma görevlisi olan Joseph Agnew tarafından gerçekleştirildi. “Nükleer ve Çığır Açan Tahrikin Geleceği” başlıklı bir oturumun bir parçası olarak Agnew, “Sanatın ve Fizibilitenin Durumunu Belirlemek için Çözgü Teorisi ve Teknolojisinin İncelenmesi” başlıklı bir çalışmanın sonuçlarını paylaştı.
Agnew'in paketlenmiş bir eve açıkladığı gibi, bir çözgü sevk sisteminin arkasındaki teori nispeten basittir. Başlangıçta Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre tarafından 1994 yılında önerilen bu FTL sistemi konsepti, insan tarafından Evrenimizdeki alan, zaman ve enerjinin nasıl etkileştiğini tanımlayan Einstein alan denklemlerine son derece teorik (ama muhtemelen geçerli) bir çözüm olarak görülüyor.
Layman'ın terimleriyle, Alcubierre Drive, bir dalgadaki uzay-zaman dokusunu gererek FTL seyahatine ulaşarak, arkasındaki alan genişlerken daralmanın daralmasına neden oluyor. Teorik olarak, bu dalganın içindeki bir uzay aracı bu “çözgü baloncuğu” nu sürdürebilir ve ışık hızının ötesinde hızlara ulaşabilir. “Alcubierre Metric” olarak bilinen şey budur.
Genel Görelilik bağlamında yorumlanan bu çözgü balonunun içi, içindeki her şey için eylemsiz referans çerçevesini oluşturacaktır. Aynı şekilde, bu tür kabarcıklar daha önce düz bir uzay-zaman bölgesinde görünebilir ve ışık hızını aşabilir. Gemi uzay-zaman içinde ilerlemediğinden (ama uzay-zamanın kendisinde hareket ettiğinden), geleneksel göreli etkiler (zaman genişlemesi gibi) geçerli olmaz.
Kısacası, Alcubierre Metric, geleneksel anlamda görelilik yasalarını ihlal etmeden FTL seyahatine izin verir. Agnew'in Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi, bu kavramdan lise kadar erken bir tarihte ilham aldı ve o zamandan beri devam ediyor:
“Matematiğe ve bilime daha çok girdim ve sonuç olarak bilim kurgu ve ileri teorilerle daha teknik bir ölçekte ilgilenmeye başladım. Star Trek'i, Orijinal diziyi ve Yeni Nesil'i izlemeye başladım ve cep telefonları, tabletler ve diğer olanakların icadını nasıl tahmin ettiklerini veya ilham aldıklarını fark ettim. Foton torpidolar, fazörler ve çözgü sürüşü gibi diğer bazı teknolojileri düşündüm ve hem 'star trek bilimi' hem de 'gerçek dünya bilimleri eşdeğeri'nin bu konuda ne söylediğini araştırmaya çalıştım. Daha sonra Miguel Alcubierre'nin orijinal gazetesine rastladım ve bir süre sindirildikten sonra, diğer anahtar sözcükleri ve kağıtları takip etmeye ve teoriyi derinleştirmeye başladım. ”
Kavram genellikle tamamen teorik ve spekülatif olduğu için reddedilmiş olsa da, son yıllarda yeni bir soluk aldı. Bunun kredisi büyük ölçüde NASA Johnson Uzay Merkezi'nin Gelişmiş Tahrik Fiziği Laboratuvarı (diğer adıyla “Eagleworks Laboratuvarı”) İleri Seviye Tahrik Ekibi Lideri Dr. Harold “Sonny” White'a gidiyor.
2011'deki 100 Yıllık Yıldız Gemisi Sempozyumu'nda Dr. White, “Warp Field Mechanics 101” (ve aynı adlı bir çalışma) başlıklı bir sunumun konusu olan Alcubierre Metric'in bazı güncellenmiş hesaplarını paylaştı. White'a göre Alcubierre’in teorisi sağlamdı ama ciddi bir test ve geliştirmeye ihtiyaç duydu. O zamandan beri, o ve meslektaşları bunları Eagleworks Laboratuarı aracılığıyla yapıyorlar.
Benzer bir şekilde, Agnew akademik kariyerinin çoğunu çözgü mekaniğinin arkasındaki teori ve mekaniği araştırarak geçirdi. Makine ve uzay mühendisliği doçenti ve UAH'ın Tahrik Araştırma Merkezi öğretim üyesi olan Dr.
Agnew ile ilgili olarak, en büyüklerinden biri, "çözgü tahriki" kavramının hala bilimsel çevrelerde çok ciddiye alınmamasıdır:
“Tecrübelerime göre, çözgü hareketinden bahsetmek, kıkırdamaları konuşmaya getirme eğilimindedir, çünkü bu çok teorik ve bilim kurgu dışındadır. Aslında, genellikle küçümseyen sözlerle karşılanır ve anlaşılır olan tamamen tuhaf bir şeyin örneği olarak kullanılır. Kendi durumumda, başlangıçta onu zihinsel olarak, tipik süperlumsal kavramlarla aynı kategoride gruplandırdım, çünkü açıkçası hepsi 'ışığın hızı nihai hız' varsayımını ihlal ediyor. Teoriyi daha dikkatli kazana kadar, bu problemlerin olmadığını fark ettim. Bireyler kaydedilen ilerlemeyi araştırdıklarında çok daha fazla ilgi olacağını / olacağını düşünüyorum. Fikrin tarihsel olarak teorik doğası da olası bir caydırıcıdır, çünkü nicel sonuçlar yerine denklemlere bakarken önemli ilerlemeler görmek çok daha zordur.“
Tarla hala emekleme döneminde iken, son zamanlarda yardımcı olan bazı gelişmeler olmuştur. Örneğin, 2016 yılında LIGO bilim adamları tarafından doğal olarak meydana gelen yerçekimi dalgalarının (GWS'ler) keşfi, bu ikisi de Einstein tarafından bir yüzyıl önce yapılan bir tahmini doğruladı ve çözgü tahrikinin temelinin doğada var olduğunu kanıtladı. Agnew'in belirttiği gibi, bu belki de en önemli gelişme, ancak tek değil:
“Geçtiğimiz 5-10 yıl içinde, sürücünün beklenen etkilerini tahmin etme, bir kişinin onu nasıl ortaya çıkarabileceğini belirleme, temel varsayımları ve kavramları ve kişisel favorimi pekiştirme konusunda çok fazla mükemmel ilerleme kaydedildi. , teoriyi laboratuvarda test etmenin yolları.
“Birkaç yıl önce LIGO keşfi, bence, bilimde büyük bir sıçrayıştı, çünkü deneysel olarak, uzay zamanının çok büyük kütleçekimsel alanların varlığında 'bükülebildiğini' ve bükülebildiğini kanıtladı ve bu, evreni ölçebileceğimiz bir şekilde. Daha önce, Einstein sayesinde bunun muhtemelen böyle olduğuna dair bir anlayış vardı, ama şimdi kesin olarak biliyoruz. ”
Agnew, sistem uzay-zamanın genişlemesine ve sıkıştırılmasına dayandığından, bu keşif bu etkilerin bazılarının doğal olarak meydana geldiğini gösterdi. “Şimdi etkinin gerçek olduğunu bildiğimize göre, bir sonraki soru aklımda,“ nasıl inceliyoruz ve laboratuvarda kendimiz üretebilir miyiz? ”Diye ekledi. “Açıkçası, böyle bir şey büyük bir zaman ve kaynak yatırımı olurdu, ama çok faydalı olacaktır.”
Elbette, Warp Drive konsepti ek destek gerektirir ve deneysel araştırmaların mümkün olabilmesi için sayısız gelişme sağlar. Bunlar, teorik çerçevedeki ilerlemeleri ve teknolojik ilerlemeleri içerir. Agnew, bu sorunlara büyük bir meydan okuma yerine "ısırık büyüklüğü" sorunları olarak muamele edilirse, ilerleme kaydedileceğinden emin olabilirsiniz:
“Aslında, bir çözgü tahriki için gerekli olan, uzay zamanını dilediği zaman ve küçük bir nesne veya gemi gibi yerel bir şekilde genişletmenin ve daraltmanın bir yoludur. EM alanları veya kütle şeklinde çok yüksek enerji yoğunluklarının uzay-zamana bağlı eğriliğe neden olabileceğini kesin olarak biliyoruz. Bununla birlikte, mevcut sorun analizimizle bunu yapmak çok büyük miktarlarda. ”
“Ters çevrildiğinde, teknik alanlar ekipmanı ve işlemi mümkün olduğunca iyileştirmeye çalışmalı ve bu yüksek enerji yoğunluklarını daha makul hale getirmelidir. Etkinin bir laboratuvar ölçeğinde tekrarlanabilmesi için, yerçekiminin nasıl çalıştığı hakkında daha derin bir anlayışa yol açacağı ve henüz keşfedilmemiş bazı teorilere veya boşluklara kapı açabileceğine inanıyorum. Özetlemek gerekirse, en büyük engel enerjidir ve bununla birlikte teknolojik engeller, daha büyük EM alanlarına, daha hassas ekipmanlara vb.“
Bir çözgü kabarcığı oluşturmak için gereken pozitif ve negatif enerjinin miktarı Alcubierre’in konseptiyle ilişkili en büyük zorluk olmaya devam ediyor. Şu anda, bilim adamları, balonu üretmek için gereken negatif enerji yoğunluğunu korumanın tek yolunun egzotik madde yoluyla olduğuna inanmaktadır. Bilim adamları ayrıca toplam enerji ihtiyacının Jüpiter'in kütlesine eşdeğer olacağını tahmin ediyorlar.
Bununla birlikte, bu, önceki Evren'e eşit bir enerji kütlesi alacağını iddia eden daha önceki enerji tahminlerinden önemli bir düşüşü temsil eder. Bununla birlikte, Jüpiter kütleli bir miktar egzotik madde hala yasak olarak büyüktür. Bu bakımdan, enerji gereksinimlerini daha gerçekçi bir şeye indirgemek için hala önemli ilerlemeler kaydedilmelidir.
Agnew, bunu yapmanın tek öngörülebilir yolunun kuantum fiziği, kuantum mekaniği ve metamalzeme alanındaki ilerlemelerden geçmesi olduğunu söylüyor. İşlerin teknik yönüne gelince, süperiletkenlerin, interferometrelerin ve manyetik jeneratörlerin oluşturulmasında daha fazla ilerleme kaydedilmesi gerekecektir. Ve elbette, “dışarıda” olduğu düşünülen kavramlar söz konusu olduğunda her zaman bir meydan okuma olan fonlama sorunu var.
Ancak Agnew'in belirttiği gibi, bu aşılmaz bir meydan okuma değildir. Şimdiye kadar kaydedilen ilerlemeler göz önüne alındığında,
“Teori şimdiye kadar peşinden gitmeye değer olduğunu ortaya koydu ve meşru olduğuna dair kanıt sunmak artık eskisinden daha kolay. Kaynak tahsisi gerekçeleri açısından, Güneş Sistemimizin ötesinde, galaksimizin ötesinde bile keşfetme yeteneğinin insanlık için büyük bir sıçrama olacağını görmek zor değildir. Ve araştırmanın sınırlarını zorlamaktan kaynaklanan teknolojideki büyüme kesinlikle faydalı olacaktır. ”
Aviyonikler, nükleer araştırmalar, uzay araştırmaları, elektrikli arabalar ve yeniden kullanılabilir roket güçlendiriciler gibi Alcubierre Warp Drive da yokuş yukarı savaşmak zorunda kalacak kavramlardan biri gibi görünüyor. Ancak bu diğer tarihsel durumlar herhangi bir gösterge ise, sonunda geri dönüşü olmayan bir noktadan geçebilir ve aniden tamamen mümkün görünebilir!
Ve dış gezegenlerle (astronomi için başka bir patlayıcı alan) gittikçe artan meşguliyetimiz göz önüne alındığında, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenleri aramak için yakındaki yıldızlara misyon göndermeyi umdukları insan sıkıntısı yok. Yukarıda bahsedilen örneklerin gösterdiği gibi, bazen, topun yuvarlanması için gereken tek şey iyi bir itme…
Üstteki resim - “IXS Yıldız Gemisi ”. Kredi ve ©: Mark Rademaker (2016)
