Novo istraživanje warp pogona otkriva dosad nepoznate mogućnosti

1994. fizičar Miguel Alcubierre predložio je radikalnu tehnologiju koja će omogućiti putovanje brže od svjetlosti: warp pogon, hipotetički način zaobilaženja krajnje ograničene brzine svemira savijanjem tkanine stvarnosti…

Bila je to intrigantna ideja – koju je čak i NASA istraživala u laboratoriju Eagleworks – ali Alcubierreov prijedlog sadržavao je probleme koji su se činili nepremostivima. Nedavni članak američkih fizičara Alexeya Bobricka i Giannija Martirea riješio je mnoge od tih problema.

No dok su Bobrick i Martire uspjeli u značajnoj mjeri demistificirati warp tehnologiju, njihov rad zapravo sugerira da će putovanja brže od svjetlosti, barem zasad, biti nedostižna za bića poput nas. Međutim, warp tehnologija može imati radikalne primjene i izvan svemirskih putovanja.

Savijanje tkiva stvarnosti

Priča o warp pogonima započinje Einsteinovim krunskim postignućem: generalnom relativnošću. Jednadžbe opće relativnosti bilježe način na koji se prostor vrijeme – samo tkivo stvarnosti – savija kao odgovor na prisutnost materije i energije što objašnjava kako se tvar i energija kreću.

Ipak, opća relativnost postavlja dva ograničenja za međuzvjezdana putovanja.

Prvo, ništa se ne može ubrzati preko brzine svjetlosti (oko 300 000 km u sekundi). Čak i da putujemo ovom vrtoglavom brzinom, trebale bi nam četiri godine da stignemo do Proxime Centauri, najbliže zvijezde našem Suncu.

Drugo, sat na svemirskom brodu koji putuje blizu brzine svjetlosti usporio bi se u odnosu na sat na Zemlji (to je poznato kao vremensko širenje). Pod pretpostavkom konstantnog stanja ubrzanja, to omogućava putovanje među zvijezdama. Čovjek može tijekom svog života doći do zvijezde koja je udaljena 150 svjetlosnih godina. Caka je, međutim u tome što će po povratku na Zemlji proći više od 300 godina.

Warp mjehurići

Ovdje se pojavio Alcubierre. Tvrdio je da matematika opće relativnosti dopušta “warp mjehuriće” – područja u kojima su materija i energija raspoređeni na takav način da savijaju prostor-vrijeme ispred mjehura i šire ga na stražnju stranu, način koji je omogućio da “ravno” područje unutar mjehura putuje brže od svjetlosti.

Gravitacija nije ništa drugo nego tendencija da se predmeti uvale u udubljenja koje stvaraju objekti poput zvijezda i planeta. Warp pogon izbjegao bi neugodne posljedice vremenske dilatacije. Potencijalno bi se moglo putovati čak i u duboki svemir.

Prostor-vremenski ‘trikovi’

Kako djeluje Alcubierreov uređaj? Ovdje se rasprava često oslanja na analogije, jer je matematika jako složena. Zamislite sag na kojem je šalica. Vi želite doći do šalice. Možete krenuti preko saga ili ga povući prema sebi. Warp pogon je poput navlačenja prostora kako bi se približilo odredište.

Ali analogije imaju svoja ograničenja: warp pogon zapravo ne vuče vaše odredište prema vama. On sužava prostor-vrijeme kako bi vam put bio kraći. Jednostavno je manje ‘saga’ između vas i šalice kada uključite pogon.

Alcubierreov prijedlog, iako je matematički rigorozan, teško je razumjeti na intuitivnoj razini. Djelo Bobricka i Martire namjerava sve to promijeniti.

Prostor-vremenski warp ‘auto’

Bobrick i Martire smatraju da svaki warp pogon mora biti ljuska materijala u stanju konstantnog kretanja, obuhvačajući ‘ravno’ područje prostora-vremena. Energija ljuske mijenja svojstva prostorno-vremenskog područja unutar nje.

To možda ne zvuči kao veliko otkriće, ali do sada nije bilo jasno što bi warp pogoni mogli biti, fizički gledano. Njihov rad govori nam da je warp pogon, pomalo iznenađujuće, poput automobila. Automobil je također ljuska energije (u obliku materije) koja zatvara ravno područje prostora-vremena. Razlika je u tome što vam ulazak u automobil ne čini starenje bržim. To je, međutim, vrsta pojave koju bi vam warp pogon mogao učiniti.

Koristeći njihovo jednostavno objašnjenje, Bobrick i Martire demonstriraju metodu korištenja Einsteinovih općih jednadžbi relativnosti za pronalaženje prostor-vremena koja omogućuju raspored tvari i energije koji bi djelovali kao warp mjehuri. To nam daje matematički ključ za pronalaženje i klasificiranje warp tehnologija.

Njihov rad uspijeva riješiti jedan od glavnih problema warp pogona. Da bi se jednadžbe uravnotežile, Alcubierreov uređaj radi na bazi “negativne energije” – ali tek trebamo otkriti koji je održivi izvor negativne energije u stvarnom svijetu.

Negativno-energetski zahtjevi Alcubierreova uređaja, ogromni su. Prema nekim procjenama, bila bi potrebna cijela energija poznatog svemira (iako kasniji rad malo smanjuje taj broj).

Brži od svjetlosti ?

Bobrick i Martire tvrde da se warp pogon može stvoriti i od pozitivne energije (tj. ‘normalne’ energije) ili od mješavine negativne i pozitivne energije. Usprkos tome, energetski zahtjevi i dalje bi bili ogromni.

Ako su Bobrick i Martire u pravu, tada bi warp pogon bio poput bilo kojeg drugog objekta u pokretu. Podvrgavao bi se univerzalnom ograničenju brzine koje nameće opća relativnost a trebala bi mu neka vrsta konvencionalnog pogonskog sustava da bi se ubrzao.

No stvari se kompliciraju. Mnoge vrste warp pogona mogu samo na određeni način izmijeniti svemirsko vrijeme u sebi: usporavanjem sata putnika točno na način na koji stvara problem pri putovanju u duboki svemir.

Bobrick i Martire ipak dokazuju da bi neki warp pogoni mogli putovati brže od svjetlosti ali samo ako su stvoreni pri toj brzini – što nimalo ne pomaže običnom čovjeku koji se nada međuzvjezdanom turizmu.

Zaključak

Imajte na umu da warp pogon može modificirati područje ‘ravnog’ prostora-vremena koje zatvara. Može ubrzati ili usporiti sat unutar pogona. Razmislite što bi značilo imati takav objekt na raspolaganju. Želite nekoga s terminalnom bolešću ‘zalediti’? Stavite ih u warp pogon i usporite njihov sat. Iz njihove perspektive proći će nekoliko godina, dok će na Zemlji proći stotinu godina – dovoljno vremena da se pronađe lijek.

Želite li uzgajati svoje usjeve preko noći? Stavite ih u warp pogon i ubrzajte sat. Za vas će proći nekoliko dana a za vaše sadnice nekoliko tjedana. Postoje još egzotičnije mogućnosti: okretanjem prostora-vremena unutar pogona, može se stvoriti baterija sposobna za držanje ogromne količine energije.

U svakom slučaju, putovanje brže od svjetlosti ostaje daleki san, no warp tehnologija bila bi stvarno revolucionarna.

Kosmos