Για δεκαετίες, ονειρευόμασταν να επισκεφτούμε άλλα αστρικά συστήματα. Υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα – είναι τόσο μακριά, με τις συμβατικές διαστημικές πτήσεις θα χρειαστούν δεκάδες χιλιάδες χρόνια για να φτάσουμε ακόμη και στο πιο κοντινό.
Ωστόσο, οι φυσικοί δεν είναι το είδος των ανθρώπων που τα παρατάνε εύκολα. Δώστε τους ένα αδύνατο όνειρο και θα σας δώσουν έναν απίστευτο, υποθετικό τρόπο να το κάνετε πραγματικότητα. Μπορεί.
Σε μια μελέτη του 2021 από τον φυσικό Erik Lentz από το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν στη Γερμανία, μπορεί να έχουμε μια βιώσιμη λύση στο δίλημμα, και αυτή θα μπορούσε να αποδειχθεί πιο εφικτή από άλλες επίδοξες μηχανές στημονιού (warp drives).
Αυτός είναι ένας τομέας που προσελκύει πολλές φωτεινές ιδέες, καθεμία από τις οποίες προσφέρει μια διαφορετική προσέγγιση για την επίλυση του παζλ του ταχύτερου ταξιδιού από το φως: την επίτευξη ενός μέσου αποστολής κάτι στο διάστημα με υπέροχες ταχύτητες.
Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα προβλήματα με αυτήν την έννοια. Μέσα στη συμβατική φυσική, σύμφωνα με τις θεωρίες της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, δεν υπάρχει πραγματικός τρόπος να φτάσουμε ή να υπερβούμε την ταχύτητα του φωτός, κάτι που θα χρειαζόμασταν για οποιοδήποτε ταξίδι μετρημένο σε έτη φωτός.
Ωστόσο, αυτό δεν εμπόδισε τους φυσικούς να προσπαθήσουν να σπάσουν αυτό το παγκόσμιο όριο ταχύτητας.
Ενώ η ώθηση της ύλης πέρα από την ταχύτητα του φωτός θα είναι πάντα ένα μεγάλο όχι, ο ίδιος ο χωροχρόνος δεν έχει τέτοιο κανόνα. Στην πραγματικότητα, τα μακρινά σημεία του Σύμπαντος απλώνονται ήδη πιο γρήγορα από ό,τι το φως του θα μπορούσε ποτέ να ελπίζει να ταιριάξει.
Για να λυγίσουμε μια μικρή φυσαλίδα του χώρου με παρόμοιο τρόπο για μεταφορικούς σκοπούς, θα χρειαστεί να λύσουμε τις εξισώσεις της σχετικότητας για να δημιουργήσουμε μια πυκνότητα ενέργειας μικρότερη από το κενό του χώρου. Ενώ αυτού του είδους η αρνητική ενέργεια συμβαίνει σε κβαντική κλίμακα, η συσσώρευση αρκετής ποσότητας με τη μορφή «αρνητικής μάζας» εξακολουθεί να είναι ένα βασίλειο για την εξωτική φυσική.
Εκτός από τη διευκόλυνση άλλων ειδών αφηρημένων δυνατοτήτων, όπως οι σκουληκότρυπες και τα ταξίδια στο χρόνο, η αρνητική ενέργεια θα μπορούσε να βοηθήσει στην τροφοδοσία αυτού που είναι γνωστό ως κίνηση στημονιού Alcubierre.
Αυτή η ιδέα θα έκανε χρήση αρχών αρνητικής ενέργειας για να παραμορφώσει το διάστημα γύρω από ένα υποθετικό διαστημόπλοιο, επιτρέποντάς του να ταξιδεύει αποτελεσματικά ταχύτερα από το φως χωρίς να αμφισβητεί τους παραδοσιακούς φυσικούς νόμους, εκτός από τους λόγους που εξηγούνται παραπάνω, δεν μπορούμε να ελπίζουμε ότι θα παρέχουμε ένα τόσο φανταστικό καύσιμο πηγή για αρχή.
Αλλά τι θα γινόταν αν ήταν δυνατό να επιτύχουμε με κάποιο τρόπο ένα ταχύτερο από το φως ταξίδι που κρατά την πίστη στη σχετικότητα του Αϊνστάιν χωρίς να απαιτείται κάποιο είδος εξωτικής φυσικής που οι φυσικοί δεν έχουν δει ποτέ;
Στην πρόσφατη εργασία, ο Lentz προτείνει έναν τέτοιο τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαμε να το κάνουμε αυτό, χάρη σε αυτό που αποκαλεί μια νέα κατηγορία υπερ-γρήγορων σολιτονίων – ένα είδος κύματος που διατηρεί το σχήμα και την ενέργειά του ενώ κινείται με σταθερή ταχύτητα (και σε αυτή την περίπτωση, ταχύτητα μεγαλύτερη από το φως).
Σύμφωνα με τους θεωρητικούς υπολογισμούς του Lentz, αυτές οι υπερ-γρήγορες λύσεις σολιτονίου μπορούν να υπάρχουν στη γενική σχετικότητα και προέρχονται καθαρά από πυκνότητες θετικής ενέργειας, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να ληφθούν υπόψη εξωτικές πηγές αρνητικής πυκνότητας ενέργειας που δεν έχουν ακόμη επαληθευτεί.
Με επαρκή ενέργεια, οι διαμορφώσεις αυτών των σολιτονίων θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως «φυσαλίδες στημονιού», ικανές για υπερφωτεινή κίνηση και θεωρητικά επιτρέποντας σε ένα αντικείμενο να περάσει μέσα από το χωροχρόνο ενώ προστατεύεται από ακραίες παλιρροϊκές δυνάμεις.
Είναι ένα εντυπωσιακό κατόρθωμα της θεωρητικής γυμναστικής, αν και η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται σημαίνει ότι αυτή η κίνηση στημόνι είναι μόνο μια υποθετική δυνατότητα προς το παρόν.
«Η ενέργεια που απαιτείται για αυτή την κίνηση που ταξιδεύει με ταχύτητα φωτός που περιλαμβάνει ένα διαστημόπλοιο ακτίνας 100 μέτρων είναι της τάξης των εκατοντάδων φορές της μάζας του πλανήτη Δία», είπε ο Λεντς τον Μάρτιο του περασμένου έτους.
«Η εξοικονόμηση ενέργειας θα πρέπει να είναι δραστική, περίπου 30 τάξεων μεγέθους για να είναι στην περιοχή των σύγχρονων πυρηνικών αντιδραστήρων σχάσης».
Ενώ η μελέτη του Lentz υποστήριξε ότι ήταν η πρώτη γνωστή λύση του είδους της, η εργασία του έφτασε σχεδόν ακριβώς την ίδια στιγμή με μια άλλη πρόσφατη ανάλυση, που δημοσιεύθηκε επίσης τον Μάρτιο του 2021, η οποία πρότεινε ένα εναλλακτικό μοντέλο για μια φυσικά πιθανή κίνηση στημόνι που δεν απαιτεί αρνητική ενέργεια για να λειτουργήσει.
Και οι δύο ομάδες ήρθαν σε επαφή, είπε ο Lentz εκείνη την εποχή, και ο ερευνητής σκόπευε να μοιραστεί περαιτέρω τα δεδομένα του, ώστε άλλοι επιστήμονες να μπορούν να εξερευνήσουν τα μοντέλα του. Ο Λεντς συνέχισε να παρουσιάζει τα ευρήματά του στο κοινό μέσω μιας ζωντανής ροής στο YouTube.
Υπάρχουν ακόμη πολλοί γρίφοι προς επίλυση, αλλά η ελεύθερη ροή αυτών των ιδεών παραμένει η καλύτερη ελπίδα μας να έχουμε ποτέ την ευκαιρία να επισκεφτούμε αυτά τα μακρινά, αστραφτερά αστέρια.
“Αυτή η εργασία έχει μετακινήσει το πρόβλημα του ταχύτερου από το φως ταξιδιού ένα βήμα μακριά από τη θεωρητική έρευνα στη θεμελιώδη φυσική και πιο κοντά στη μηχανική”, είπε ο Lentz.
“Το επόμενο βήμα είναι να καταλάβουμε πώς να μειώσουμε την αστρονομική ποσότητα ενέργειας που απαιτείται εντός του εύρους των σημερινών τεχνολογιών, όπως ένα μεγάλο σύγχρονο εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής πυρηνικής σχάσης. Τότε μπορούμε να μιλήσουμε για την κατασκευή των πρώτων πρωτοτύπων.”
Πηγή: sciandnature.com
