In 1994, natuurkundige Miguel Alcubierre voorgestelde een radicale technologie die sneller dan licht reizen mogelijk zou maken: de warp rijden, een hypothetische manier om de ultieme snelheidslimiet van het universum te omzeilen door het weefsel van de werkelijkheid te buigen.

Het was een intrigerend idee, zelfs NASA was dat onderzoeken het in het Eagleworks-laboratorium, maar het voorstel van Alcubierre bevatte problemen die onoverkomelijk leken. Nu een recente papier door de in de VS gevestigde natuurkundigen Alexey Bobrick en Gianni Martire heeft veel van deze problemen opgelost gegenereerde a lot of gezoem.

Maar hoewel Bobrick en Martire erin zijn geslaagd de warptechnologie substantieel te demystificeren, suggereert hun werk feitelijk dat reizen sneller dan het licht buiten bereik zal blijven voor wezens zoals wij, althans voorlopig.

Er is echter een lichtpuntje: warptechnologie kan daarbuiten nog radicale toepassingen hebben ruimtereis.

Over het hele universum?

Het verhaal van warpdrives begint met de bekroning van Einstein: de algemene relativiteitstheorie. De vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie geven de manier weer waarop de ruimtetijd – het weefsel van de werkelijkheid – buigt als reactie op de aanwezigheid van materie en energie, wat op zijn beurt verklaart hoe materie en energie bewegen.

De algemene relativiteitstheorie legt twee beperkingen op aan interstellaire reizen. Ten eerste kan niets sneller worden versneld dan de snelheid van het licht (ongeveer 300,000 kilometer per seconde). Zelfs als we met deze duizelingwekkende snelheid reizen, zou het nog steeds vier jaar duren voordat we bij Proxima Centauri aankomen, de dichtstbijzijnde ster bij onze zon.

Ten tweede zou de klok op een ruimteschip dat dicht bij de lichtsnelheid reist, vertragen ten opzichte van een klok op aarde (dit staat bekend als tijddilatatie). Uitgaande van een constante versnelling, maakt dit het mogelijk om naar de sterren te reizen. Je kunt binnen je leven een verre ster bereiken die zich op 150 lichtjaar afstand bevindt. De valkuil is echter dat bij terugkeer meer dan 300 jaar op aarde zullen zijn verstreken.

Een nieuwe hoop

Hier kwam Alcubierre in beeld. Hij betoogde dat de wiskunde van de algemene relativiteitstheorie ‘warp-bubbels’ mogelijk maakte – gebieden waar materie en energie zo waren gerangschikt dat de ruimtetijd vóór de bel werd gebogen en deze in een bepaalde richting naar achteren uitbreidde. manier waardoor een ‘plat’ gebied in de bel sneller kon reizen dan het licht.

Om een ​​idee te krijgen van wat ‘plat’ in deze context betekent, moet je er rekening mee houden dat ruimtetijd een soort rubberen mat is. De mat buigt mee in de aanwezigheid van materie en energie (denk aan het leggen van een bowlingbal op de mat). Zwaartekracht is niets meer dan de neiging van objecten om in de deuken te rollen die zijn gemaakt door zaken als sterren en planeten. Een vlak gebied is als een deel van de mat waar niets op ligt.

Een dergelijke rit zou ook de ongemakkelijke gevolgen van tijddilatatie vermijden. Je zou potentieel een rondreis door de ruimte kunnen maken en toch thuis begroet kunnen worden door je naasten.

Een ruimtetijd-eigenaardigheid

Hoe werkt het apparaat van Alcubierre? Hier berust de discussie vaak op analogieën, omdat de wiskunde zo complex is.

Stel je een vloerkleed voor met een kopje erop. Je ligt op het vloerkleed en je wilt bij de beker komen. Je kunt over het vloerkleed bewegen of het vloerkleed naar je toe trekken. De warpdrive is alsof je aan de ruimtetijd trekt om je bestemming dichterbij te brengen.

Maar analogieën hebben hun grenzen: een warpdrive sleept je bestemming niet echt naar je toe. Het trekt de ruimtetijd samen om je pad korter te maken. Er zit gewoon minder vloerbedekking tussen jou en de beker als je de aandrijving aanzet.

De suggestie van Alcubierre is weliswaar wiskundig rigoureus, maar is op intuïtief niveau moeilijk te begrijpen. Het werk van Bobrick en Martire zal daar verandering in brengen.

Bloopers van ruimteschepen

Bobrick en Martire laten zien dat elke warpaandrijving een omhulsel van materiaal moet zijn dat voortdurend in beweging is en een vlak gebied van ruimtetijd omsluit. De energie van de schaal wijzigt de eigenschappen van het ruimtetijdgebied erin.

Dit klinkt misschien niet als een echte ontdekking, maar tot nu toe was het fysiek gezien onduidelijk wat warp-drives zouden kunnen zijn. Hun werk vertelt ons dat een warpaandrijving, enigszins verrassend, op een auto lijkt. Een auto is ook een omhulsel van energie (in de vorm van materie) die een vlak gebied van ruimtetijd omsluit. Het verschil is dat je door in een auto te stappen niet sneller ouder wordt. Dat is echter precies wat een warpdrive zou kunnen doen.

Met behulp van hun eenvoudige beschrijving demonstreren Bobrick en Martire een methode om de algemene relativiteitsvergelijkingen van Einstein te gebruiken om ruimtetijden te vinden die rangschikkingen van materie en energie mogelijk maken die als warpbellen zouden kunnen fungeren. Dit geeft ons een wiskundige sleutel voor het vinden en classificeren van warptechnologieën.

Hun werk slaagt erin een van de kernproblemen van warpdrives aan te pakken. Om de vergelijkingen in evenwicht te brengen, werkt het apparaat van Alcubierre op ‘negatieve energie’ – maar we moeten nog een levensvatbare bron van negatieve energie in de echte wereld ontdekken.

Erger nog, de negatieve energiebehoefte van het apparaat van Alcubierre is enorm. Volgens sommige schattingen zou de volledige energie in het bekende universum nodig zijn (hoewel later werk dit aantal iets naar beneden brengt).

Bobrick en Martire laten zien dat een warp-drive gemaakt kan worden van positieve energie (dwz “normale” energie) of van een mengsel van negatieve en positieve energie. Dat gezegd hebbende, zou de energiebehoefte nog steeds enorm zijn.

Als Bobrick en Martire gelijk hebben, is een warpdrive net als elk ander object in beweging. Het zou immers onderworpen zijn aan de universele snelheidslimiet die wordt opgelegd door de algemene relativiteitstheorie, en er zou een soort conventioneel voortstuwingssysteem nodig zijn om het te laten versnellen.

Het nieuws wordt nog erger. Veel soorten warpdrive kunnen de ruimtetijd binnenin slechts op een bepaalde manier wijzigen: door de klok van de passagier te vertragen op precies de manier die een reis naar de diepe ruimte tot een probleem maakt.

Bobrick en Martire laten zien dat sommige warpdrives sneller kunnen reizen dan het licht, maar alleen als ze gemaakt zijn en al met die snelheid reizen – wat geen enkele hulp is voor een gewoon mens die hoopt op een beetje interstellair toerisme.

Het eindspel

Vergeet niet dat een warpdrive het gebied van de vlakke ruimtetijd die het omsluit, kan wijzigen. Het kan met name een klok in de schijf versnellen of vertragen.

Bedenk eens wat het zou betekenen om zo’n object beschikbaar te hebben. Wil je iemand met een terminale ziekte in de ijskast zetten? Steek ze in een warpdrive en vertraag hun klok. Vanuit hun perspectief zullen er een paar jaar verstrijken, terwijl er op aarde honderd jaar zullen verstrijken – tijd genoeg om een ​​geneesmiddel te vinden.

Wilt u uw gewassen 's nachts laten groeien? Steek ze in een warpdrive en versnel de klok. Er gaan een paar dagen voorbij voor jou, en een paar weken voor je zaailingen.

Er zijn zelfs nog exotischere mogelijkheden: door de ruimtetijd in een schijf te roteren, kan men mogelijk een batterij produceren die grote hoeveelheden energie kan bevatten. energie-niveau.

Sneller dan licht reizen blijft een verre droom. Maar warptechnologie zou op zichzelf revolutionair zijn.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: Matthew Schwartz / Unsplash

Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://singularityhub.com/2021/04/18/new-warp-drive-research-dashes-faster-than-light-travel-dreams-but-reveals-stranger-possibilities/