Podróżowanie z prędkością światła: kiedy science fiction rzuca wyzwanie naukowcom

„Teraz, jeśli dodamy ładunek, który wytworzyłby energię elektryczną oprócz energii grawitacyjnej, umożliwiłoby to obejście tego problemu i odejście od tego problemu. [de l’autre côté du trou de ver]. Jak gigantyczny magnes zostaniemy przyciągnięci do bieguna północnego, a następnie natkniemy się na biegun południowy. Kiedy to zrobisz, nie możesz wrócić w drugą stronę. W kontekście narracji z drogi powrotnej ten początkowy skrót z pewnością umożliwiłby szybkie przemieszczanie się, ale zmusiłby nas do wędrówki po uniwersum z powrotem do punktu wyjścia. „To tak, jakbyś szedł na skróty do kościoła, ale żeby wrócić do domu, trzeba było spacerować po wiosce” Portret Marie-Christine Angonen.

Aby móc podróżować tam i z powrotem przez tunel czasoprzestrzenny, jak w Międzygwiezdny, będziemy potrzebować energii, której gęstość jest słabsza niż próżnia, masy, która może nas pchnąć w stronę białej dziury, gdy się do niej zbliżymy. „W tym celu musimy mieć gdzieś ujemną masę”, zauważa Marie-Christine Angonen. „Byłaby to antygrawitacja, miejsce, z którego jesteśmy odrzucani, a nie przyciągani. Antygrawitacja jest bardzo obecna w science fiction, ale w życiu codziennym nigdy nie została ujawniona, nawet w energiach próżni”.

Pojęcia, które są trudne do wyjaśnienia przez początkujących, mogą być fanem science fiction. To jest powód opracowania narracyjnego uzasadnienia hiperprzestrzeni. Statki pilotowane przez fikcyjne postacie przelatują między końcami tunelu czasoprzestrzennego z prędkością większą niż prędkość światła, co usprawiedliwia szybki ruch, który nie opóźnia fabuły. Zauważ, że hiperprzestrzeń w science fiction zapożycza tylko pewne terminy z nauki, ale nie odpowiada żadnej teorii naukowej.

Skala deformacji i cubiere

W 1994 roku meksykański fizyk Miguel Alcubierre opracował teoretyczną metodę ruchu hiperluminescencyjnego, która nie narusza fizycznej zasady, że nic nie może poruszać się szybciej niż prędkość światła w próżni. Skala Alcubierre’a, teoretycznie zgodna ze szczególną teorią względności, przewiduje możliwość zakrzywiania czasoprzestrzeni. Sam statek kosmiczny nie porusza się szybciej niż światło, ale tkwi w „bańce”, która pozwala mu przemieszczać się z punktu A do punktu B szybciej niż światło. Wspomniana bańka polega z jednej strony na rozszerzeniu przestrzeni za naczyniem, a z drugiej na skróceniu przestrzeni przed naczyniem.

Tylko tutaj, jeśli ta teoria jest szanowana prawdopodobnie Prawa fizyki, a tym samym zakrzywienie czasoprzestrzeni, aby podróżować szybciej niż światło, wymagają energii, która jest mniej gęsta niż próżnia. Jednak zasada masy ujemnej, którą wyobrażał sobie Einstein, pozostaje do dziś tylko niezweryfikowaną i trudną do zweryfikowania hipotezą.

„Problem polega na tym, że cząstka poruszająca się szybciej niż światło zawsze pozostanie szybsza niż światło, ponieważ spowolnienie jej wymaga nieskończonej energii” – mówi Marie-Christine Angonen. I odwrotnie, doprowadzenie masywnego obiektu do prędkości światła wymaga nieskończonej energii. I to nie jest teoretyczna nieskończoność, udowodniło to doświadczenie. Z tego powodu w akceleratorach cząstek nie wysyła się sześcianów materii, a raczej pojedynczą cząsteczkę, ponieważ potrzebna jest już ogromna ilość energii, aby być po prostu względną. »

Teoretycznie możliwe jest, że bąbelki w czasoprzestrzeni poruszają się z prędkością światła, a nawet szybciej niż światło. Ale głównym problemem jest umieszczenie statku w jednej z tych baniek. „Musielibyśmy zatrzymać bańkę i sprawić, by poruszała się z prędkością mniejszą niż prędkość światła, co nie jest możliwe. Technicznie rzecz biorąc, nie ma fizycznego sposobu na przekroczenie tej bariery dla prędkości światła” – wspiera Marie-Christine Angonen.

Ale jeśli uznamy, że plik Silniki zniekształcające – Scenarzyści od dawna snuli teorię Star Trek – Nie da się go rozwinąć z powodu silnego zapotrzebowania na negatywną energię, czy może to być fantazja? niekoniecznie. Badania międzynarodowej grupy naukowców dotyczące innych klas „napędów warp” zostały opublikowane w 2021 roku w czasopiśmie Grawitacja klasyczna i kwantowa.

Naukowcy z tej grupy, zwanej Fizyką Stosowaną, przyjrzeli się teoretycznemu „silnikowi zniekształcającemu”, który nie wymaga ujemnej masy. Mówią, że aby było to fizycznie możliwe, statek musi wyglądać jak tarcza, płaska z przodu iz tyłu. Ich demonstracje, choć niekompletne, mają tę zaletę, że pokazują, że z matematycznego punktu widzenia można zbudować napęd warp.

Skala Alcubierre’a była pomysłem nierealistycznym i z różnych powodów całkowicie niemożliwym do zaimplementowania w codziennej fizyce. […] Naukowcy ci wykazali, że skala Alcubierre’a jest jednym z wielu rozwiązań, że tak powiem, łatwym do wdrożenia. To ciekawe, ale to nie znaczy, że jest to możliwe” – podkreśla Marie-Christine Angonen – „Jeśli weźmiemy pod uwagę fluktuacje próżni, tego typu eksperymenty istniałyby tylko w kwantowej teorii czasoprzestrzeni z bardzo małymi energiami, a zatem bardzo małe cząsteczki. Statek kosmiczny poruszający się z prędkością światła jest obecnie całkowicie nierealny. »

Chociaż naukowcy interesują się tymi kwestiami od wielu lat, ultra-świetlna podróż powinna pozostać na długo prerogatywą autorów science fiction.