Η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας θέτει ένα όριο ταχύτητας σε όλη την ύλη του σύμπαντος, δημιουργώντας ένα «φράγμα» που λέει ότι τίποτε δεν ξεπερνά την ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό "Classical and Quantum Gravity", μια ομάδα επιστημόνων, εφευρετών και μηχανικών ισχυρίζεται ότι ανακάλυψε το πρώτο μαθηματικό μοντέλο για φυσική κίνηση στρέβλωσης (Warp Drive), που υπόσχεται να... παρακάμψει το φράγμα αυτό!
Όπως θα γνωρίζετε ίσως, η κίνηση στρέβλωσης προέρχεται από την Επιστημονική Φαντασία (την ακούσαμε πρώτη φορά στο Star Trek). Πριν απορρίψετε την ιδέα όμως σκεφτείτε ότι πολλοί φυσικοί, μηχανικοί και επιστήμονες εμπνεύστηκαν από τις τεχνολογίες που απεικονίζονται στη λογοτεχνία και στις ταινίες επιστημονικής φαντασίας. Όχι μόνο η ταχύτητα στρέβλωσης, αλλά και η τηλεμεταφορά από τοποθεσία σε τοποθεσία, τα ταξίδια στο χρόνο και άλλες φανταστικές ιδέες σχετικά με το τι μπορεί να κάνει η επιστήμη, αποτελούν απόδειξη της ανθρώπινης ικανότητας να φανταστεί ένα πιο προηγμένο μέλλον.
Βέβαια, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί διαπιστώνουν τις περισσότερες φορές ότι αυτές οι τεχνολογίες δεν είναι πραγματικές. Ωστόσο, η κίνηση στρέβλωσης δεν είναι εντελώς φανταστική ιδέα. Αντίθετα, ίσως είναι από τις πιο "ρεαλιστικές" ιδέες που έχουν παρουσιαστεί στις ταινίες επιστημονικές φανταστικές όπως το "Star Trek". Δείτε γιατί.
Η θεωρία του Alcubierre Warp Drive
Τι είναι το warp drive; Με απλά λόγια, πρόκειται για ένα υποθετικό είδος πρόωσης που επιτρέπει στο διαστημικό σκάφος να ταξιδεύει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός (FTL), στρεβλώνοντας, ή αν θέλετε παραμορφώνοντας, τον ιστό του χωροχρόνου γύρω του.
Αυτή η ιδέα ακούγεται τρελή. Όμως η μάζα κάνει ακριβώς το ίδιο πράγμα, και όταν μαζεύεται αρκετή σε ένα μέρος, αυτό ονομάζεται βαρύτητα. Επομένως, αν μπορούσαμε με κάποιον τρόπο να "λυγίσουμε" ή να παραμορφώσουμε το υφάδι του χωροχρόνου με τον σωστό τρόπο, συστέλλοντας το μπροστά από ένα σκάφος και επεκτείνοντας τον χωροχρόνο πίσω από αυτό, θα μπορούσαμε να κινηθούμε γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός.
Αυτή είναι η βάση της θεωρίας του Alcubierre Warp Drive, που έχει προτείνει ο θεωρητικός φυσικός Miguel Alcubierre. Δυστυχώς, αυτό το είδος κίνησης απαιτεί α) τεράστιες ποσότητες ενέργειας, και μάλιστα αρνητικής ενέργειας που φυσικά δεν υπάρχει, β) πάρα πολύ μάζα και γ) έχει θέματα με τις ταχύτητες πάνω από την ταχύτητα του φωτός. Και αυτά είναι μερικά μόνο από τα προβλήματα εντόπισαν όσοι επιστήμονες μελέτησαν την πρόταση του Alcubierre.
Τι προτείνει η νέα μελέτη
Σύμφωνα με τη νέα μελέτη με τίτλο "Introducing Physical Warp Drives", το μοντέλο για φυσική κίνηση στρέβλωσης που προτείνουν οι ερευνητές παρακάμπτει αυτά τα προβλήματα καθώς δεν ξεπερνά το φράγμα της ταχύτητας του φωτός και δεν απαιτεί αρνητική ενέργεια.
"Πολλοί επιστήμονες γνωρίζουν το Alcubierre Drive αλλά πιστεύουν ότι η κίνηση στρέβλωσης είναι μη εφικτή λόγω της ανάγκης για αρνητική ενέργεια. Αυτό, δεν είναι πλέον σωστό", λέει ο Alexey Bobrick, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Lund και συγγραφέας της μελέτης.
"Πήγαμε σε διαφορετική κατεύθυνση από τη NASA και άλλους ερευνητές και η δική μας έρευνα έδειξε ότι υπάρχουν στην πραγματικότητα πολλές άλλες κατηγορίες warp κινήσεων στη Γενική Σχετικότητα. Συγκεκριμένα, έχουμε διαμορφώσει νέες κατηγορίες λύσεων κίνησης που δεν απαιτούν αρνητική ενέργεια και, ως εκ τούτου, γίνονται φυσικές", εξηγεί.
“Δεν μπορούμε να σπάσουμε το φράγμα της ταχύτητας του φωτός, αλλά δεν το χρειαζόμαστε πια για να μπορέσουμε να πάμε σε άλλα αστέρια," λέει από την πλευρά του ο Gianni Martire, που είναι ο δεύτερος συγγραφέας της μελέτης.
Ας τα πάρουμε από την αρχή. Η Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν υποστηρίζει (και δεν υπάρχει ούτε μία ένδειξη ότι κάνει λάθος) ότι ένα αντικείμενο που κινείται με ταχύτητα κάτω από την ταχύτητα του φωτός δεν μπορεί να επιταχυνθεί σε ταχύτητα πάνω από την ταχύτητα του φωτός, διότι αυτή η επιτάχυνση θα απαιτούσε απεριόριστη ενέργεια. Υπάρχει όμως ένα κενό, δεδομένου ότι το όριο ταχύτητας του Αϊνστάιν ισχύει μόνο για αντικείμενα στο χωροχρόνο, όχι για τον ίδιο τον ιστό του χωροχρόνου - που μπορεί να λυγίσει, να επεκταθεί ή να συρρικνωθεί με οποιαδήποτε ταχύτητα.
Η ιδέα για την κίνηση στρέβλωσης είναι ακριβώς αυτή η κάμψη του ιστού του χωροχρόνου: ένα σκάφος βρίσκεται μέσα σε φυσαλίδα γύρω από την οποία κάμπτεται ο χωροχρόνος. Ετσι η κίνηση αυτή δεν απαιτεί από το ίδιος το σκάφος να υπερβεί την ταχύτητα του φωτός για να λειτουργήσει.
Βέβαια, σε ένα σκάφος που πηγαίνει με ταχύτητα FTL είναι κρίσιμο οι επιβάτες να μην κινούνται οι ίδιοι ταχύτερα από το φως. Αυτό, θα δημιουργούσε μια διαφορά στο πέρασμα του χρόνου που ονομάζεται "χρονική διαστολή", όπου οι επιβάτες βιώνουν "κανονική χρονική ροή" ενώ το υπόλοιπο σύμπαν φαίνεται να επιταχύνεται στο μέλλον. Για να αποφευχθεί αυτό το παράδοξο σενάριο μετακίνησης σκάφους-επιβατών, η μελέτη προτείνει να κινείται μόνο η ίδια «φυσαλίδα warp», σε ταχύτητες FTL καθώς ο ίδιος ο χωροχρόνος μπορεί να επεκταθεί ή να συρρικνωθεί με οποιαδήποτε ταχύτητα.
Πρόοδος αλλά και πολλά αναπάντητα ερωτήματα
Όπως είναι αναμενόμενο, η νέα μελέτη είναι περισσότερο θεωρητική παρά δίνει απαντήσεις σε κρίσιμα πρακτικά ερωτήματα. Εξηγεί μεν τη γεωμετρία της κίνησης στρέβλωσης, αλλά δε δίνει απάντηση (ούτε καν ασχολείται) με το πως θα μπορούσε να δημιουργηθεί η περίφημη φυσαλίδα ούτε από τι θα αποτελείται ή πόση ενέργεια χρειάζεται. Η θεωρία δεν εξηγεί με ποιον τρόπο ακριβώς ένα φυσικό σώμα θα μπορούσε να στρεβλώσει το χωροχρόνο για να σπάσει το φράγμα της ταχύτητας φωτός που έβαλε στα πάντα ο Αϊνστάιν Επιπλέον, ακόμη και αν το warp drive είναι μαθηματικά δυνατό, δεν υπάρχει καμία ένδειξη για τη διάρκεια της κίνησης, ώστε να μπορούμε να τη χρησιμοποιήσουμε για να μειώσουμε σημαντικά το χρόνο ταξιδιού μέχρι ένα άλλο αστέρι - για το πλησιέστερο από τα οποία θα χρειαζόμασταν περίπου τέσσερα χρόνια για να φτάσουμε εκεί, με ταχύτητα φωτός. Οι ίδιοι οι συγγραφείς τα παραδέχονται όλα αυτά. Ωστόσο, η μελέτη δίνει μια μαθηματική βάση για να μελετήσουμε αυτό το είδος κίνησης και κατά κάποιον τρόπο τη βγάζει από τη σφαίρα της Επιστημονικής Φαντασίας και την φέρνει πιο κοντά στην επιστήμη.
Το επόμενο βήμα, είναι να ανακαλυφθεί πόση ενέργεια απαιτείται για την επίτευξη της επιθυμητής επιτάχυνσης. Οι συγγραφείς της μελέτης, δείχνουν ότι σε ποια γεωμετρία το Warp Drive θα χρειαζόταν λιγότερη ενέργεια. Όσο πιο επίπεδο είναι το σχήμα της φυσαλίδας προς την κατεύθυνση του ταξιδιού, τόσο λιγότερη ενέργεια χρειάζεται, λέει η Sabine Hossenfelder, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Προηγμένων Σπουδών της Φρανκφούρτης στο παρακάτω βίντεο όπου εξηγεί τη μελέτη.
“Μπορεί να μην είμαστε έτοιμοι να φτιάξουμε μια μηχανή warp drive και να πετάξουμε στον Άρη, αλλά με περισσότερη έρευνα αυτή η νέα ιδέα για FTL ταξίδια, θα μπορούσε να μας φέρει πιο κοντά στο μέλλον της επιστημονικής φαντασίας με το οποίο πολλοί από εμάς μεγάλωσαν”, λέει και πως να διαφωνήσει κανείς;
Δείτε τη μελέτη εδώ.