Σχεδόν σε κάθε επεισόδιο του Star Trek παρουσιάζεται η δυνατότητα του Enterprise να κινείται με Warp Speed, δηλαδή ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός (Faster than Light, FTL). Είναι όμως αυτό εφικτό; Μπορεί πράγματι οτιδήποτε να κινηθεί FTL, δηλαδή γρηγορότερα από το φως; Και αν ναι πως;

Ας δούμε τις προτάσεις που υπάρχουν για FTL, καθώς και μερικά φαινόμενα ως τροφή για σκέψη.

Μπορούμε να κινηθούμε γρηγορότερα από το φως;

Στην Επιστημονική Φαντασία, έχουμε δύο περιπτώσεις κίνησης FTL: το περίφημο Warp Drive στο Σταρ Τρεκ και το Hyperspace στο Star Wars.

Σύμφωνα με τον Άλμπερτ Αϊνστάιν και τη Θεωρία της Σχετικότητας, όμως, τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Η θεωρία του Αϊνστάιν μας λέει πως όταν ένα αντικείμενο κινείται πιο γρήγορα, η μάζα του αυξάνεται και το μήκος μειώνεται. Στην ταχύτητα του φωτός, το μήκος του αντικειμένου θα μειωνόταν στο 0, που είναι φυσικά αδύνατον. Οπότε, σύμφωνα με τη Θεωρία Σχετικότητας, τα αντικείμενα δεν μπορούν να ταξιδέψουν με την ταχύτητα του φωτός.

Αλλά, απλώς και μόνο επειδή ένα αντικείμενο δεν μπορεί να μετακινήθεί με ταχύτητα FTL σε κανονικό χώρο, δεν σημαίνει ότι δεν είναι δυνατόν να ταξιδέψει κανείς από το ένα μέρος στο άλλο πιο γρήγορα από ό,τι θα μπορούσε το φως... Πως θα μπορούσε να γίνει αυτό;

Υπάρχουν δύο θεωρίες ως προς το πώς θα μπορούσε να γίνει, καμία από τις οποίες όμως δεν έχει αποδειχθεί ακόμα.

Θεωρία 1: FTL με Υπερδιάστημα (Hyperspace)

Η θεωρία αυτή, περιγράφει την δημιουργία ενός διαστημοπλοίου το οποίο θα μπορούσε να “διπλώσει” το χωροχρόνο γύρω του, επιτρέποντας έτσι να φτάσει στην ταχύτητα του φωτός. Ως παράδειγμα μάλιστα αναφέρεται ένα κομμάτι χαρτί, το οποίο αν διπλωθεί και δημιουργηθεί μια τρύπα μέσα σε αυτό, μας δείχνει θεωρητικά πως θα λειτουργούσε το υπερδιάστημα ή ο αναδιπλούμενος χώρος.

Η «υπερδιαστημική» κίνηση, έχει «προταθεί» πολλές φορές σε ταινίες ΕΦ όπως το Star Wars αλλά και το Interstellar. Μέχρι στιγμής όμως, κανείς δεν ξέρει πως μπορεί όλο αυτό να πραγματοποιηθεί.

Θεωρία 2: Κίνηση Στρέβλωσης (Warp Drive)

Το Warp Drive είναι μια ιδέα που εμφανίζεται κυρίως στο Σταρ Τρεκ αλλά υποστηρίχθηκε και από τον διάσημο συγγραφέα Επιστημονικής Φαντασίας Ισαάκ Ασίμωφ. Πρόκειται για ένα είδος κίνησης που δημιουργεί ένα στρεβλωτικό πεδίο σαν «φούσκα» ή «φυσαλίδα» γύρω από το διαστημόπλοιο. Αυτή η φυσαλίδα στρεβλώνει το χωροχρόνο, γύρω από το σκάφος, σε κύματα. Αυτά τα κύματα -υποτίθεται- θα χρησιμοποιούνται ως μέσο προώθησης, επιτρέποντας στα φανταστικά διαστημόπλοια όπως το Enterprise να κινούνται με ταχύτητες που παραβιάζουν τα όρια της ταχύτητας φωτός, δηλαδή με ταχύτητα FTL.

Η κίνηση warp είναι φυσικά επί του παρόντος αδύνατη, αλλά ως έννοια είναι κάτι που οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να λαμβάνουν σοβαρά υπόψη. Ο μηχανικος Joseph Agnew πρότεινε το Alcubierre Warp Drive βάσει μιας ιδέας του Μεξικανού φυσικού Miguel Alcubierre. Σύμφωνα με αυτήν την πρόταση, το διαστημόπλοιο θα βρίσκεται μέσα σε warp «φυσαλίδα» που θα στρεβλώνει το χωροχρόνο κάνοντας τον χώρο «μπροστά» από το αντικείμενο να συρρικνώνεται την ίδια ίδια στιγμή που ο χώρος «πίσω» του θα επεκτείνεται.

A representation of a Star Trek Warp Bubble.
Αναπαράσταση του Warp Bubble (Wikimedia)

Το ίδιο το διαστημόπλοιο δεν θα κινείται μέσα στην φυσαλίδα, οπότε δεν θα παραβιάζει τους κανόνες του χωροχρόνου, αλλά θα μετακινείται με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός επειδή όλος ο χωροχρόνος γύρω του αλλάζει και το «παρασέρνει».  Ακούγεται τρελό, αλλά η ιδέα αυτή φαίνεται να έχει κάποια αξία αν και αυτή τη στιγμή είναι μόνο θεωρητική και δεν υπάρχει φυσικά η απαραίτητη τεχνολογία για να πραγματοποιηθεί. Κι ακόμα κι αν υπήρχε η δυνατότητα να πετύχουμε warp drive και να αλλάξουμε το χωροχρόνο γύρο από ένα διαστημόπλοιο, παραμένει το ερώτημα πως θα το βγάλουμε από τη φυσαλίδα...

Δείτε το παρακάτω βίντεο για περισσότερα:

Πάντως και η NASA έχει ασχοληθεί με το θέμα "warp drive". Μια ομάδα από το Advanced Propulsion Physics Laboratory υπό τον καθηγητή Harold Sonny White μελέτησε την πρόταση για το Alcubierre Warp Drive και το 2013 δημοσίευσε τα αποτελέσματα μιας δοκιμής (διάρκειας 19.6 δευτερολέπτων) με ένα warp πεδίο υπό συνθήκες κενού. Τα αποτελέσματα ήταν στην καλύτερη περίπτωση «μη-τελεσίδικα» αν και στην παραπάνω μελέτη του ο White ήταν απαισιόδοξος για την εφαρμογή του Alcubierre Warp Drive...

Καλλιτεχνική αναπαράσταση του Alcubierre Warp Drive (NASA)
Καλλιτεχνική αναπαράσταση του Alcubierre Warp Drive (NASA)

Πόσο γρήγορο είναι το φως οπουδήποτε;

Στην αρχαιότητα, ο Εμπεδοκλής διατύπωσε το επιχείρημα ότι επειδή το φως κινείται, χρειάζεται χρόνος για να ταξιδέψει. Ο Αριστοτέλης όμως διαφώνησε, δηλώνοντας την πεποίθησή του ότι το φως ταξιδεύει ακαριαία.

Το 1667, ο Γαλιλαίος δοκίμασε ένα πείραμα στο οποίο έβαλε δυο άνδρες να στέκονται σε λόφους απέναντι ο ένας από τον άλλο σε απόσταση περίπου ενός μιλίου, κρατώντας θωρακισμένα φανάρια. Ο πρώτος ξεσκέπαζε το φανάρι του και μόλις ο δεύτερος έβλεπε το φως του πρώτου θα ξεσκέπαζε και το δικό του φανάρι. Το ζητούμενο ήταν ο πρώτος άνδρας να μετρήσει τον χρόνο από την στιγμή που ξεσκέπασε το φανάρι του μέχρι την στιγμή που θα αντιλαμβανόταν το φως του απέναντι φαναριού. Δυστυχώς, η απόσταση με την οποία πειραματίστηκε ο Γαλιλαίος ήταν πολύ μικρή για να δει οποιοδήποτε είδος διαφοράς, οπότε το συμπέρασμά του ήταν ότι το φως ταξίδεψε... 10 φορές πιο γρήγορα από τον ήχο!

'Όμως τη δεκαετία του 1670, ένας Δανός αστρονόμος, ο Όλε Ρόμερ, παρατηρώντας την Ιώ, τον κοντινότερο δορυφόρο του Δία, διαπίστωσε μια μικρή μεταβολή στην περίοδο των εκλείψεων της Ιούς από τον Δία. Το συμπέρασμά του: το φως χρειάστηκε 10 έως 11 λεπτά για να ταξιδέψει από τον Ήλιο στη Γη. Τώρα γνωρίζουμε ότι η εκτίμηση του ήταν  λανθασμένη (χρειάζεται 8 λεπτά και 19 δευτερόλεπτα για να φτάσει το φως στη Γη), όμως ήταν η πρώτη φορά που οι επιστήμονες είχαν ένα νούμερο για να αντιληφθούν τι σημαίνει ταχύτητα φωτός και κατ'επέκταση ταχύτητα FTL.

Ταχυόνια: Σωματίδια που κινούνται FTL

Μέχρι στιγμής δεν έχει βρεθεί κάτι στο σύμπαν που να “κινείται” με ταχύτητα FTL. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι ένα σωματίδιο που ονομάζεται ταχυόνιο θα μπορούσε να κινηθεί με ταχύτητα FTL.

Τι είναι το ταχυόνιο; Πρόκειται για ένα υποθετικό σωματίδιο που πάντα κινείται με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός. Είναι όμως εντελώς θεωρητικό επειδή, εάν υπήρχε, θα παραβίαζε την αιτιότητα δηλαδή τη σχέση μεταξύ αιτίων και αποτελεσμάτων. Για το λόγο αυτό η πλειοψηφία των φυσικών πιστεύει ότι δεν μπορούν να υπάρχει. Και μέχρι στιγμής δεν υπάρχει καμία απόδειξη για το αντίθετο. Μέχρι στιγμής όμως.

Οι εκρήξεις ακτινών γ

Αν λοιπόν τίποτε δεν μπορεί να κινηθεί με ταχύτητα FTL, τότε γιατί ακούμε για εκρήξεις ακτίνων γάμμα και ότι μπορούν να κινούνται με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός; Τι είναι αυτές οι εκρήξεις όμως; Φαίνεται ότι, ενώ τίποτε δεν μπορεί να κινηθεί με FTL ταχύτητα μέσα στο κενό, όταν το φως διαπερνά την ύλη, τα φορτισμένα σωματίδια και τα διαστρικά αέρια τότε το φως επιβραδύνεται.  Σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει η πιθανότητα να μπορέσει κάτι να φτάσει την ταχύτητα αυτή ή και να την ξεπεράσει. Αυτό φαίνεται να συμβαίνει με τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα.

Αυτές οι εκρήξεις προέρχονται από μακρινούς γαλαξίες και σχηματίζονται όταν συγκρούονται αστέρια νετρονίων ή όταν καταρρέουν μαζικά αστέρια. Όταν συμβεί αυτό, οι επιταχυνόμενοι πίδακες ζεστού, φορτισμένου πλάσματος εκτοξεύονται στο διάστημα. Αυτό θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα που οι αστροφυσικοί βλέπουν πρόσφατα στα απέραντα βάθη του χώρου.

Οι θεωρίες για κίνηση FTL δίνουν και παίρνουν, αλλά η πραγματικότητα είναι εντελώς διαφορετική. Προς το παρόν, τίποτε δεν έχει προταθεί που να είναι στη σφαίρα του εφικτού. Και τίποτε ανθρώπινο δεν έχει φτάσει ούτε καν κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Το Voyager I, που εκτοξεύθηκε το μακρινό 1977, βρίσκεται πλέον περίπου 150 αστρονομικές μονάδες (AU) μακρυά μας. Μετά από 40 χρόνια πτήσης, ταξιδεύει με ταχύτητες 3.6 AU κάθε χρόνο! Δηλαδή κινείται με μια αστρονομική ταχύτητα, μεγαλύτερη από οτιδήποτε άλλο έχουμε εκτοξεύσει μέχρι σήμερα. Παρόλα αυτά, θα χρειαστεί περίπου 75000 χρόνια για να φτάσει στον Proxima Centauri, το κοντινότερο σε εμάς άστρο, πέρα από τον Ήλιο, που βρίσκεται μόλις 4.3 έτη φωτός μακρυά μας, στον γειτονικό αστρικό σύστημα Alpha Centauri. Που ξέρετε όμως, ίσως στο μέλλον να προταθεί κάτι καινοτόμο και ο άνθρωπος να μπορέσει να πετύχει την κίνηση FTL, που τόσο ονειρεύεται η Επιστημονική Φαντασία, και να επισκεφτεί άλλα άστρα κάπως πιο γρήγορα...