Raske on elada relativistlikus universumis, kus isegi lähimad tähed on nii kaugel ja valguse kiirus on absoluutne. Pole siis ime, miks ulmefrantsiisid kasutavad tavapäraselt sümboliseadmena FTL-i (Faster-than-Light). Vajutage nuppu, vajutage pedaali ja see väljamõeldud ajamissüsteem - mille tööd keegi ei saa selgitada - saadab meid ruumis-ajaga teise kohta.
Viimastel aastatel on teadusringkonnad muutunud arusaadavalt elevaks ja skeptilisteks väidete osas, et konkreetne kontseptsioon - Alcubierre lõimeajam - võib tegelikult olla teostatav. See oli Ameerika Ühendriikide aeronautika ja astronautika tõukejõu ja energia foorumi selle aasta 19. – 22. Augustil Indianapolises toimunud ettekande objekt.
Ettekande viis läbi Joseph Agnew - bakalaureuseinsener ja teaduse assistent Alabama ülikoolist Huntsville'i tõukejõu-uuringute keskuses (HRV). Tuuma- ja läbilöögiprogrammi tuleviku osana jagas Agnew uuringu tulemusi, mille ta kandis pealkirjaga “Lõimteooria ja tehnoloogia uurimine tehnika taseme ja teostatavuse määramiseks”.
Nagu Agnew selgitas pakitud majale, on lõimede tõukejõusüsteemi taga olev teooria suhteliselt lihtne. Algselt Mehhiko füüsiku Miguel Alcubierre poolt 1994. aastal välja pakutud FTL-süsteemi kontseptsiooni vaatab inimene Einsteini välja võrrandite ülimalt teoreetilise (kuid võib-olla ka kehtiva) lahendusena, mis kirjeldab, kuidas ruumi, aeg ja energia meie universumis toimivad.
Kohati öeldes saavutab Alcubierre Drive FTL-i liikumise, venitades ruumi-aja kangast laines, põhjustades ees oleva ruumi kahanemist, samal ajal kui selle taga olev ruum laieneb. Teoreetiliselt suudaks selle laine sees olev kosmoselaev seda “lõime mulli” sõita ja saavutada kiirusi, mis ületavad valguse kiirust. See on nn Alcubierre'i meetrik.
Üldise suhtelisuse kontekstis tõlgendatuna moodustaks selle lõimemulli sisemus inertsiaalse võrdlusraami. Samamoodi võivad sellised mullid ilmuda kosmoseaja varem lamedas piirkonnas ja ületada valguse kiirust. Kuna laev ei liigu läbi ruumi-aja (vaid liigub ka aeg-aeg ise), siis tavapärased relativistlikud efektid (näiteks aja laienemine) ei kehti.
Lühidalt öeldes võimaldab Alcubierre'i meeter FTL-i sõita ilma relatiivsusteadusi tavapärases mõttes rikkumata. Nagu Agnew rääkis ajakirjale Space Magazine, inspireeris teda see kontseptsioon juba keskkoolis ja ta on sellest ajast saadik lähtunud:
“Ma tegelesin rohkem matemaatika ja loodusteadustega ning selle tulemusel hakkasin huvi tundma ulme ja edasijõudnute teooriate vastu tehnilisemal skaalal. Hakkasin vaatama Star Treki, Original sarju ja The Next Generation ning märkasin, kuidas nad olid ennustanud või inspireerinud mobiiltelefonide, tahvelarvutite ja muude mugavuste leiutamist. Mõtlesin mõne muu tehnoloogia, näiteks footon-torpeedode, faasrite ja lõimeajamite üle, ning proovisin uurida nii seda, mida selle kohta võiks öelda “tähe treki teaduse” kui ka “reaalse maailma teaduse ekvivalendi” kohta. Seejärel komistasin üle Miguel Alcubierre'i originaalpaberi ja pärast seda mõneks ajaks seedimist hakkasin tegelema teiste märksõnade ja paberitega ning süvenema teooriasse. ”
Kui kontseptsioon lükati üldiselt tagasi täiesti teoreetilise ja väga spekulatiivse lähenemisviisi tõttu, siis viimastel aastatel on sellele uue hingamise andnud. Selle eest antakse suuresti dr Harold “Sonny” White'ile, NASA Johnsoni kosmosekeskuse täiustatud tõukejõu füüsika laboris (tuntud ka kui “Eagleworks Laboratory”) juhitud täiustatud tõukejõudude meeskonna juhile.
2011. aastal 100-aastase Starshipi sümpoosioni ajal jagas dr White mõned Alcubierre'i meetrika ajakohastatud arvutused, mis olid ettekande pealkirjaga “Warp Field Mechanics 101” (ja samanimeline uuring). Dr White'i sõnul oli Alcubierre'i teooria kindel, kuid vajas tõsist katsetamist ja arendamist. Pärast seda on ta koos kolleegidega Eagleworks Labi kaudu teinud just neid asju.
Sarnaselt on Agnew veetnud suurema osa oma akadeemilisest karjäärist lõimemehaanika taga oleva teooria ja mehaanika uurimisel. Dr Jason Cassibry - mehaanika- ja kosmosetehnika dotsent ning UAH-i jõuseadmete uurimiskeskuse õppejõud - juhendamisel on Agnewi töö kulmineerunud uuringuga, mis käsitleb lõimemehaanika uurimistöö peamisi tõkkeid ja võimalusi.
Nagu Agnew rääkis, on üks suurimaid tõsiasi, et „lõime ajami“ mõistet ei võeta teadusringkondades ikka veel väga tõsiselt:
“Minu kogemuse kohaselt kipub lõime ajami mainimine vestlusele kaissu tooma, sest see on nii teoreetiline ja ulmeväliselt õige. Tegelikult kohtab seda sageli tõrjuvate märkustega ja seda kasutatakse näitena midagi täiesti võõrast, mis on ka mõistetav. Ma tean, et omal juhul jagasin ma selle vaimselt vaimselt samasse kategooriasse nagu tüüpilised üliluminaalsed mõisted, kuna ilmselgelt rikuvad nad kõik eeldust “valguse kiirus on ülim kiirus”. Alles siis, kui ma põhjalikumalt teooriat uurisin, mõistsin, et sellel pole neid probleeme. Arvan, et kui huvitatud isikutel on tehtud edusammud, tuntakse / on palju rohkem huvi. Idee ajalooliselt teoreetiline olemus on ka iseenesest tõenäoliselt hoiatav, kuna kvantitatiivsete tulemuste asemel võrrandite vaatamisel on palju raskem märgata olulist edasiminekut.“
Kuigi väli on alles lapsekingades, on aidanud mitmeid hiljutisi arenguid. Näiteks LIGO teadlaste poolt 2016. aastal avastatud looduslikult esinevad gravitatsioonilained (GWS), mis mõlemad kinnitasid Einsteini sajand tagasi tehtud ennustust ja tõestavad, et lõime ajami alus on looduses olemas. Nagu Agnew märkis, on see võib-olla kõige olulisem areng, kuid mitte ainus:
“Umbes viimase 5–10 aasta jooksul on saavutatud palju suurepäraseid edusamme eesmärgi prognoosimisel, määrates kindlaks, kuidas seda ellu viia, tugevdades põhilisi eeldusi ja kontseptsioone ning minu isiklikku lemmikut , kuidas teooriat laboris testida.
“LIGO avastus mõni aasta tagasi oli minu meelest teaduses tohutu hüpe edasi, kuna eksperimentaalselt tõestas, et kosmoseaeg võib tohutute gravitatsiooniväljade juuresolekul“ väänduda ”ja painduda ning see levib üle kogu universumi viisil, mida saame mõõta. Enne oli arusaam, et see on tõenäoliselt nii, tänu Einsteinile, kuid nüüd teame seda kindlalt. ”
Kuna süsteem tugineb kosmoseaja laienemisele ja kokkusurumisele, ütles Agnew, näitas see avastus, et mõned neist mõjudest ilmnevad loomulikult. "Nüüd, kui me teame, et mõju on reaalne, on järgmine küsimus minu arvates järgmine:" Kuidas me seda uurime ja kas saame seda ise laboris genereerida? "" Lisas ta. "Ilmselt oleks midagi sellist tohutu aja ja ressursside investeering, kuid sellest oleks tohutult kasu."
Muidugi vajab Warp Drive'i kontseptsioon täiendavat tuge ja arvukalt edusamme, enne kui eksperimentaalsed uuringud on võimalikud. Need hõlmavad nii teoreetilise raamistiku kui ka tehnoloogiliste edusammude osas tehtud edusamme. Kui Agnew ütles, et neid käsitletakse kui "hammustuse suurusega" probleeme ühe massilise väljakutse asemel, siis on edasiminek kindel:
„Sisuliselt on lõime ajamiks viis laiendada ja vähendada ruumi aega vastavalt vajadusele ja kohalikul viisil, näiteks väikese objekti või laeva ümber. Teame kindlalt, et väga suured energiatihedused, näiteks EM-väljade või massi kujul, võivad kosmose ajal põhjustada kumerust. Meie praeguse probleemianalüüsiga on selleks vaja tohutult palju. ”
„Pööreküljel peaksid tehnilised alad proovima seadmeid võimalikult palju viimistleda ja töödelda, muutes need kõrged energiatihedused usutavaks. Usun, et on olemas võimalus, et kui efekti saab laboris mõõtkavas dubleerida, viib see gravitatsiooni toimimise mõistmiseni palju sügavamalt ja võib avada ukse veel avastamata teooriatele või lünkadele. Kokkuvõtvalt arvan, et suurim takistus on energia ja sellega kaasnevad tehnoloogilised tõkked, mis vajavad suuremaid EM-välju, tundlikumaid seadmeid jne.“
Lõimemulli loomiseks vajaminev positiivse ja negatiivse energiahulk on endiselt Alcubierre'i kontseptsiooniga seotud suurim väljakutse. Praegu usuvad teadlased, et ainus viis mulli tekitamiseks vajaliku negatiivse energiatiheduse säilitamiseks on eksootiline aine. Teadlaste hinnangul oleks kogu energiavajadus samaväärne Jupiteri massiga.
See kujutab aga märkimisväärset langust varasematest energiaprognoosidest, mis väitsid, et see võtab kogu Universumiga samaväärse energiamassi. Sellegipoolest on Jupiteri mass eksootilisi aineid endiselt liiga palju. Selles osas tuleb veel teha olulisi edusamme energiavajaduse vähendamiseks millegi realistlikumaks.
Ainus prognoositav viis selle saavutamiseks on edasised edusammud kvantfüüsikas, kvantmehaanikas ja metamaterjalides, ütles Agnew. Asjade tehnilise poole osas on vaja teha täiendavaid edusamme ülijuhtide, interferomeetrite ja magnetgeneraatorite loomisel. Ja muidugi on küsimus rahastamises, mis on alati väljakutse, kui rääkida kontseptsioonidest, mida peetakse „endast väljas”.
Kuid nagu Agnew nendib, pole see ületamatu väljakutse. Arvestades seni tehtud edusamme, on olemas
“Teooria on siiani kinnitanud, et seda tasub jätkata ja nüüd on varasemast lihtsam tõestada, et see on õigustatud. Ressursside eraldamise õigustatuse osas pole raske mõista, kas võime uurida väljaspool meie päikesesüsteemi, isegi väljaspool meie galaktikat, oleks inimkonnale tohutu hüpe. Ja kindlasti tuleks kasuks tehnoloogia kasv, mis tuleneb teadusuuringute piiride tõmbamisest. ”
Nagu avioonika, tuumauuringud, kosmoseuuringud, elektriautod ja korduvkasutatavad rakettvõimendid, näib ka Alcubierre Warp Drive olevat üks neist kontseptsioonidest, mis peavad oma teed ülesmäge võitlema. Kuid kui need muud ajaloolised juhtumid viitavad, võib see lõpuks mööduda tagasipöördumispunktist ja näib ühtäkki täiesti võimalik!
Ja arvestades meie kasvavat muret eksoplaneetide pärast (veel üks plahvatav astronoomiaväli), pole puudust inimestest, kes loodavad saata lähedalasuvatele tähtedele missioone potentsiaalselt elatavate planeetide otsimiseks. Ja nagu ülalmainitud näited kindlasti näitavad, on mõnikord kõik, mis palli veerema saamiseks on hea tõuge ...
Ülemine pilt - “IXS Tähelaev ”. Krediit ja ©: Mark Rademaker (2016)
