Właśnie wtedy, gdy ekscytowałem się możliwością podróżowania w odległe światy, naukowcy odkryli głęboką wadę podróży szybszych niż światło. Wydaje się, że istnieje limit kwantowy określający szybkość poruszania się obiektu w czasoprzestrzeni, niezależnie od tego, czy jesteśmy w stanie stworzyć bąbel w czasoprzestrzeni, czy nie…
Po pierwsze, nie mamy pojęcia, jak wygenerować wystarczającą ilość energii, aby stworzyć „bańkę” w czasoprzestrzeni. Pomysł ten został po raz pierwszy oparty na podstawach naukowych Michaela Alcubierre'a z University of Mexico w 1994 roku, ale wcześniej został spopularyzowany tylko przez uniwersum science fiction, takie jak Star Trek. Aby jednak stworzyć tę bańkę, potrzebujemy jakiejś formy egzotyczny trochę paliwa hipotetyczny generator energii na wyjście 1045 Dżule (zgodnie z obliczeniami Richarda K. Obousy i Geralda Cleavera w artykule „Put the Warp Drive in Warp Drive”). Fizycy nie boją się wielkich liczb i nie boimy się takich słów, jak „hipotetyczny” i „egzotyczny”, ale aby spojrzeć na tę energię z perspektywy, musielibyśmy przekształcić całą masę Jowisza w energię, aby nawet mieć nadzieję na zniekształcenie przestrzeni… czas wokół obiektu.
To jest los energii.
Jeśli wystarczająco zaawansowana rasa ludzka mógłby generując tak dużo energii, argumentowałbym, że i tak bylibyśmy panami naszego Wszechświata, którzy potrzebowaliby napędu warp, gdy równie dobrze moglibyśmy stworzyć tunele czasoprzestrzenne, bramy gwiezdne lub uzyskać dostęp do równoległych wszechświatów. Tak, napęd warp to science fiction, ale interesujące jest zbadanie tej możliwości i otwarcie fizycznych scenariuszy, w których napęd warp może działać. Spójrzmy prawdzie w oczy, nic mniej niż podróżowanie z prędkością światła jest prawdziwym ograniczeniem dla naszego potencjału podróżowania do innych układów gwiezdnych, więc musimy pozostawić otwarte opcje, nieważne jak futurystyczne.
Chociaż prędkość warp jest wysoce teoretyczna, przynajmniej opiera się na prawdziwej fizyce. Jest to połączenie superstrun i teorii wielowymiarowej, ale prędkość wypaczania wydaje się możliwa, przy założeniu ogromnego zapasu energii. Jeśli potrafimy „po prostu” zmiażdżyć ciasno zwinięte dodatkowe wymiary (większe niż „normalne” cztery, w których żyjemy) przed futurystycznym statkiem kosmicznym i rozwinąć je z tyłu, zostanie utworzony bąbel stacjonarnej przestrzeni, w której znajdzie się statek kosmiczny W ten sposób statek kosmiczny nie podróżuje szybciej niż światło wewnątrz bańki, sam bąbel przesuwa się po materiale czasoprzestrzeni, ułatwiając podróż z prędkością większą niż prędkość światła. Łatwy.
Nie tak szybko.
Według nowych badań na ten temat fizyka kwantowa ma coś do powiedzenia na temat naszych marzeń o szybszym przemierzaniu czasoprzestrzeni niż do. Co więcej, promieniowanie Hawkinga najprawdopodobniej i tak ugotowałoby wszystko w teoretycznej bańce czasoprzestrzennej. Wszechświat nie chce, abyśmy podróżowali szybciej niż prędkość światła.
“Z jednej strony obserwator znajdujący się w centrum superluminalnej bańki napędzającej osnowę ogólnie odczuwałby strumień termiczny cząstek Hawkinga”- mówi Stefano Finazzi i współautorzy z International School for Advanced Studies w Trieste we Włoszech. „Z drugiej strony, taki strumień Hawkinga będzie ogólnie bardzo wysoki, jeśli egzotyczna materia wspierająca napęd osnowy wywodzi się z pola kwantowego spełniającego pewną formę nierówności kwantowych.”
Krótko mówiąc, generowane będzie promieniowanie Hawkinga (zwykle związane z promieniowaniem energii, a zatem utratą masy parujących czarnych dziur), napromieniowujące mieszkańców bańki do niewyobrażalnie wysokich temperatur. Promieniowanie Hawkinga będzie generowane, gdy horyzonty będą tworzyć się z przodu i z tyłu bańki. Pamiętasz te wielkie liczby, których fizycy się nie boją? Przewiduje się, że promieniowanie jastrzębie praży wszystko w bańce do możliwej 1030K (the maksymalnie możliwe temperatura, temperatura Plancka, wynosi 1032K).
Nawet gdybyśmy mogli pokonać tę przeszkodę, promieniowanie Hawkinga wydaje się być symptomem jeszcze większego problemu; bąbel czasoprzestrzenny byłby niestabilny na poziomie kwantowym.
“Przede wszystkim uważamy, że RSET [renormalizowany tensor energii stresu] będzie wykładniczo rosnąć w czasie blisko i na przedniej ścianie superluminalnej bańki. W konsekwencji można dojść do wniosku, że geometrie napędu osnowy są niestabilne wobec półklasycznej reakcji wstecznej, ”Dodaje Finazzi.
Jeśli jednak chcesz utworzyć bąbel czasoprzestrzenny do podróży podświatkowej (mniejszej niż prędkość światła), nie powstają żadne horyzonty, a zatem nie powstaje promieniowanie Hawkinga. W takim przypadku możesz nie bić prędkości światła, ale masz szybki i stabilny sposób poruszania się po Wszechświecie. Niestety nadal potrzebujemy „egzotycznej” materii, aby stworzyć bąbel czasoprzestrzenny…
Źródła: „Półklasyczna niestabilność dynamicznych napędów osnowy” Stefano Finazzi, Stefano Liberati, Carlos Barceló, 2009, arXiv: 0904.0141v1 [gr-qc], „Badanie kompaktowych wymiarów: energie Casimira i aspekty fenomenologiczne” Richard K. Obousy, 2009, arXiv: 0901.3640v1 [gr-qc]
Za pośrednictwem: The Physics arXiv Blog
