امکان مسافرت با سرعتی بیشتر از سرعت نور

فرادید | در سال ۱۳۷۳، فیزیکدان میگل آلکوبیر یک فناوری اساسی را پیشنهاد کرد که امکان سفر سریعتر از سرعت نور را فراهم میکند: ماشین وارپ، روشی فرضی برای فراتر رفتن از حد نهایی سرعت جهان با خم کردن تار و پود جهان. اما پیشنهاد الکوبیر دارای مشکلاتی بود که غیرقابل حل به نظر می‌رسید. اکنون، مقاله اخیر فیزیکدانان Alexey Bobrick و Gianni Martire، بسیاری از این مشکلات را حل کرده و سر و صدای زیادی را به پا کرده است.

به گزارش فرادید؛ البته به نظر می‌رسد مسافرت با سرعت بیش از سرعت نور، از دسترس موجوداتی مثل ما دور خواهد بود، دست کم تا زمانی که ما وجود داشته باشیم. با این همه فناوری وارپ ممکن است کاربرد‌های مهمتری فراتر از سفر به فضا داشته باشد.

داستان ماشین‌های وارپ با مهم‌ترین دستاورد اینشتین، یعنی قوانین نسبیت عام آغاز شد. طبق معادلات نسبیت عام، فضا-زمان در حضور ماده و انرژی خم می‌شود که خود این خمیدگی نحوه حرکت ماده و انرژی را تعیین می‌کند.

نسبیت عام دو محدودیت در سفر بین ستاره‌ای ایجاد می‌کند: اول آن که هیچ چیز نمی‌تواند سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد، حتى ۴ سال طول می‌کشد تا ما با این سرعت سرسام آور به پروکسیما قنطورس، نزدیک‌ترین ستاره به خورشید برسیم.

دوم آن که، ساعتی که بر روی سفینه فضایی وجود دارد نسبت به ساعتی که بر روی زمین وجود دارد کندتر حرکت می‌کند که به اتساع زمان مشهور است. با فرض شتاب مداوم، سفر به ستاره‌ها ممکن میشود. به عنوان مثال می‌توان در مدت عمر یک انسان به یک ستاره در دوردست رسید که ۱۵۰ سال نوری از ما فاصله دارد. مسئله آن است که پس از بازگشت، بیش از ۳۰۰ سال در زمین میگذرد.

الکوبیر استدلال کرد که ریاضیات نسبیت عام اجازه وجود حباب وارپ را می‌دهد. مناطقی که ماده و انرژی به گونه‌ای قرار گرفته اند که فضا-زمان جلوی حباب را فشرده می‌کند و آن را در عقب گسترش می‌دهد که باعث می‌شود ناحیه "مسطح" درون حباب سریعتر از نور حرکت کند.

برای درک معنای بهتر این ناحیه مسطح، توجه داشته باشید که فضا-زمان مانند یک تشک لاستیکی است که در حضور ماده و انرژی انحنا پیدا می‌کند. جاذبه چیزی جز تمایل اجسام برای سر خوردن به درون فرو رفتگی‌ها این تشک نیست که توسط ستاره‌ها بر روی تشک ایجاد شده است. یک منطقه صاف مانند بخشی از تشک است که هیچ چیزی روی آن نیست.

این روش می‌تواند از عواقب ناخوشایند اتساع زمان جلوگیری کند. طوری که میتوان یک سفر رفت و برگشت به اعماق فضا انجام داد و هنوز هم نزدیکترین و عزیزترین فرد در خانه از فرد استقبال کند.

برای درک بهتر ساز و کار ماشین وارپ، فرشی را تصور کنید که یک فنجان روی آن قرار دارد. شما نیز روی فرش قرار دارید و می‌خواهید به فنجان برسید. دو حالت وجود دارد: می‌توانید از روی فرش حرکت کنید یا فرش را به سمت خود بکشید. ماشین وارپ مانند کشیدن فضازمان است تا مقصد را به شما نزدیک کند. اما این شباهت محدودیت‌هایی نیز دارند: یک ماشین وارپ واقعا مقصد را به سمت خود نمی‌کشد. فضا-زمان مسیر شما را منقبض می‌کند تا مسیر کوتاهتر شود. اگرچه پیشنهاد الکوبیر از نظر ریاضی دقیق است، اما درک شهودی آن دشوار است.

بابریک و مارتیر نشان می‌دهند که هر ماشین وارپ باید دارای پوسته‌ای از مواد در حالت حرکت یکنواخت باشد که یک ناحیه مسطح از فضا-زمان را محصور می‌کند و انرژی پوسته خصوصیات فضای درون پوسته را تغییر میدهد. این کار به ما می‌گوید که یک ماشین وارپ تا چه حد شبیه یک اتومبیل است.

این دو دانشمند با استفاده از توصیف ساده خودشان، روشی را | ارائه می‌دهد تا با استفاده از معادلات نسبیت عام فضا-زمان‌هایی را بیابند که امکان آرایش ماده و انرژی مناسب را فراهم کند تا به عنوان حباب وارپ عمل کنند. کار آن‌ها روی یکی از مشکلات اساسی ماشین وارپ تمرکز دارد. دستگاه آلکوبیر با انرژی منفی کار می‌کند.

درحالی که هیچ منبع قابل قبولی برای انرژی منفی در دنیای واقعی کشف نشده است. بدتر این که نیاز انرژی منفی این دستگاه بسیار زیاد است تخمین زده میشود که کل انرژی موجود در جهان شناخته شده مورد نیاز این دستگاه است. اما آن‌ها نشان می‌دهند ماشین وارپ می‌تواند از انرژی مثبت یا ترکیبی از انرژی مثبت و منفی نیز ساخته شود. هر چند هنوز انرژی مورد نیاز بسیار زیاد است. از طرف دیگر آن‌ها نشان میدهند که بعضی از ماشین‌های وارپ تنها در صورتی می‌تواند سریعتر از نور حرکت کند که در حال حرکت با آن سرعت ساخته شود!

بنابراین رویای ماشین وارپ سریعتر از نور هنوز بسیار دور است، البته می‌توان از ماشین وارپ برای کند کردن یا تند کردن ساعت استفاده کرد، برای مثال اگر کسی بیماری کشنده‌ای داشته باشد میتوان وی را درون دستگاه وارپ قرار داد و ساعتش را چنان کند کرد که تا زمان پیدا شدن درمان، زنده بماند.

منبع: Space