هل "Warp Drive" من Star Trek ممكن؟

أحد الأجهزة المؤامرة الرئيسية في كل "ستار تريك"الحلقة والفيلم هي قدرة سفن الفضاء على السفر بسرعة الضوء وما بعدها. يحدث هذا بفضل نظام الدفع المعروف باسم محرك الاعوجاج. إنها تبدو "خيالية علمية" وهي - محرك الإعوجاج غير موجود بالفعل. ومع ذلك ، نظريًا ، يمكن إنشاء نسخة من نظام الدفع هذا من الفكرة - مع إعطاء الوقت والمال والمواد الكافية.

ربما كان السبب الرئيسي وراء ظهور محرك الأقراص هو أنه لم يتم دحضه بعد. لذا ، قد يكون هناك أمل في المستقبل مع FTL (أسرع من الضوء) السفر ، ولكن ليس في أي وقت قريب.

في الخيال العلمي ، محرك الاعوجاج هو ما يسمح للسفن بالعبور عبر الفضاء من خلال التحرك بشكل أسرع من سرعة الضوء. هذه تفاصيل مهمة ، لأن سرعة الضوء هي الحد الأقصى للسرعة الكونية - قانون المرور والحاجز النهائي للكون.

على حد علمنا ، لا شيء يمكن أن يتحرك أسرع من الضوء. وفقا لأينشتاين نظريات النسبيةفإنه يأخذ كمية لا حصر لها من الطاقة لتسريع جسم بكتلة تصل إلى سرعة الضوء. (السبب في عدم تأثر الضوء نفسه بهذه الحقيقة هو أن الفوتونات - جزيئات الضوء - ليس لها أي كتلة). نتيجة لذلك ، يبدو أن وجود مركبة فضائية تسير (أو تتجاوز) سرعة الضوء هو ببساطة غير ممكن.

ومع ذلك ، هناك نوعان من الثغرات. الأول هو أنه لا يبدو أن هناك حظر على السفر في أقرب وقت ممكن من سرعة الضوء. والثاني هو أنه عندما نتحدث عن استحالة الوصول إلى سرعة الضوء ، فإننا نتحدث عادة عن دفع الأجسام. ومع ذلك ، فإن مفهوم محرك الاعوجاج لا يعتمد بالضرورة حصريًا على السفن أو الأشياء نفسها التي تحلق بسرعة الضوء ، كما هو موضح أدناه.

غالبًا ما تكون الثقوب الدودية جزءًا من المحادثة المحيطة بالسفر عبر الفضاء عبر الكون. ومع ذلك ، السفر عبر الثقوب الدودية ستكون مختلفة بشكل واضح عن استخدام محرك الاعوجاج. في حين أن محرك الاعوجاج ينطوي على التحرك بسرعة معينة ، فإن الثقوب الدودية هي هياكل نظرية تسمح لسفن الفضاء بالانتقال من نقطة إلى أخرى عن طريق النفق عبر الفضاء الفائق. بشكل فعال ، سيسمحون للسفن بأخذ اختصار لأنها لا تزال من الناحية الفنية مرتبطة بالزمكان العادي.

والنتيجة الجانبية الإيجابية لذلك هي أن المركبة الفضائية يمكن أن تتجنب الآثار غير المرغوب فيها مثل تمدد الوقت وردود الفعل على التسارع الهائل على جسم الإنسان.

إن فهمنا الحالي للفيزياء وكيف يستبعد انتقال الضوء الأشياء من الوصول إلى سرعة أكبر من سرعة الضوء ، ولكنه لا يستبعد إمكانية الفضاء نفسه السفر بهذه السرعة أو تجاوزها. في الواقع ، يدعي بعض الأشخاص الذين درسوا المشكلة أنه في الكون المبكر ، توسع الزمكان بسرعة فائقة ، إذا كان ذلك لفترة قصيرة جدًا.

إذا ثبتت صحة هذه الفرضيات ، يمكن أن تستفيد حملة الاعوجاج من هذه الثغرة ، تاركة وراءها قضية دفع الأجسام وبدلاً من ذلك تكليف العلماء بمسألة كيفية توليد الطاقة الهائلة اللازمة للتحرك وقت فراغ.

إذا اتبع العلماء هذا النهج ، يمكن التفكير في محرك الاعوجاج بهذه الطريقة: محرك الاعوجاج هو ما يخلق كمية هائلة من الطاقة التي تقلص المكان الزماني أمام المركبة الفضائية بينما تتوسع بشكل متساوٍ الزمكان في الخلف ، مما يؤدي في النهاية إلى تشوه فقاعة. وهذا من شأنه أن يتسبب في حدوث فضاء زمني بواسطة الفقاعة ، حيث تظل السفينة ثابتة في منطقتها المحلية بينما يتجه الالتفاف إلى وجهة جديدة بتقدم فائق.

في أواخر القرن العشرين ، أثبت العالم المكسيكي ميغيل ألكوبيير أن محرك الالتواء كان في الواقع متسقًا مع القوانين التي تحكم الكون. بدافع افتتانه بسائق مؤامرة جين رودنبيري الثوري ، سفينة ألكوبيير التصميم - المعروف باسم محرك Alcubierre - يركب "موجة" من الزمكان ، يشبه إلى حد كبير ركوب الأمواج موجة على محيط.

على الرغم من دليل Alcubierre وحقيقة أنه لا يوجد شيء في فهمنا الحالي للنظرية الفيزياء التي تحظر تطوير محرك الاعوجاج ، والفكرة ككل لا تزال في عالم مضاربة. تقنيتنا الحالية ليست موجودة بعد ، وعلى الرغم من أن الناس يعملون على طرق لتحقيق هذا الإنجاز الهائل للسفر عبر الفضاء ، إلا أن هناك العديد من المشكلات التي لم يتم حلها بعد.

يتطلب إنشاء وحركة فقاعة الالتفاف الفضاء أمامها للإبادة ، بينما تحتاج المساحة الموجودة في الخلف إلى النمو بسرعة. هذا الفضاء المبيد هو ما يشار إليه بالكتلة السلبية أو الطاقة السلبية ، وهو نوع نظري للغاية من المادة لم يتم "العثور عليه" بعد.

مع ذلك ، فقد قربتنا ثلاث نظريات من حقيقة الكتلة السالبة. على سبيل المثال ، يضع تأثير Casimir إعدادًا حيث يتم وضع مرآتين متوازيتين في فراغ. عندما يتم تحريكهم بالقرب من بعضهم البعض للغاية ، يبدو أن الطاقة بينهما أقل من الطاقة المحيطة بهم ، وبالتالي خلق طاقة سلبية ، حتى لو كانت بكميات ضئيلة.

في عام 2016 ، أثبت العلماء في LIGO (مرصد موجات التداخل بالليزر) أن الزمكان يمكن أن "يشوه" وينحني في وجود مجالات جاذبية هائلة.

واعتبارًا من عام 2018 ، استخدم علماء من جامعة روتشستر الليزر لإثبات إمكانية أخرى لخلق كتلة سلبية.

على الرغم من أن هذه الاكتشافات تقرب البشرية من محرك انفتال فعال ، فإن هذه الكميات الدقيقة من الكتلة السالبة بعيدة جدًا عن حجم كثافة الطاقة السلبية التي ستكون مطلوبة للسفر 200 مرة FTL (السرعة المطلوبة للوصول إلى أقرب نجم بكمية معقولة من زمن).

مع تصميم Alcubierre في عام 1994 بالإضافة إلى الآخرين ، بدا أن الكمية الهائلة من الطاقة المطلوبة لإنشاء إن التوسع والتقلص الضروريين في الزمكان سيتجاوزان ناتج الشمس خلال 10 مليار سنة فترة الحياة. ومع ذلك ، تمكنت المزيد من الأبحاث من خفض كمية الطاقة السلبية اللازمة لتلك الخاصة بكوكب الغاز العملاق ، والذي لا يزال يمثل تحديًا ، في حين أن التحسن.

إحدى النظريات لحل هذه العقبة هي استخراج كمية هائلة من الطاقة الناتجة المادة المضادة الإبادة - انفجارات الجسيمات نفسها مع الشحنات المتعارضة - واستخدامها في "قلب الالتفاف" للسفينة.

حتى إذا نجح العلماء في ثني الزمكان حول سفينة فضائية معينة ، فلن يؤدي ذلك إلا إلى مزيد من الأسئلة المتعلقة بالسفر إلى الفضاء.

يفترض العلماء أنه إلى جانب السفر بين النجوم ، من المحتمل أن تجمع فقاعة الالتفاف عددًا كبيرًا من الجسيمات ، والتي يمكن أن تسبب انفجارات ضخمة عند الوصول. المشاكل المحتملة الأخرى المرتبطة بهذا هي مسألة كيفية التنقل في فقاعة الالتفاف بأكملها ومسألة كيفية تواصل المسافرين مع الأرض.

من الناحية الفنية ، ما زلنا بعيدين عن محرك الأقراص والسفر بين النجوم ، ولكن مع تقدم التكنولوجيا والدفع نحو الابتكار ، أصبحت الإجابات أقرب من أي وقت مضى. إن الأشخاص مثل Elon Musk و Jeff Bezos الذين يطمحون إلى جعلنا حضارة ترتاد الفضاء هم المحفزات اللازمة لكسر رمز حملة الاعوجاج. لأول مرة منذ عقود ، هناك إثارة تشبه موسيقى الروك أند رول حول رحلة الفضاء ، وهذا النوع من الحماس هو جزء أساسي آخر في السعي لاستكشاف الكون.