
Fizikų komanda atrado, kad įmanoma sukurti tikrą, tikrą, fizinis metmenų diskas ir nepažeisti jokių žinomų taisyklių fizika. Vienas įspėjimas: laivas, atliekantis deformaciją, negali viršyti šviesos greičio, todėl greitai nepasieksite niekur įdomaus. Tačiau šis tyrimas vis dar yra svarbus mūsų supratimo žingsnis gravitacija.
Judėjimas be judesio
Einšteino bendroji reliatyvumo teorija yra įrankių rinkinys, skirtas spręsti problemas, susijusias su gravitacija, susiejančia masę ir energiją su erdvėlaikio deformacijomis. Savo ruožtu tos erdvėlaikio deformacijos nurodo masei ir energijai judėti. Beveik visais atvejais fizikai naudoja reliatyvumo lygtis, kad išsiaiškintų, kaip judės tam tikras objektų derinys. Jie turi tam tikrą fizinį scenarijų, pavyzdžiui, planetą, skriejančią aplink žvaigždę arba dviejų juodųjų skylių susidūrimą, ir klausia, kaip tie objektai deformuoja erdvėlaikį ir kokia turėtų būti tolesnė sistemos evoliucija.
Tačiau taip pat galima paleisti Einšteino matematiką atvirkščiai, įsivaizduojant kokį nors norimą judesį ir klausiant, kokia erdvėlaikio deformacija gali tai padaryti. Taip meksikiečių fizikas Miguelis Alcubierre'as atrado fizinį sukimosi pagrindą – ilgą laiką Žvaigždžių kelias franšizė.
Metmenų pavaros tikslas yra patekti iš A į B per laiką tarp reklaminių pertraukų, o tai paprastai apima greitesnį nei lengvas judesį. Tačiau specialusis reliatyvumas aiškiai draudžia greitį, didesnį už šviesą. Nors tai niekada netrikdė rašytojų Žvaigždžių kelias, tai suerzino Alcubierre'ą. Jis atrado, kad sumaniai manipuliuojant erdvėlaikiu galima sukurti metmenų pavarą, sutvarkant ją taip, kad erdvė priešais laivą susitrauktų, o erdvė už laivo ištemptų. Tai sukuria judesį be, griežtai tariant, judėjimo.
Tai skamba kaip prieštaravimas, bet tai tik vienas iš daugelio nuostabių bendrojo reliatyvumo aspektų. Alcubierre metmenų pavara išvengia šviesos greičio ribos pažeidimų, nes ji niekada nejuda per erdvė; Vietoj to, pati erdvė manipuliuojama, kad iš esmės priartintų erdvėlaivio paskirties vietą.
Nors ir žavi, Alcubierre dizainas turi lemtingą trūkumą. Norint užtikrinti būtinus erdvėlaikio iškraipymus, erdvėlaivyje turi būti tam tikros formos egzotiškos medžiagos, paprastai laikomos neigiamos masės medžiaga. Neigiama masė turi tam tikrų konceptualių problemų, kurios, atrodo, prieštarauja mūsų fizikos supratimui, pavyzdžiui, galimybe, kad jei spardyste kamuolį, sveriantį neigiamus 5 kilogramus, jis skris atgal, pažeisdamas impulso išsaugojimą. Be to, niekas niekada nematė jokio neigiamos masės objekto, egzistuojančio tikrojoje visatoje.
Šios neigiamos masės problemos privertė fizikus pasiūlyti įvairias „energijos sąlygų“ versijas kaip bendrosios reliatyvumo teorijos priedus. Tai nėra įtraukta į pačią reliatyvumo teoriją, bet reikalingi priedai, nes bendroji reliatyvumo teorija leidžia tokius dalykus kaip neigiama masė, kurių mūsų visatoje, atrodo, nėra – šios energijos sąlygos neleidžia jiems patekti į reliatyvumo lygtis. Tai mokslininkų atsakas į nerimą keliantį faktą, kad vanilės GR leidžia atlikti tokius dalykus kaip superluminalinis judėjimas, tačiau atrodo, kad likusi visatos dalis nesutinka.
Metimo koeficientas nulis
Energijos sąlygos nėra eksperimentiškai ar stebėjimais įrodytos, tačiau tai teiginiai, atitinkantys visus visatos stebėjimus, todėl dauguma fizikų į jas žiūri gana rimtai. Ir dar visai neseniai fizikai vertino šias energijos sąlygas kaip 100 procentų aišku, kad jūs negalite sukurti deformacijos, net jei to tikrai norite.
Tačiau yra būdas tai apeiti, kurį atrado tarptautinė fizikų komanda, vadovaujama Jaredo Fuchso iš Alabamos universiteto Hantsvilyje. (Komanda taip pat yra susijusi su Taikomosios fizikos taikomosios varomosios jėgos laboratorija, virtualia minčių grupe, skirta, be daugelio kitų dalykų, krypčių variklių tyrimams.) Straipsnyje, priimtame publikuoti žurnale. Klasikinė ir kvantinė gravitacijatyrėjai gilinosi į reliatyvumo teoriją, kad išsiaiškintų, ar kuri nors deformacinės pavaros versija galėtų veikti.