اخترفیزیکدان نشان می دهد که سفر سریعتر از نور می تواند در فیزیک انیشتین کار کند

برای چندین دهه، ما رویای بازدید از سیستم های ستاره ای دیگر را در سر می پرورانیم. فقط یک مشکل وجود دارد – آنها بسیار دور هستند، با پروازهای فضایی معمولی ده ها هزار سال طول می کشد تا به حتی نزدیکترین.

اما فیزیکدانان از آن دسته افرادی نیستند که به راحتی تسلیم شوند. به آنها یک رویای غیرممکن بدهید، و آنها روشی باورنکردنی و فرضی برای تحقق آن به شما ارائه می دهند. شاید.

در مطالعه ۲۰۲۱ توسط فیزیکدان اریک لنتز از دانشگاه گوتینگن در آلمان، ما ممکن است راه حل مناسبی برای این معضل داشته باشیم، و این راه حلی است که می تواند عملی تر از دیگر درایوهای Warp احتمالی.

این منطقه ای است که ایده های درخشان فراوان، که هر کدام رویکرد متفاوتی را برای حل معمای سریعتر از- ارائه می دهند. نور سفر: دستیابی به وسیله ای برای ارسال چیزی در فضا با سرعت های فوق العاده.

زمان های سفر فرضی به پروکسیما قنطورس، نزدیک ترین ستاره شناخته شده به خورشید. (E. Lentz)

مشکلاتی با این مفهوم وجود دارد. در فیزیک متعارف، مطابق با نظریه‌های نسبیت آلبرت انیشتین، هیچ راه واقعی وجود ندارد رسیدن یا فراتر از سرعت نور، چیزی است که ما برای هر سفری که در سال نوری اندازه‌گیری می‌شود به آن نیاز داریم.

این امر فیزیکدانان را از تلاش بازنداشته است. اگرچه برای شکستن این محدودیت سرعت جهانی.

در حالی که فشار دادن ماده به بیش از سرعت نور همیشه یک نه بزرگ خواهد بود، فضازمان خود چنین قانونی ندارد. در واقع، دوردست‌های کیهان در حال حاضر سریع‌تر از آن چیزی که نور آن می‌توان انتظار داشت در حال گسترش است.

خم کردن یک حباب کوچک از فضا به روشی مشابه برای حمل و نقل برای اهداف، ما باید معادلات نسبیت را حل کنیم تا چگالی انرژی کمتر از فضای خالی ایجاد کنیم. در حالی که این نوع انرژی منفی در مقیاس کوانتومی اتفاق می افتد، اما به اندازه کافی انباشته می شود. در قالب “جرم منفی” هنوز قلمرویی برای فیزیک عجیب و غریب است.

علاوه بر تسهیل انواع دیگر احتمالات انتزاعی، مانند کرم چاله ها و سفر در زمان، انرژی منفی می تواند به قدرت چیزی کمک کند که درایو Warp Alcubierre.

این مفهوم گمانه‌زنی از اصول انرژی منفی برای تاب برداشتن فضا در اطراف یک فرضی استفاده می‌کند. فضاپیما، که به آن امکان می‌دهد بدون به چالش کشیدن قوانین فیزیکی سنتی، سریع‌تر از نور حرکت کند، به جز دلایلی که در بالا توضیح داده شد، نمی‌توانیم امیدوار باشیم که بتوانیم چنین منبع سوختی خارق‌العاده‌ای را برای شروع فراهم کنیم.

اما چه می‌شود. می‌توان به نحوی به سفری سریع‌تر از نور دست یافت که ایمان به نسبیت انیشتین را بدون نیاز به هیچ گونه فیزیک عجیب و غریب حفظ کند. در فیزیکدانان هرگز ندیده اید؟

تصویر هنری از طرح های مختلف فضاپیما در “حباب های تار”. (E. Lentz)

در کار اخیر، لنتز یکی از این راه‌ها را پیشنهاد می‌کند که ما می‌توانیم این کار را انجام دهیم، به لطف آنچه او کلاس جدیدی از پرسرعت می‌نامد. سالیتون‌ها – نوعی موج که شکل و انرژی خود را در حالی که با سرعت ثابت (و در این مورد، سرعت) حرکت می‌کند، حفظ می‌کند. سریعتر از نور).

طبق محاسبات نظری لنتز، این راه حل های سولیتون فوق سریع می توانند در نسبیت عام، و صرفاً از چگالی انرژی مثبت منشأ می‌شوند، به این معنی که نیازی به در نظر گرفتن منابع عجیب و غریب با چگالی انرژی منفی که هنوز تأیید نشده‌اند وجود ندارد.

با انرژی کافی، پیکربندی‌های این سالیتون‌ها می‌توانند به‌عنوان «حباب‌های تار» عمل کنند، که قادر به حرکت ابرشورایی هستند و از لحاظ نظری جسمی را قادر می‌سازند تا از فضا-زمان عبور کند در حالی که از نیروهای جزر و مدی شدید محافظت می‌شود.

I این یک شاهکار چشمگیر از ژیمناستیک نظری است، اگرچه مقدار انرژی مورد نیاز به این معنی است که در حال حاضر این درایو چرخشی فقط یک امکان فرضی است.

“انرژی مورد نیاز برای این درایو که با سرعت نور حرکت می کند و فضاپیمای ۱۰۰ متری را در بر می گیرد. در شعاع به ترتیب صدها برابر جرم سیاره است مشتری،” لنتز در مارس سال گذشته گفت.

“صرفه جویی در انرژی باید بسیار زیاد باشد، تقریباً ۳۰ مرتبه بزرگی تا در محدوده راکتورهای شکافت هسته ای مدرن باشد.”

در حالی که مطالعه لنتز ادعا می کرد که اولین راه حل شناخته شده برای در نوع خود، مقاله او تقریباً دقیقاً همزمان با تحلیل اخیر دیگری رسید، که در ماه مارس نیز منتشر شد. ۲۰۲۱، که یک مدل جایگزین برای a درایو چرخشی از نظر فیزیکی ممکن است که برای عملکرد به انرژی منفی نیاز ندارد.

لنتز گفت که هر دو تیم با هم تماس گرفتند. در آن زمان، و محقق قصد داشت داده‌های خود را بیشتر به اشتراک بگذارد تا دانشمندان دیگر بتوانند ارقام او را کشف کنند. لنتز همچنین در ادامه یافته‌های خود را به عموم مردم ارائه کرد. پخش زنده YouTube.

هنوز معماهای زیادی برای حل وجود دارد، اما جریان آزاد این نوع ایده‌ها بهترین امید ما برای یافتن فرصتی برای بازدید از دوردست‌ها است. ستاره های چشمک زن.

“این کار مشکل سفر سریعتر از نور را یک قدم از تحقیقات نظری در فیزیک بنیادی دورتر کرده و به مهندسی نزدیکتر کرده است.” لنتز گفت.

“مرحله بعدی این است که بفهمیم چگونه می توان مقدار نجومی انرژی مورد نیاز را کاهش داد. در محدوده فناوری های امروزی، مانند یک نیروگاه بزرگ شکافت هسته ای مدرن. سپس می توانیم در مورد ساخت اولین نمونه های اولیه صحبت کنیم.”

این یافته ها در گرانش کلاسیک و کوانتومی.

نسخه ای از این مقاله برای اولین بار در مارس ۲۰۲۱ منتشر شد.