Mezihvězdné cestování stále vzrušuje mysl veřejnosti. Warp disky byly dlouho uváděny v pop kultuře, a to jak v literatuře, tak v kině. Dokáže však lidstvo vytvořit technologii, která dokáže manipulovat časoprostorem a poskytuje cestování rychleji než světlo?
Vidíme to po celou dobu ve sci-fi: lodě s warpem umožňují postavám v příběhu, románu, filmu nebo televizním seriálu zkoumat nové planety a dokonce i galaxie. Tato vozidla by mohla dokonce létat rychleji než rychlost světla, i když nás General Relativity učí, že nikdo nemůže cestovat rychleji než světlo. Není to ono? Koneckonců, světlo nemá hmotnost, což znamená, že může cestovat rychlostí 299 792 458 metrů za sekundu.
To vše je pravda. Nic nemůže překročit univerzální rychlostní limit. Stále však můžeme mít schopnost sestavit warpovou jednotku bez porušení fyzických zákonů.
V roce 1994 teoretický fyzik Miguel Alcubierre z Mexika napsal článek, ve kterém představil matematické výpočty a vědecký základ pro vytvoření skutečné warp jednotky, která by nebyla v rozporu s obecnou relativitou. O tuto metodu mezihvězdného cestování se začal zajímat poté, co ji viděl v akci - pokrývající obrovské vzdálenosti ve sci-fi pracích.
Kosmická loď s warp pohonem, jak ji vidí umělec.
Osnovní pohon se rozšiřuje a smršťuje strukturu časoprostoru kolem lodi a její bubliny. Zařízení se v zásadě nezrychluje ani nepohybuje. Tkanina se kolem ní pohybuje a tlačí ji tedy dopředu. Představte si například, že stojíte na dopravním pásu - pohybujete se, ale nechodíte. Textilie pásky vás posune vpřed. Komprimace časoprostoru před kosmickou lodí jej vytáhne a expanze za ní bude pokračovat v tomto pohybu vpřed. Einstein ukázal, že časoprostor může být ohýbán hmotou nebo energií, a proto může být manipulován jinými způsoby. Důvod, proč by tato loď mohla cestovat rychleji než světlo, je ten, že General Relativity říká, že nic ve vesmíru nemůže překročit rychlostní limit.není zde však rychlostní limit pro expanzi nebo kontrakci samotného prostoru. Ve vesmíru nic nehýbáme - pohybujeme prostorem samým.
Alcubierreova práce byla povzbudivá a působivá, ale v ní bylo také mnoho děr. V původním díle teoretizoval, že pro poskytnutí dostatečné síly takové lodi by to vyžadovalo více negativní energie, než je ve vesmíru vůbec, konkrétně díky ní se prostor rozšiřuje. Problém je v tom, že negativní energie je nepolapitelná, dokonce i mnoho fyziků pochybuje o její existenci, nemluvě o tom, že budeme schopni vyrobit její obrovské množství.
Naše pozorování toho, co by mohlo být negativní energií, je, mírně řečeno, nedostatečné. Zdá se, že to, co považujeme za prázdný prostor, v žádném případě není prázdné - má hustotu energie, která se také nazývá nula. Podle kvantové mechaniky je prázdný prostor plný částic energie, které se objevují a mizí. Pokud se nám podaří zastavit jejich vzhled, dostaneme negativní energii.
Propagační video:
Vizualizace osnovního pole podle motoru Alcubierre.
Vědci se pokusili vytvořit v laboratoři stiskem dvou kovových desek (které byly tak ploché, že byly dokonale hladké téměř na atomové úrovni) na vzdálenost mnohem menší, než je tloušťka lidských vlasů. Zbývající prostor byl tak malý, že v něm nemohly existovat částice, díky čemuž se síla kolem desek zvýšila a projevila vlastnosti negativní energie. Tato pozorování samozřejmě nestačí - jedná se pouze o malý experiment, jehož výsledky zdaleka nejsou schopny vyvodit konečné závěry.
Pokud v budoucnu dokážeme přijít na to, jak získat více negativní energie, nemusí to být tolik, jak navrhl Alcubierre. Nedávná vylepšení jeho práce, prováděná vědci NASA, významně snížila množství energie, kterou by warp pohon potřeboval vibracemi částí zařízení při vysokých frekvencích. To by usnadnilo pohyb v časoprostoru a snížilo potřebné množství energie. Současné teorie o tom, kolik negativní energie by mohla warpová jednotka potřebovat k běhu, se pohybují od 65 ecjoulů do více negativních a pozitivních solárních hmot. 65 exajoulů je zhruba to, co USA používají za rok. To je stále hodně, ale docela skutečné Dokážeme-li použít temnou energii, nebudeme potřebovat nic víc než hmotnost Jupitera. Jediným problémem je, že opravdu nechápeme, co je temná energie a jak to funguje. A nakonec by to mohl být exotický materiál potřebný k pohonu warpové jednotky.
Pro srovnání: pro mezihvězdné cestování na tradičních raketách to nejenže potrvá stovky tisíc let, ale palivová nádrž je větší než vesmír. A to nemluvě o tom, že stále potřebujete najít materiál, který vydrží tak dlouhou cestu.
U některých modelů - například v konceptu Harolda Whitea - může kosmická loď poháněná warpovou jednotkou cestovat 10krát rychleji než světlo. Touto rychlostí jsme mohli dosáhnout nejbližšího exoplanetu - Alpha Centauri B b - za pouhých šest měsíců, přestože jsme byli od Země vzdáleni více než čtyři světelné roky. Nejrychlejší moderní vozidla mohou dosáhnout rychlosti něco přes 32 tisíc kilometrů za hodinu: cesta do Alpha Centauri B b touto rychlostí bude trvat 142 tisíc let. Třicet dva tisíce kilometrů za hodinu představuje asi 0,003% rychlosti světla.
Hvězdná kosmická loď NASA s osnovou jednotkou IXS Enterprise.
Cestování takovou rychlostí by umožnilo lidstvu překonat kosmologické obzory a prozkoumat nejen jeho vesmír, ale také multiverse. Teoreticky existuje omezení rychlosti warpové jízdy, ale i tyto teoretické limity by nám umožnily cestovat do nových galaxií za zlomek vteřiny. Výhodou by bylo, že by loď byla schopna zrychlit a zpomalit a cestující by nezažili časovou dilataci. Jednoduše řečeno, bylo by možné se vyhnout situaci, kdy jste dorazili do cíle a ocitli jste se tak daleko dopředu v čase, že všichni na Zemi, o kterých víte, že jsou dávno mrtví.
Kromě zdrojů energie se za problém zrychlují také částice zrychlené během cestování, které se mohou neúmyslně vypustit při brzdění a zničit celé světy. Kromě toho existuje možnost, že nebude možné zpomalit, jakmile se začnete pohybovat, a posádka může zemřít z několika důvodů. Přesto matematika a experimentální data ukazují, že warp disky mohou mít šanci.
Pokud se nám opravdu podaří tuto technologii vytvořit, nepomine ani jedno století, dokud se nenaučíme ji používat. Stejně jako červí díry jsou možnosti, které warp disky nabízejí, neuvěřitelné, ale nebude snadné je dosáhnout.
Vladimir Guillen