Det är alltid en välkommen sak att lära sig att idéer som är vanliga i science fiction har en grund i science fact. Kryogena frysar, laserpistoler, robotar, silikatimplantat... och låt oss inte glömma varpdriften! Tro det eller ej, detta koncept – växelvis känt som FTL-resor (Faster-Than-Light), Hyperspace, Ljus hastighet, etc. – har faktiskt en fot i den verkliga vetenskapens värld.

I fysik, det är vad som kallas Alcubierre Warp Drive. På papper, det är en mycket spekulativ, men möjligen giltigt, lösning av Einsteins fältekvationer, specifikt hur utrymme, tid och energi samverkar. I denna speciella matematiska modell av rumtid, det finns funktioner som uppenbarligen påminner om den fiktiva "warp drive" eller "hyperspace" från anmärkningsvärda science fiction-serier, därav föreningen.

Bakgrund:

Sedan Einstein först föreslog den speciella relativitetsteorin 1905, forskare har opererat under de restriktioner som införts av ett relativistiskt universum. En av dessa begränsningar är tron ​​att ljusets hastighet är okrossbar och därför, att det aldrig kommer att finnas något sådant som FTL-rymdresor eller utforskning.

Även om efterföljande generationer av vetenskapsmän och ingenjörer lyckades bryta ljudbarriären och besegra dragkraften från jordens gravitation, ljusets hastighet verkade vara en barriär som var avsedd att hålla. Men då, 1994, en mexikansk fysiker vid namn Miguel Alcubierre kom med en föreslagen metod för att sträcka väven av rum-tid på ett sätt som skulle, i teorin, låt FTL-resor ta fart.

Begrepp:

För att uttrycka sig enkelt, denna metod för rymdresor innebär att väven av rum-tid sträcker sig i en våg som (i teorin) skulle få utrymmet framför ett objekt att dra ihop sig medan utrymmet bakom det skulle expandera. Ett föremål inuti denna våg (dvs ett rymdskepp) skulle då kunna åka på denna region, känd som en "varpbubbla" av platt utrymme.

Detta är vad som kallas "Alcubierre Metric". Tolkad i samband med allmän relativitet, måtten tillåter en varpbubbla att dyka upp i ett tidigare plant område av rumtiden och flytta sig bort, effektivt vid hastigheter som överstiger ljusets hastighet. Det inre av bubblan är tröghetsreferensramen för alla föremål som bebor den.

Eftersom skeppet inte rör sig i denna bubbla, men bärs med när själva regionen rör sig, konventionella relativistiska effekter som tidsutvidgning skulle inte gälla. Därav, reglerna för rum-tid och relativitetslagarna skulle inte kränkas i konventionell mening.

En av anledningarna till detta är att den här metoden inte skulle förlita sig på att röra sig snabbare än ljus i lokal mening, eftersom en ljusstråle i denna bubbla ändå alltid skulle röra sig snabbare än skeppet. Det är bara "snabbare än ljuset" i den meningen att skeppet kunde nå sin destination snabbare än en ljusstråle som färdades utanför varpbubblan.

Svårigheter:

Dock, det finns få problem med denna teori. För en, det finns inga kända metoder för att skapa en sådan varpbubbla i ett område av rymden som inte redan skulle innehålla en. Andra, antar att det fanns ett sätt att skapa en sådan bubbla, det finns ännu inget känt sätt att lämna en gång inuti den. Som ett resultat, Alcubierre-drevet (eller metriska) förblir i kategorin teori vid denna tidpunkt.

Matematiskt, den kan representeras av följande ekvation:ds2=– (a2 – BiBi) dt2 + 2Bi dxi dt + gijdxi dxj, där a är lapse-funktionen som ger intervallet för korrekt tid mellan närliggande hyperytor, Bi är skiftvektorn som relaterar de rumsliga koordinatsystemen på olika hyperytor och gij är ett positivt bestämt mått på var och en av hyperytorna.

Utvecklingsförsök:

1996, NASA grundade ett forskningsprojekt som kallas Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP) för att studera olika förslag och teknologier för rymdfarkoster. År 2002, projektets finansiering avbröts, vilket fick grundaren – Marc G. Millis – och flera medlemmar att skapa Tau Zero Foundation. Uppkallad efter den berömda romanen med samma namn av Poul Anderson, denna organisation är dedikerad till att undersöka interstellära resor.

Under 2012, NASA:s Advanced Propulsion Physics Laboratory (aka. Eagleworks) meddelade att de hade börjat genomföra experiment för att se om en "warp drive" faktiskt var möjlig. Detta inkluderade att utveckla en interferometer för att upptäcka de rumsliga distorsionerna som produceras av den expanderande och sammandragande rymdtiden för Alcubierre-metriken.

Teamledaren – Dr. Harold Sonny White – beskrev sitt arbete i en NASA-tidning med titeln Warp Field Mechanics 101. Han förklarade också deras arbete i NASA:s 2012 Roundup-publikation:

"Vi har initierat en interferometertestbädd i det här labbet, där vi ska gå igenom och försöka skapa en mikroskopisk instans av en liten varpbubbla. Och även om detta bara är ett mikroskopiskt exempel på fenomenet, we're perturbing space time, one part in 10 million, a very tiny amount… The math would allow you to go to Alpha Centauri in two weeks as measured by clocks here on Earth. So somebody's clock onboard the spacecraft has the same rate of time as somebody in mission control here in Houston might have. There are no tidal forces, no undue issues, and the proper acceleration is zero. When you turn the field on, everybody doesn't go slamming against the bulkhead, (which) would be a very short and sad trip."

Under 2013, Dr. White and members of Eagleworks published the results of their 19.6-second warp field test under vacuum conditions. Dessa resultat, which were deemed to be inconclusive, were presented at the 2013 Icarus Interstellar Starship Congress held in Dallas, Texas.

When it comes to the future of space exploration, some very tough questions seem unavoidable. And questions like "long will it take us to get the nearest star?" seem rather troubling when we don't make allowances for some kind of hypervelocity or faster-than-light transit method. How can we expect to become an interstellar species when all available methods with either take centuries (or longer), or will involve sending a nanocraft instead?

För närvarande, such a thing just doesn't seem to be entirely within the realm of possibility. And attempts to prove otherwise remain unsuccessful or inconclusive. But as history has taught us, what is considered to be impossible changes over time. Someday, who knows what we might be able to accomplish? Men tills dess, we'll just have to be patient and wait on future research.