من الجيد دائمًا معرفة أن الأفكار الشائعة في الخيال العلمي لها أساس في الحقيقة العلمية. المجمدات المبردة ، مسدسات الليزر ، الروبوتات ، غرسات السيليكات ... ودعونا لا ننسى محرك الاعوجاج! صدق أو لا تصدق ، هذا المفهوم - المعروف بالتناوب باسم السفر FTL (Faster-Than-Light) ، و Hyperspace ، و Lightspeed ، وما إلى ذلك - في الواقع له قدم واحدة في عالم العلم الحقيقي.
في الفيزياء ، هو ما يُعرف باسم Alcubierre Warp Drive. على الورق ، يعد هذا حلًا تخمينيًا للغاية ، ولكنه ربما يكون صحيحًا ، لـ معادلات مجال أينشتاين ، وتحديدًا كيف يتفاعل المكان والزمان والطاقة. في هذا النموذج الرياضي الخاص للزمكان ، هناك ميزات تذكرنا على ما يبدو بـ 'محرك الاعوجاج' الخيالي أو 'الفضاء الفائق' من امتيازات الخيال العلمي البارزة ، ومن هنا جاءت العلاقة.
خلفية:
منذ أن اقترح أينشتاين لأول مرة نظرية النسبية الخاصة في عام 1905 ، ظل العلماء يعملون في ظل القيود التي يفرضها الكون النسبي. أحد هذه القيود هو الاعتقاد بأن سرعة الضوء غير قابلة للكسر ، وبالتالي ، لن يكون هناك شيء مثل السفر أو الاستكشاف في الفضاء FTL.
تصور حقل الاعوجاج ، حسب Alcubierre Drive. الائتمان: AllenMcC
على الرغم من أن الأجيال اللاحقة من العلماء والمهندسين تمكنت من كسر حاجز الصوت وهزيمة جاذبية الأرض ، إلا أن سرعة الضوء بدت وكأنها أحد العوائق التي كان من المقرر أن تستمر. ولكن بعد ذلك ، في عام 1994 ، جاء عالم فيزياء مكسيكي يُدعى ميغيل ألكوبيير (Miguel Alcubierre) جنبًا إلى جنب مع طريقة مقترحة لتمديد نسيج الزمكان بطريقة من شأنها ، من الناحية النظرية ، أن تسمح لسفر FTL أن يسير بخطى سريعة.
مفهوم:
لتوضيح الأمر ببساطة ، تتضمن طريقة السفر الفضائي هذه شد نسيج الزمكان في موجة من شأنها (نظريًا) أن تتسبب في تقلص الفضاء أمام جسم ما بينما تتسع المساحة خلفه. عندئذٍ يكون جسم ما داخل هذه الموجة (أي مركبة فضائية) قادرًا على ركوب هذه المنطقة ، والمعروفة باسم 'فقاعة الالتواء' للفضاء المسطح.
هذا ما يُعرف باسم 'مقياس الكوبيير'. تفسر في سياق النسبية العامة ، يسمح المقياس لفقاعة الالتواء بالظهور في منطقة مسطحة سابقًا من الزمكان والتحرك بعيدًا ، بشكل فعال بسرعات تتجاوز سرعة الضوء. الجزء الداخلي من الفقاعة هو الإطار المرجعي بالقصور الذاتي لأي كائن يسكنها.
نظرًا لأن السفينة لا تتحرك داخل هذه الفقاعة ، ولكن يتم نقلها مع تحرك المنطقة نفسها ، فلن تنطبق التأثيرات النسبية التقليدية مثل تمدد الوقت. ومن ثم ، فإن قواعد الزمان والمكان وقوانين النسبية لن يتم انتهاكها بالمعنى التقليدي.
مفهوم الفنان لمركبة فضائية تستخدم Alcubierre Warp Drive. الائتمان: ناسا
أحد أسباب ذلك هو أن هذه الطريقة لن تعتمد على التحرك أسرع من الضوء بالمعنى المحلي ، لأن شعاع الضوء داخل هذه الفقاعة لا يزال يتحرك دائمًا أسرع من السفينة. إنه فقط 'أسرع من الضوء' بمعنى أن السفينة يمكن أن تصل إلى وجهتها بشكل أسرع من شعاع الضوء الذي كان يسافر خارج فقاعة الالتواء.
الصعوبات:
ومع ذلك ، هناك مشاكل قليلة مع هذه النظرية. أولاً ، لا توجد طرق معروفة لإنشاء مثل هذه الفقاعة الملتوية في منطقة من الفضاء لا تحتوي بالفعل على واحدة. ثانيًا ، بافتراض وجود طريقة لإنشاء مثل هذه الفقاعة ، فلا توجد حتى الآن أي طريقة معروفة لمغادرة الفقاعة مرة واحدة داخلها. نتيجة لذلك ، يظل محرك Alcubierre (أو المقياس) في فئة النظرية في هذا الوقت.
رياضيا ، يمكن تمثيلها بالمعادلة التالية:ل2= - (أ 2 - بأنابأنا) DT2+ 2BأناDXأنادت + زاي جايDXأناDXيوحيث a هي وظيفة الزوال التي تعطي الفاصل الزمني المناسب بين السطوح المرتفعة القريبة ،بأنا هو ناقل التحول الذي يربط أنظمة الإحداثيات المكانية على الأسطح الفوقية المختلفة وزاي جايهو مقياس محدد موجب على كل من الأسطح الفوقية.
محاولات التطوير:
في عام 1996 ، أسست وكالة ناسا مشروعًا بحثيًا يُعرف باسم مشروع فيزياء الدفع الاختراق (BPP) لدراسة مقترحات وتقنيات المركبات الفضائية المختلفة. في عام 2002 ، توقف تمويل المشروع ، مما دفع المؤسس - مارك جي ميليس - والعديد من الأعضاء إلى إنشاء رقم الأساس صفر . سميت هذه المنظمة على اسم الرواية الشهيرة التي تحمل نفس الاسم من تأليف بول أندرسون ، وهي مكرسة للبحث في السفر بين النجوم.
في عام 2012 ، ناسا معمل فيزياء الدفع المتقدم (المعروف أيضًا باسم Eagleworks) أنهم بدأوا في إجراء تجارب لمعرفة ما إذا كان 'محرك الاعوجاج' ممكنًا في الواقع. وشمل ذلك تطوير مقياس تداخل لاكتشاف التشوهات المكانية الناتجة عن تمدد وتقلص الزمكان لمقياس Alcubierre.
وصف رئيس الفريق - الدكتور هارولد سوني وايت - عملهم في ورقة ناسا بعنوان ميكانيكا مجال الاعوجاج 101 . كما شرح عملهم في وكالة ناسا 2012جمع الشمل المنشور:
'لقد بدأنا سرير اختبار مقياس التداخل في هذا المختبر ، حيث سنمر ونحاول إنشاء مثيل مجهري لفقاعة الاعوجاج الصغيرة. وعلى الرغم من أن هذا مجرد مثال مجهري للظاهرة ، فإننا نشوش الزمكان ، جزء واحد من 10 ملايين ، كمية صغيرة جدًا ... تسمح لك الرياضيات بالذهاب إلى Alpha Centauri في غضون أسبوعين كما تقاس بالساعات هنا على الأرض . لذا فإن ساعة شخص ما على متن المركبة الفضائية لها نفس معدل الوقت الذي قد يكون لدى شخص ما في مهمة التحكم هنا في هيوستن. لا توجد قوى المد والجزر ، ولا قضايا لا داعي لها ، والتسارع المناسب هو صفر. عندما تقوم بتشغيل الميدان ، لا يقوم الجميع بالهجوم على الحاجز ، (والتي) ستكون رحلة قصيرة وحزينة للغاية '.
في عام 2013 ، نشر الدكتور وايت وأعضاء من Eagleworks نتائج اختبارهم الميداني الذي استغرق 19.6 ثانية في ظل ظروف الفراغ. كانت هذه النتائج التي اعتبرت غير حاسمة قدم في 2013 إيكاروس بين النجوم ستارشيب كونغرس عقدت في دالاس ، تكساس.
عندما يتعلق الأمر بمستقبل استكشاف الفضاء ، يبدو أن بعض الأسئلة الصعبة للغاية لا مفر منها. وأسئلة مثل ' كم سنستغرق من الوقت لنحصل على أقرب نجم؟ 'يبدو مزعجًا إلى حد ما عندما لا نسمح بنوع من السرعة الفائقة أو طريقة عبور أسرع من الضوء. كيف يمكننا أن نتوقع أن نصبح نوعًا بين النجوم عندما تستغرق جميع الطرق المتاحة قرونًا (أو أطول) ، أو ستشمل إرسال nanocraft بدلا من ذلك ؟
في الوقت الحاضر ، لا يبدو أن مثل هذا الشيء يقع بالكامل في نطاق الاحتمال. ومحاولات إثبات خلاف ذلك تظل غير ناجحة أو غير حاسمة. ولكن كما علمنا التاريخ ، فإن ما يعتبر مستحيلًا يتغير بمرور الوقت. يوما ما ، من يدري ما قد نكون قادرين على تحقيقه؟ ولكن حتى ذلك الحين ، علينا فقط التحلي بالصبر وانتظار الأبحاث المستقبلية.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول Alcubierre “Warp” Drive for Universe Today. هنا محركات الاعوجاج ربما مستحيلة بعد كل شيء و محركات الاعوجاج وأجهزة الإخفاء ليست مجرد خيال علمي بعد الآن و قد يأتي محرك الاعوجاج مع الجانب السلبي القاتل و علم الفلك بدون تلسكوب - محرك الاعوجاج على الورق ، و التكبير ، والتكبير ، والتكبير: تصميم رائع لسفينة الاعوجاج يبهج الإنترنت .
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول Alcubierre “Warp” Drive ، فتحقق مقال من ويكيبيديا . أيضًا ، تحقق من مقال آخر حول الاعوجاج محرك سفينة الفضاء .
لقد سجلنا أيضًا حلقة كاملة من Astronomy Cast كل شيء عن Light Echoes. استمع هنا، الحلقة 215 .
مصادر: