เป็นการใช้ชีวิตอย่างยากลำบากในจักรวาลสัมพันธ์ซึ่งแม้แต่ดวงดาวที่อยู่ใกล้ที่สุดก็ไกลออกไปและความเร็วแสงก็สัมบูรณ์ จึงสงสัยเล็กน้อยว่าทำไมแฟรนไชส์นิยายวิทยาศาสตร์จึงใช้ FTL (Faster-than-Light) เป็นอุปกรณ์แปลงเป็นประจำ กดปุ่มเหยียบคันเร่งและระบบขับเคลื่อนที่สวยงามซึ่งไม่มีใครสามารถอธิบายการทำงานได้ - จะส่งเราไปยังสถานที่อื่นในเวลาว่าง
อย่างไรก็ตามในปีที่ผ่านมาชุมชนวิทยาศาสตร์ได้กลายเป็นที่เข้าใจและตื่นเต้นเกี่ยวกับการอ้างว่าแนวคิดบางอย่าง - ไดรฟ์ Alcubierre Warp - อาจเป็นไปได้จริง นี่เป็นหัวข้อการนำเสนอที่จัดขึ้นที่สถาบันการบินและอวกาศของสหรัฐอเมริกาในปีนี้ซึ่งจัดขึ้นตั้งแต่วันที่ 19 ถึง 22 สิงหาคมในอินเดียแนโพลิส
การนำเสนอนี้ดำเนินการโดย Joseph Agnew - วิศวกรระดับปริญญาตรีและผู้ช่วยวิจัยจาก University of Alabama ในศูนย์วิจัยการขับเคลื่อนของ Huntsville (PRC) เป็นส่วนหนึ่งของเซสชั่น“ อนาคตของนิวเคลียร์และการพัฒนาที่ก้าวหน้า” Agnew แบ่งปันผลการศึกษาที่เขาดำเนินการในหัวข้อ“ การตรวจสอบทฤษฎีและเทคโนโลยีวาร์ปเพื่อกำหนดสถานะของศิลปะและความเป็นไปได้”
เมื่อ Agnew อธิบายให้กับบ้านที่อัดแน่นทฤษฎีที่อยู่เบื้องหลังระบบแปรปรวนวิปริตนั้นค่อนข้างง่าย เสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวเม็กซิกันมิเกลอัลคูบีร์ในปี 1994 แนวคิดนี้สำหรับระบบ FTL นั้นถูกมองโดยมนุษย์ว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาเชิงทฤษฎี (แต่อาจใช้ได้) ในสมการฟิลด์ไอน์สไตน์ซึ่งอธิบายว่าอวกาศเวลาและพลังงานในจักรวาล
ในแง่ของคนธรรมดา Alcubierre Drive สามารถเดินทาง FTL ได้โดยการทอผ้าของเวลาว่างในคลื่นทำให้พื้นที่ข้างหน้าหดตัวขณะที่พื้นที่ด้านหลังขยายออก ในทางทฤษฎียานอวกาศในคลื่นนี้จะสามารถขับ "ฟองวิปริต" นี้และบรรลุความเร็วที่เกินความเร็วแสง นี่คือสิ่งที่เรียกว่า "Alcubierre Metric"
ตีความในบริบทของสัมพัทธภาพทั่วไปการตกแต่งภายในของฟองวาร์ปนี้จะเป็นกรอบอ้างอิงเฉื่อยสำหรับทุกสิ่งที่อยู่ภายใน ในทำนองเดียวกันฟองอากาศดังกล่าวสามารถปรากฏในพื้นที่ที่แบนราบก่อนหน้านี้ของกาลอวกาศและเกินความเร็วแสง เนื่องจากเรือไม่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศ - เวลา (แต่เคลื่อนที่ด้วยอวกาศ - เวลาเอง) เอฟเฟกต์สัมพัทธภาพทั่วไป (เช่นการขยายเวลา) จึงไม่สามารถใช้ได้
ในระยะสั้น Alcubierre Metric ช่วยให้ FTL เดินทางได้โดยไม่ละเมิดกฎหมายสัมพัทธภาพในแง่สามัญ ดังที่ Agnew บอกกับนิตยสาร Space ผ่านอีเมลเขาได้รับแรงบันดาลใจจากแนวคิดนี้ตั้งแต่เนิ่น ๆ ตั้งแต่มัธยมปลายและได้ใฝ่หามันตั้งแต่:
“ ฉันเจาะลึกลงไปในวิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์มากขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงเริ่มให้ความสนใจในนิยายวิทยาศาสตร์และทฤษฎีขั้นสูงในระดับเทคนิคมากขึ้น ฉันเริ่มดู Star Trek ซีรี่ส์ดั้งเดิมและ The Next Generation และสังเกตว่าพวกเขาทำนายหรือสร้างแรงบันดาลใจในการประดิษฐ์โทรศัพท์มือถือแท็บเล็ตและสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ อย่างไร ฉันคิดถึงเทคโนโลยีอื่น ๆ บางอย่างเช่นตอร์ปิโดโฟตอน, เฟสเซอร์, และไดรฟ์วาร์ปและพยายามค้นคว้าทั้งสิ่งที่ 'วิทยาศาสตร์การเดินทางระยะไกล' และ 'วิทยาศาสตร์โลกแห่งความจริงเทียบเท่า' ต้องพูดถึงมัน จากนั้นฉันก็สะดุดกระดาษที่เขียนโดยมิเกลอัลบิเวียร์และหลังจากย่อยไปสักพักหนึ่งฉันก็เริ่มหาคำหลักและเอกสารอื่น ๆ และเริ่มเข้าใจทฤษฎีมากขึ้น”
ในขณะที่แนวคิดโดยทั่วไปถูกไล่ออกเพราะเป็นทั้งทฤษฏีและเป็นการเก็งกำไรอย่างสูง แต่ก็มีชีวิตใหม่เข้ามาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครดิตสำหรับสิ่งนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นกับดร. แฮโรลด์“ ซันนี่” ไวท์ผู้นำทีมการขับเคลื่อนขั้นสูงที่ห้องทดลองฟิสิกส์ดุนฟิสิกส์ขั้นสูงของนาซ่าจอห์นสันสเปซเซ็นเตอร์ (aka.“ Eagleworks Laboratory”)
ในระหว่างการประชุมสัมมนา Starship 100 ปีในปี 2554 ดร. ไวท์ได้แบ่งปันการคำนวณ Alcubierre Metric ที่ได้รับการปรับปรุงล่าสุดซึ่งเป็นหัวข้อการนำเสนอชื่อ“ Warp Field Mechanics 101” (และการศึกษาชื่อเดียวกัน) ตามที่ดร. ไวท์ทฤษฎีของ Alcubierre ฟังดูดี แต่ต้องการการทดสอบและการพัฒนาที่จริงจัง ตั้งแต่นั้นมาเขาและเพื่อนร่วมงานของเขาทำสิ่งเหล่านี้ผ่านทาง Eagleworks Lab
ในหลอดเลือดดำที่คล้ายกัน Agnew ใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานด้านวิชาการของเขาในการวิจัยทฤษฎีและกลศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังกลไกการแปรปรวน ภายใต้การให้คำปรึกษาของ Dr. Jason Cassibry - รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศและอาจารย์ของศูนย์วิจัยการขับเคลื่อนของ UAH - งานของ Agnew ได้สิ้นสุดลงในการศึกษาที่จัดการกับอุปสรรคสำคัญและโอกาสที่นำเสนอโดยการวิจัยเชิงวิปริต
ที่เกี่ยวข้องกับ Agnew หนึ่งในสิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือความจริงที่ว่าแนวคิดของ "warp drive" ยังไม่ได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังในแวดวงวิทยาศาสตร์:
“จากประสบการณ์ของฉันการกล่าวถึงไดรฟ์วิปริตมีแนวโน้มที่จะนำไปสู่การสนทนาเพราะมันเป็นทฤษฎีและออกมาจากนิยายวิทยาศาสตร์ ในความเป็นจริงมักจะพบกับคำพูดที่น่ารังเกียจและใช้เป็นตัวอย่างของบางสิ่งบางอย่างที่ต่างชาติโดยสิ้นเชิงซึ่งเป็นที่เข้าใจ ฉันรู้ว่าในกรณีของฉันเองฉันได้จัดกลุ่มไว้ในใจเป็นหมวดหมู่เดียวกับแนวคิด superluminal ทั่วไปเนื่องจากเห็นได้ชัดว่าพวกเขาทั้งหมดละเมิด "ความเร็วของแสง" เป็นความเร็วสูงสุดของสมมติฐาน มันไม่ได้จนกว่าฉันจะขุดทฤษฎีอย่างระมัดระวังมากขึ้นว่าฉันรู้ว่ามันไม่มีปัญหาเหล่านี้ ฉันคิดว่าจะมี / จะเป็นที่สนใจมากขึ้นเมื่อบุคคลเจาะลึกถึงความก้าวหน้าที่เกิดขึ้น ลักษณะทางทฤษฎีในอดีตของความคิดนี้เองก็เป็นอุปสรรคเช่นกันเนื่องจากเป็นการยากที่จะเห็นความคืบหน้ามากมายเมื่อคุณดูสมการแทนที่จะเป็นผลเชิงปริมาณ“
ในขณะที่สนามยังคงอยู่ในวัยเด็กของมันมีจำนวนของการพัฒนาล่าสุดที่ได้ช่วย ตัวอย่างเช่นการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยนักวิทยาศาสตร์ LIGO ในปี 2559 ซึ่งทั้งคู่ยืนยันคำทำนายจากไอน์สไตน์เมื่อหนึ่งศตวรรษก่อนและพิสูจน์ว่าพื้นฐานของการขับเคลื่อนแปรปรวนอยู่ในธรรมชาติ ตามที่ Agnew ระบุว่านี่อาจเป็นการพัฒนาที่สำคัญที่สุด แต่ไม่ใช่เพียงการพัฒนาอย่างเดียว:
“ในช่วง 5-10 ปีที่ผ่านมามีความคืบหน้าอย่างมากในการทำนายผลกระทบที่คาดว่าจะเกิดขึ้นของไดรฟ์โดยพิจารณาว่าจะนำมันมามีชีวิตได้อย่างไรเสริมสมมติฐานและแนวคิดพื้นฐานและความชื่นชอบส่วนตัวของฉัน วิธีทดสอบทฤษฎีในห้องปฏิบัติการ
“ การค้นพบ LIGO เมื่อไม่กี่ปีก่อนในความคิดของฉันการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในวงการวิทยาศาสตร์เพราะมันพิสูจน์แล้วว่าการทดลองกาลอวกาศนั้นสามารถ 'แปรปรวน' และโค้งงอต่อหน้าสนามโน้มถ่วงมหาศาลและสิ่งนี้แพร่กระจายออกไปทั่ว จักรวาลในแบบที่เราสามารถวัดได้ ก่อนหน้านี้มีความเข้าใจว่านี่เป็นกรณีที่เกิดขึ้นขอบคุณ Einstein แต่ตอนนี้เรารู้แล้วอย่างแน่นอน”
เนื่องจากระบบอาศัยการขยายตัวและการบีบอัดของกาลอวกาศกล่าวว่า Agnew การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าบางส่วนของผลกระทบเหล่านี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ “ ตอนนี้เรารู้แล้วว่าผลกระทบนั้นเป็นจริงคำถามต่อไปคือในใจของฉันคือ“ เราจะศึกษามันได้อย่างไรและเราจะสร้างมันขึ้นมาเองในห้องทดลองได้ไหม?” เขากล่าวเสริม “ เห็นได้ชัดว่าบางสิ่งเช่นนั้นจะเป็นการลงทุนครั้งใหญ่และเวลา แต่จะเป็นประโยชน์อย่างมาก”
แน่นอนว่าแนวคิด Warp Drive ต้องการการสนับสนุนเพิ่มเติมและมีความก้าวหน้ามากมายก่อนที่จะมีการวิจัยเชิงทดลอง เหล่านี้รวมถึงความก้าวหน้าในแง่ของกรอบทฤษฎีเช่นเดียวกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี หากสิ่งเหล่านี้ถูกมองว่าเป็นปัญหาที่“ กัดขนาด” แทนที่จะเป็นความท้าทายครั้งใหญ่ Agnew กล่าวว่าความคืบหน้าแน่นอนจะต้องดำเนินการ:
“ โดยพื้นฐานแล้วสิ่งที่จำเป็นสำหรับไดรฟ์แบบวาร์ปคือวิธีการขยายและหดเวลากาลเวลาตามความประสงค์และในรูปแบบของท้องถิ่นเช่นรอบวัตถุหรือเรือเล็ก ๆ เรารู้แน่นอนว่าความหนาแน่นพลังงานสูงมากในรูปแบบของสนาม EM หรือมวลสามารถทำให้เกิดความโค้งในกาลอวกาศ อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์ปัญหาในปัจจุบันของเราใช้เงินจำนวนมหาศาลในการทำเช่นนั้น”
“ บน flipside พื้นที่ทางเทคนิคควรพยายามปรับปรุงอุปกรณ์และกระบวนการให้มากที่สุดทำให้ความหนาแน่นพลังงานสูงเหล่านี้มีความน่าเชื่อถือมากขึ้น ฉันเชื่อว่ามีโอกาสที่เมื่อผลกระทบสามารถทำซ้ำได้ในระดับห้องปฏิบัติการมันจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานของแรงโน้มถ่วงและอาจเปิดประตูสู่ทฤษฎีหรือช่องโหว่ที่ยังไม่ถูกค้นพบ ฉันสรุปได้ว่าสิ่งกีดขวางที่ใหญ่ที่สุดคือพลังงานและด้วยสิ่งกีดขวางทางเทคโนโลยีที่ต้องใช้สนาม EM ที่ใหญ่กว่าอุปกรณ์ที่ไวต่อความรู้สึก ฯลฯ“
จำนวนพลังงานบวกและลบที่จำเป็นในการสร้างฟองวาร์ปยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดของ Alcubierre ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าวิธีเดียวที่จะรักษาความหนาแน่นพลังงานเชิงลบที่จำเป็นในการผลิตฟองคือผ่านเรื่องแปลกใหม่ นักวิทยาศาสตร์ยังคาดการณ์ว่าความต้องการพลังงานทั้งหมดจะเทียบเท่ากับมวลของดาวพฤหัสบดี
อย่างไรก็ตามสิ่งนี้แสดงถึงการลดลงอย่างมีนัยสำคัญจากการประมาณการพลังงานก่อนหน้านี้ซึ่งอ้างว่าจะใช้มวลพลังงานเทียบเท่ากับทั้งจักรวาล อย่างไรก็ตามสสารที่มีมวลแปลกใหม่จำนวนมากยังคงมีขนาดใหญ่ ในแง่นี้ความก้าวหน้าที่สำคัญยังคงต้องทำเพื่อลดความต้องการพลังงานลงไปสู่สิ่งที่สมจริงยิ่งขึ้น
หนทางเดียวที่มองเห็นได้ในการทำเช่นนี้คือผ่านความก้าวหน้าต่อไปในฟิสิกส์ควอนตัมกลศาสตร์ควอนตัมและ metamaterials Agnew กล่าว สำหรับด้านเทคนิคของสิ่งต่าง ๆ จะต้องมีความคืบหน้าเพิ่มเติมในการสร้างตัวนำยิ่งยวด, อินเตอโรมิเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็ก และแน่นอนว่ามีปัญหาเรื่องเงินทุนซึ่งเป็นเรื่องที่ท้าทายเสมอเมื่อพูดถึงแนวคิดที่ถือว่าเป็น
แต่ในฐานะที่เป็น Agnew นั่นไม่ใช่ความท้าทายที่ผ่านไม่ได้ เมื่อพิจารณาถึงความก้าวหน้าที่ได้ทำไปแล้วก็มี
“ทฤษฏีได้ดำเนินการมาจนถึงปัจจุบันแล้วซึ่งคุ้มค่าที่จะใฝ่หาและตอนนี้มันง่ายกว่าเมื่อก่อนที่จะแสดงหลักฐานว่ามันถูกต้องตามกฎหมาย ในแง่ของเหตุผลสำหรับการจัดสรรทรัพยากรมันไม่ยากที่จะเห็นว่าความสามารถในการสำรวจนอกระบบสุริยะของเราแม้เกินกาแลคซีของเราจะเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่สำหรับมนุษยชาติ และการเติบโตของเทคโนโลยีที่เกิดจากการผลักดันขอบเขตการวิจัยจะเป็นประโยชน์อย่างแน่นอน”
เช่น avionics, การวิจัยนิวเคลียร์, การสำรวจอวกาศ, รถยนต์ไฟฟ้าและ boosters จรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ Alcubierre Warp Drive ดูเหมือนว่าจะเป็นหนึ่งในแนวคิดเหล่านั้นที่จะต้องต่อสู้อย่างหนัก แต่ถ้ากรณีทางประวัติศาสตร์อื่น ๆ เหล่านี้เป็นข้อบ่งชี้ใด ๆ ในที่สุดมันอาจผ่านจุดที่ไม่กลับมาและดูเหมือนจะเป็นไปได้โดยสิ้นเชิง!
และเมื่อเรามีดาวเคราะห์นอกระบบเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ (อีกสาขาหนึ่งที่มีการขยายตัวทางดาราศาสตร์) จึงไม่มีคนขาดแคลนที่หวังจะส่งภารกิจไปยังดาวใกล้เคียงเพื่อค้นหาดาวเคราะห์ที่น่าอยู่ และดังที่ตัวอย่างข้างต้นแสดงให้เห็นอย่างแน่นอนบางครั้งสิ่งที่จำเป็นสำหรับการหมุนลูกบอลคือการผลักดันที่ดี ...
ภาพด้านบน -“IXS Starship”. เครดิตและ ©: Mark Rademaker (2016)
