ในปี 1994 นักฟิสิกส์ Miguel Alcubierre ได้เสนอเทคโนโลยีที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงซึ่งจะช่วยให้เดินทางได้เร็วกว่าแสง นั่นคือwarp driveซึ่งเป็นวิธีสมมุติในการลัดเลาะรอบขีดจำกัดความเร็วสูงสุดของเอกภพโดยการดัดโครงสร้างของความเป็นจริง เป็นแนวคิดที่น่าสนใจ แม้แต่ NASA ก็ยังทำการวิจัยที่ห้องปฏิบัติการ Eagleworks แต่ข้อเสนอของ Alcubierre มีปัญหาที่ดูเหมือนจะผ่านไม่ได้ ตอนนี้ บทความล่าสุดโดยนักฟิสิกส์จากสหรัฐฯ Alexey Bobrick
และ Gianni Martire ได้แก้ไขปัญหาเหล่านั้นและสร้างความฮือฮาอย่าง
แต่ในขณะที่ Bobrick และ Martire สามารถจัดการกับเทคโนโลยีวาร์ปได้อย่างชัดเจน แต่งานของพวกเขากลับชี้ให้เห็นว่าการเดินทางที่เร็วกว่าแสงนั้นยังห่างไกลจากการเข้าถึงสำหรับสิ่งมีชีวิตอย่างเรา อย่างน้อยก็ในช่วงเวลานี้
อย่างไรก็ตาม มีข้อดีบางประการ: เทคโนโลยีวาร์ปอาจมีการใช้งานที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงนอกเหนือจากการเดินทางในอวกาศ
เรื่องราวของ warp drives เริ่มต้นจากความสำเร็จสูงสุดของไอน์สไตน์: ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจับวิธีที่กาลอวกาศซึ่งเป็นโครงสร้างแห่งความเป็นจริงโค้งงอเพื่อตอบสนองต่อการมีอยู่ของสสารและพลังงาน ซึ่งจะอธิบายว่าสสารและพลังงานเคลื่อนที่อย่างไร
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปกำหนดข้อจำกัดสองประการในการเดินทางระหว่างดวงดาว ประการแรก ไม่มีอะไรสามารถเร่งความเร็วได้เกินความเร็วแสง (ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที) แม้จะเดินทางด้วยความเร็วที่น่าเวียนหัวนี้ เราก็ยังต้องใช้เวลาถึงสี่ปีกว่าจะไปถึง Proxima Centauri ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด
ประการที่สอง นาฬิกาบนยานอวกาศที่เดินทางใกล้กับความเร็วแสงจะเดินช้าลงเมื่อเทียบกับนาฬิกาบนโลก (ซึ่งเรียกว่าการขยายเวลา) สมมติว่ามีความเร่งคงที่ทำให้สามารถเดินทางดวงดาวได้ เราสามารถไปถึงดวงดาวที่อยู่ห่างไกลออกไป 150 ปีแสงได้ภายในชั่วอายุคนๆ หนึ่ง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่จับได้คือเมื่อคนเรากลับมาโลกจะผ่านไปนานกว่า 300 ปี
คือที่มาของ Alcubierre เขาแย้งว่าคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพ
ทั่วไปอนุญาตให้มี “ฟองอากาศวิปริต” ซึ่งเป็นบริเวณที่สสารและพลังงานถูกจัดเรียงในลักษณะที่จะงอกาลอวกาศข้างหน้าฟองสบู่และขยายไปด้านหลังใน วิธีที่ช่วยให้พื้นที่ “แบน” ภายในฟองอากาศเดินทางได้เร็วกว่าแสง
คำที่เกี่ยวข้อง: Don’t stop me now! การเดินทางเหนือแสงในจักรวาลของไอน์สไตน์
เพื่อให้เข้าใจว่า “แบน” หมายถึงอะไรในบริบทนี้ โปรดสังเกตว่ากาลอวกาศเป็นเหมือนแผ่นยาง เสื่อโค้งเมื่อมีสสารและพลังงาน (ลองนึกถึงการวางลูกโบว์ลิ่งไว้บนเสื่อ) แรงโน้มถ่วงไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่าแนวโน้มที่วัตถุจะต้องกลิ้งเข้าไปในรอยบุบที่เกิดจากสิ่งต่างๆ เช่น ดวงดาวและดาวเคราะห์ พื้นที่ราบเรียบก็เหมือนส่วนหนึ่งของเสื่อที่ไม่มีอะไรอยู่
การขับเคลื่อนดังกล่าวจะหลีกเลี่ยงผลที่ตามมาของการขยายเวลา เราอาจเดินทางไปรอบ ๆ สู่ห้วงอวกาศและยังคงได้รับการต้อนรับจากคนที่ใกล้ที่สุดและรักที่สุดที่บ้าน
ความแปลกประหลาดของกาลอวกาศ
อุปกรณ์ของ Alcubierre ทำงานอย่างไร การอภิปรายในที่นี้มักอาศัยการเปรียบเทียบ เนื่องจากคณิตศาสตร์มีความซับซ้อนมาก
ลองนึกภาพพรมที่มีถ้วยอยู่ คุณอยู่บนพรมและคุณต้องการที่จะไปถึงถ้วย คุณสามารถเลื่อนพรมหรือดึงพรมเข้าหาตัวคุณ การวาร์ปเป็นเหมือนการดึงกาลอวกาศเพื่อให้จุดหมายของคุณใกล้เข้ามามากขึ้น
แต่อุปมาอุปไมยก็มีขีดจำกัด: แรงขับแบบวาร์ปไม่ได้ลากจุดหมายมาหาคุณจริงๆ มันทำสัญญากาลอวกาศเพื่อทำให้เส้นทางของคุณสั้นลง มีช่องว่างระหว่างคุณกับถ้วยน้อยลงเมื่อคุณเปิดไดรฟ์
คำแนะนำของ Alcubierre แม้จะมีความเข้มงวดทางคณิตศาสตร์ แต่ก็ยากที่จะเข้าใจในระดับที่หยั่งรู้ได้ งานของ Bobrick และ Martire กำลังจะเปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง
เอ็นเตอร์ไพรส์ปล่อยไก่
Bobrick และ Martire แสดงให้เห็นว่า warp drive ใดๆ จะต้องเป็นเปลือกของวัสดุในสภาวะการเคลื่อนที่คงที่ ซึ่งล้อมรอบพื้นที่ราบของกาลอวกาศ พลังงานของเปลือกจะปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของพื้นที่กาลอวกาศภายในนั้น
นี่อาจฟังดูไม่เหมือนกับการค้นพบมากนัก แต่จนถึงขณะนี้ก็ยังไม่มีความชัดเจนว่าแรงขับวิปริตคืออะไร พูดในเชิงกายภาพ งานของพวกเขาบอกเราว่า warp drive ค่อนข้างน่าประหลาดใจเหมือนกับรถยนต์ รถยนต์ยังเป็นเปลือกของพลังงาน (ในรูปของสสาร) ที่ล้อมรอบพื้นที่ราบของกาลอวกาศ ข้อแตกต่างคือการนั่งรถไม่ได้ทำให้แก่เร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม นั่นเป็นสิ่งที่ไดรฟ์วาร์ปอาจทำ
ด้วยคำอธิบายที่เรียบง่าย Bobrick และ Martire สาธิตวิธีการใช้สมการสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เพื่อค้นหากาลอวกาศที่เอื้อต่อการจัดเรียงตัวของสสารและพลังงานที่จะทำหน้าที่เป็นฟองสบู่ สิ่งนี้ทำให้เรามีคีย์ทางคณิตศาสตร์ในการค้นหาและจำแนกเทคโนโลยีวาร์ป
งานของพวกเขาสามารถจัดการกับหนึ่งในปัญหาหลักสำหรับไดรฟ์แบบวาร์ปได้ เพื่อทำให้สมการสมดุล อุปกรณ์ของ Alcubierre ทำงานบน “พลังงานเชิงลบ” – แต่เรายังไม่พบแหล่งที่มาของพลังงานเชิงลบในโลกแห่งความเป็นจริง
Bobrick และ Martire แสดงให้เห็นว่าแรงผลักดันวิปริตอาจทำมาจากพลังงานบวก (เช่น พลังงาน “ปกติ”) หรือจากส่วนผสมของพลังงานเชิงลบและพลังงานบวก ที่กล่าวว่าความต้องการพลังงานจะยังคงมีอยู่มาก
ถ้า Bobrick และ Martire พูดถูก วาร์ปไดร์ฟก็เหมือนกับวัตถุอื่นๆ ที่กำลังเคลื่อนที่ มันจะต้องอยู่ภายใต้ขีดจำกัดความเร็วสากลที่บังคับใช้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และมันจะต้องมีระบบขับเคลื่อนแบบธรรมดาบางประเภทเพื่อให้มันเร่งความเร็วได้
ข่าวยิ่งแย่ลง ไดรฟ์วิปริตหลายชนิดสามารถปรับเปลี่ยนกาลอวกาศภายในได้ด้วยวิธีหนึ่งเท่านั้น: โดยการทำให้นาฬิกาของผู้โดยสารช้าลงในแบบที่ทำให้การเดินทางสู่ห้วงอวกาศเป็นปัญหา
Bobrick และ Martire แสดงให้เห็นว่า warp drives บางอันสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง แต่ถ้ามันถูกสร้างขึ้นแล้วเดินทางด้วยความเร็วนั้นเท่านั้น ซึ่งช่วยอะไรไม่ได้สำหรับมนุษย์ธรรมดาที่หวังจะท่องเที่ยวระหว่างดวงดาวสักหน่อย
