Mokslo ir technologijų pasaulis

Norint sukurti metmenų pavarą, prireiktų 10 kartų daugiau neigiamos energijos, nei yra teigiamos energijos Visatoje.

1994 m. fizikas teoretikas Miguelis Alcubierre nusprendė išsiaiškinti, ar įmanomas deformacinis mechanizmas, leidžiantis kosmose keliauti greičiau nei šviesos greitis. Nuostabu, kad mokslininkas rado būdą, kaip tai padaryti, tačiau vis dar neaišku, ar toks variklis kada nors galėtų iš tikrųjų veikti, rašo „Space“.

Nors metmenų pavaros arba variklio (warp drive) technologija yra teorinė, fizikai mano, kad ji jau egzistuoja ir netgi gali būti aptikta. Mokslininkai teigia, kad metmenų pavaras galėtų naudoti potencialūs ateiviai.

Metmenų pavara – kaip tai veikia?

Nors pagal dabartinius fizikos dėsnius greičiau už greitį keliauti neįmanoma, šis apribojimas galioja tik vietiniams matmenims. Galima manipuliuoti erdvėlaikiu taip, kad greitesnis už šviesą judėjimas taptų pasiekiamas. Pavyzdžiui, Visatos plėtimasis stumia galaktikas greičiau nei šviesos greitis, bet kadangi kiekviena galaktika yra savo vietiniame erdvės lopinėlyje, viskas veikia pagal fizikos dėsnus.

Alcubierre idėja buvo panaudoti panašų triuką. Jo metmenų pavaros sprendimas bendrojoje reliatyvumo teorijoje pasitelkia idealiai plokščią erdvę. Remiantis teorija, erdvėlaivyje įrengta metmenų pavara sukuria metmenų burbulą. Priešais šį burbulą yra suspaustos erdvės sritis, o už jos yra išplėstos erdvės sritis. Erdvės suspaudimas leidžia burbului ir jame esančiam erdvėlaiviui judėti greičiau nei šviesos greitis.

Stebėtina, kad burbulo „gyventojai“ nepajus nieko keisto. Tiesą sakant, iš jų perspektyvos jie visai nejudės. Vietoj to, kelionės tikslas bus jiems arčiau. Tačiau yra viena problema: norėdami sukurti erdvėlaikį su tokia tikslia geometrija, turėtume naudoti neigiamą masę, kuri akivaizdžiai neegzistuoja Visatoje ir kuri pažeistų viską, ką žinome apie judėjimą, inerciją ir energiją.

Neigiama energija

Nors Visatoje nėra neigiamos masės, apie kurią žinome, yra neigiamos energijos. Jei paimsite dvi metalines plokšteles ir laikysite jas labai arti viena kitos, jų viduje esantys kvantiniai laukai bus apriboti. Jie gali turėti tik tam tikrus leistinus bangos ilgius. Šis apribojimas, žinomas kaip Kasimiro (Casimir effect), lemia taukos jėgą tarp plokštelių ir neigiamos energijos srities.

Tačiau tokio mažo neigiamos energijos kiekio nepakanka, kad būtų galima maitinti metmenų pavarą, ir ji gali neveikti. Ar gali egzistuoti metmenų pavara? Tai daugiau kvantinės gravitacijos klausimas, tačiau fizikai dar nesukūrė teorijos, kuri apjungtų reliatyvumo teoriją (kuri geriausiai paaiškina gravitaciją) ir kvantinę mechaniką.

Tęsinys kitame puslapyje:

Tuo pačiu metu mokslininkai dešimtmečius bandė išsiaiškinti, kas gali nutikti kvantiniams laukams itin keistoje gravitacinėje aplinkoje. Tai sukėlė įdomių, bet kartais prieštaringų idėjų apie metmenų pavarų prigimtį.

Metmenų pavaros problemos

Kai kurie skaičiavimai rodo, kad metmenų burbulo pakraštyje esantys kvantiniai laukai, kurie tariamai apima ribą tarp jo vidinės ir išorinės erdvės, iš esmės sprogsta į begalybę, kai tik įjungiate metmenų pavarą. Kiti skaičiavimai rodo, kad tai galima pritaikyti tik ribotais atvejais ir jei pakankamai lėtai didinsite metmenų pavaros galią, viskas bus gerai.

Kiti skaičiavimai parodo, kiek neigiamos energijos iš tikrųjų reikia, kad būtų sukurtas metmenų burbulas. Pasirodo, kad sukurti vieną makroskopinį metmenų burbulą, kurio skersmuo būtų apie 100 metrų, reikėtų 10 kartų daugiau neigiamos energijos nei yra teigiamos energijos Visatoje. Ir tai yra didelė problema.

Tačiau kiti skaičiavimai rodo, kad šis didžiulis skaičius gali būti pritaikytas tik tradiciniam metmenų burbului, kaip apibrėžė Alcubierre. Galbūt būtų galima pakeisti burbulo formą taip, kad priekyje būtų mažytis „kakliukas“, kuris suspaustų erdvę, o tada jis išsipūstų į apvalkalą, kuriame būtų metmenų burbulas. Tai sumažina bet kokius kvantinius keistumus, todėl neigiamos energijos prireiktų tiek pat, kiek energijos, kurią skleidžia žvaigždė.

Kiti skaičiavimai rodo, kad net jei gausime neigiamos energijos ar neigiamos masės, vos tik pradėsime judėti, susidursime su problemomis. Neigiama masė iš karto pradės tekėti iš burbulo krašto greičiu, viršijančiu šviesos greitį. Galų gale, egzotiška medžiaga, sudaranti metmenų burbulą, negali neatsilikti nuo paties burbulo, todėl jis tiesiog sprogs.

Nors, viena vertus, atrodo, kad sukurti metmenų pavarą neįmanoma, to negalima vienareikšmiškai pasakyti. Mąstymas apie tai, padeda ištirti kai kuriuos stebinančius bendrosios reliatyvumo teorijos ir kvantinės mechanikos ryšius.