קשה לחיות ביקום רלטיביסטי, שאפילו הכוכבים הקרובים ביותר כל כך רחוקים ומהירות האור היא מוחלטת. אין פלא אם כן מדוע זכייני מדע בדיוני משתמשים באופן שגרתי ב- FTL (מהיר יותר מאור) כמכשיר עלילתי. לחץ על כפתור, לחץ על דוושה, ומערכת ההנעה המהודרת ההיא - שאת פעולותיה איש אינו יכול להסביר - תשלח אותנו למקום אחר בזמן-חלל.
עם זאת, בשנים האחרונות הקהילה המדעית התלהבה ומובחת ספקנית לגבי הטענות לפיה מושג מסוים - כונן עיוות אלקובייר - עשוי להיות אפשרי. זה היה נושא המצגת שהועברה במכון האמריקאי לאווירונאוטיקה והנעה ואנרגיה אסטרונאוטית השנה, שהתקיים בין ה -19 ל -22 באוגוסט באינדיאנפוליס.
מצגת זו ניצחה על ידי ג'וזף אגנו, מהנדס לתואר ראשון ועוזר מחקר מאוניברסיטת אלבמה במרכז ההנעה להונצוויל (PRC). במסגרת מושב שכותרתו "העתיד של הנעה גרעינית ופורצת דרך", אגנו שיתפה את תוצאות המחקר שערך תחת הכותרת "בחינת תיאוריה וטכנולוגיה של עיוות לקביעת מצב האמנות והיתכנות".
כפי שהסביר אגנו לבית גדוש, התיאוריה שמאחורי מערכת הנעה עיוות היא פשוטה יחסית. במקור שהוצע על ידי הפיזיקאי המקסיקני מיגל אלקובייר בשנת 1994, תפיסה זו למערכת FTL נתפסת על ידי האדם כפתרון תיאורטי מאוד (אך אולי תקף) למשוואות שדה איינשטיין, המתארות כיצד מרחב, זמן ואנרגיה ביקום שלנו מתקשרים.
במונחים של הדיוט, כונן אלקובייר משיג נסיעה ב- FTL על ידי מתיחת מרקם הזמן-שטח בגל, וגורם לכך שהמרחב שלפניו יתכווץ בזמן שהמרחב מאחוריו מתרחב. להלכה, חללית בתוך גל זה תוכל לרכוב על "בועת העיוות" הזו ולהשיג מהירות מעבר למהירות האור. זה מה שמכונה "מדד אלקובייר".
המפורש בהקשר של היחסות הכללית, פנים בועת העיוות הזו יהווה את מסגרת ההתייחסות האינרטיבית לכל דבר שבתוכה. באותה מידה, בועות כאלה יכולות להופיע באזור שטוח של חלל בעבר ולחרוג ממהירות האור. מכיוון שהאוניה אינה עוברת בזמן-חלל (אלא עוברת-זמן-מרחב עצמה), השפעות רלטיביות קונבנציונאליות (כמו הרחבת זמן) לא יחולו.
בקיצור, מדד אלקובייר מאפשר נסיעה ב- FTL מבלי להפר את חוקי היחסות במובן המקובל. כפי שסיפר אגנו למגזין החלל באמצעות הדוא"ל, הוא קיבל השראה מתפיסה זו כבר בתיכון ומאז הוא רודף אחריו:
"התעמקתי במתמטיקה ומדעים יותר, וכתוצאה מכך התחלתי להתעניין במדע בדיוני ותיאוריות מתקדמות בקנה מידה טכני יותר. התחלתי לצפות ב"מסע בין כוכבים ", בסדרה המקורית ובדור הבא, ושמתי לב כיצד ניבאו או השראו את המצאת הטלפונים הסלולריים, הטאבלטים ושירותים נוספים. חשבתי על כמה מהטכנולוגיות האחרות, כמו טורפדו פוטונים, פייזרים וכונן עיוות, וניסיתי לחקור הן את מה שיש ל'מדע טרק הכוכבים 'וגם' המקבילה למדע בעולם האמיתי 'לומר עליו. לאחר מכן מעדתי את העיתון המקורי מאת מיגל אלקובייר, ואחרי שעיכלתי אותו זמן מה התחלתי לרדוף אחר מילות מפתח ומסמכים אחרים והעמקתי יותר בתיאוריה. "
בעוד שהמושג בדרך כלל פוטר בשל היותו תיאורטי לחלוטין וספקולטיבי ביותר, היו לו חיים חדשים שנשברו אליו בשנים האחרונות. האשראי לכך נובע בעיקרו של ד"ר הרולד "סוני ווייט", צוות ההנעה המתקדם במעבדת הפיזיקה להנעה מתקדמת במרכז החלל של ג'ונסון (המכונה "מעבדת Eagleworks").
במהלך סימפוזיון המאה שנה לשנת 2011, שיתף ד"ר ווייט כמה חישובים עדכניים של מדד אלקובייר, שהיו נושא למצגת שכותרתה "מכני שדה עיוות 101" (ומחקר בשם זהה). על פי ד"ר ווייט, התיאוריה של אלקובייר הייתה נכונה אך הייתה זקוקה לבדיקות והתפתחות רציניים. מאז הוא ועמיתיו עושים את הדברים האלו ממש באמצעות מעבדת Eagleworks.
בדומה דומה, אגנו בילה חלק ניכר מהקריירה האקדמית שלו בחקר התיאוריה והמכניקה שמאחורי מכניקת עיוות. תחת חונכתו של ד"ר ג'ייסון קסיברי - פרופסור חבר להנדסת מכונות וחלל וחבר סגל במרכז לחקר ההנעה של UAH - הגיעה עבודת אגנו לשיאה במחקר העוסק במכשולים וההזדמנויות העיקריות שהציגה מחקר מכניקת עיוות.
כפי שסיפר אגנו, אחד הגדולים שבהם הוא העובדה שהמושג "כונן עיוות" עדיין לא נלקח ברצינות רבה בחוגים מדעיים:
“מניסיוני, אזכור כונן עיוות נוטה להביא צחקוקים לשיחה מכיוון שהיא כה תיאורטית ונכונה מתוך מדע בדיוני. למעשה, לעיתים קרובות זה נפגש עם הערות מזלזל, ומשמש כדוגמה למשהו מופלג לחלוטין, וזה מובן. אני יודע במקרה שלי, בתחילה קיוויתי את זה, מנטלית, לאותה קטגוריה כמו מושגים סופר-ליינאליים טיפוסיים, כי ברור שכולם מפרים את הנחת 'מהירות האור היא המהירות האולטימטיבית'. רק לפני שחפרתי בתיאוריה בזהירות רבה יותר הבנתי שאין לה את הבעיות האלה. אני חושב שיהיה / יתעניין הרבה יותר כאשר אנשים יתעמקו בהתקדמות שהושגה. אופיו התיאורטי של הרעיון הוא גם עצמו הרתעתי, מכיוון שקשה הרבה יותר לראות התקדמות משמעותית כשאתה מסתכל על משוואות במקום על תוצאות כמותיות.“
בעוד התחום עדיין בחיתוליו, היו מספר התפתחויות אחרונות שעזרו. לדוגמא, גילוי גלי הכבידה המתרחשים באופן טבעי (GWSs) על ידי מדעני LIGO בשנת 2016, אשר אישרו שניהם חיזוי שביצע איינשטיין לפני מאה שנה ומוכיח כי הבסיס לנהיגה העיוות קיים בטבע. כפי שציין אגנו, זו אולי ההתפתחות המשמעותית ביותר, אך לא היחידה:
“במהלך 5-10 השנים האחרונות בערך, חלה התקדמות מצוינת לאורך חיזוי ההשפעות הצפויות של הכונן, קביעת הדרך בה ניתן להביא אותה לקיום, חיזוק הנחות ומושגים יסודיים, וההעדפה האישית שלי , דרכים לבחון את התיאוריה במעבדה.
"תגלית ה- LIGO לפני כמה שנים הייתה לדעתי קפיצת מדרגה אדירה במדע, מכיוון שהוכיחה, בניסיון, שזמן החלל יכול 'לעוות' ולהתכופף בנוכחות שדות כבידה אדירים, וזה מופץ לרוחב יקום באופן שנוכל למדוד. לפני כן הייתה הבנה שככל הנראה זה המקרה, בזכות איינשטיין, אך אנו יודעים בוודאות כעת. "
מכיוון שהמערכת מסתמכת על התרחבות ודחיסה של זמן החלל, אמר אגנו, תגלית זו הדגימה כי חלק מההשפעות הללו מתרחשות באופן טבעי. "כעת, כשאנחנו יודעים שההשפעה היא אמיתית, השאלה הבאה, לדעתי, היא 'איך נלמד את זה, והאם נוכל לייצר אותה בעצמנו במעבדה?'" הוסיף. "ברור שמשהו כזה יהיה השקעה אדירה של זמן ומשאבים, אך יהיה מועיל מאוד."
כמובן שמושג ה- Warp Drive דורש תמיכה נוספת והתקדמות רבות לפני שיתאפשר מחקר ניסיוני. אלה כוללים התקדמות מבחינת המסגרת התיאורטית וכן התקדמות טכנולוגית. אם מתייחסים אליהם כאל בעיות "בגודל נשיכה" במקום אתגר מסיבי אחד, אמרה אגנו, אז בטוח שתתקדם ההתקדמות:
"בעיקרו של דבר, מה שנדרש לכונן עיוות הוא דרך להרחיב ולהתכווץ בחלל כרצונך, ובאופן מקומי, כמו סביב חפץ קטן או ספינה. אנו יודעים בוודאות כי צפיפות אנרגיה גבוהה מאוד, בצורה של שדות EM או מסה, למשל, עלולים לגרום לעקמומיות בחלל. עם זאת, אנו זקוקים לכמויות אדירות כדי לבצע זאת בניתוח הנוכחי של הבעיה. "
"על הצד השמאלי, האזורים הטכניים צריכים לנסות לעדן את הציוד ולעבד כמה שיותר, ולהפוך את צפיפות האנרגיה הגבוהה לאמינה יותר. אני מאמין שיש סיכוי שברגע שניתן יהיה לשכפל את האפקט בסולם מעבדה, הוא יביא להבנה הרבה יותר עמוקה של אופן הכובד, ועשוי לפתוח את הדלת לכמה תיאוריות או פרצות שטרם נחשפו. אני מניח לסיכום, המכשול הגדול ביותר הוא האנרגיה, ואיתו מגיעים מכשולים טכנולוגיים, הזקוקים לשדות EM גדולים יותר, ציוד רגיש יותר וכו '.“
הכמות העצומה של האנרגיה החיובית והשלילית הנחוצה ליצירת בועת עיוות נותרה האתגר הגדול ביותר הקשור לתפיסה של אלקובייר. נכון לעכשיו, מדענים מאמינים כי הדרך היחידה לשמור על צפיפות האנרגיה השלילית הנדרשת לייצור הבועה היא באמצעות חומר אקזוטי. מדענים מעריכים כי גם דרישת האנרגיה הכוללת תהיה שווה למסה של צדק.
עם זאת, הדבר מייצג ירידה משמעותית מהערכות אנרגיה קודמות, שטענו כי ייקח מסת אנרגיה השווה ליקום כולו. אף על פי כן, כמות יופיטר המונית של חומר אקזוטי עדיין גדולה עד איסור. מהבחינה הזו, עדיין יש להתקדם משמעותית בכדי להגדיל את דרישות האנרגיה למשהו יותר מציאותי.
הדרך היחידה הנראית מראש לעשות זאת היא על ידי התקדמות נוספת בפיזיקה קוונטית, מכניקת קוונטים ומטריאליזם, אומר אגנו. לגבי הצד הטכני של הדברים, יהיה צורך להתקדם בהמשך ביצירת מוליכי-על, אינטרפרומטרים וגנרטורים מגנטיים. וכמובן, ישנו נושא המימון, שהוא תמיד אתגר כשמדובר במושגים שנחשבים כ"חוץ ".
אבל כפי שאגנו קובע, זה לא אתגר שאי אפשר לעבור עליו. בהתחשב בהתקדמות שהושגה עד כה, ישנם
“התיאוריה התבררה עד כה שכדאי להמשיך, וקל יותר מאשר בעבר לספק ראיות שהיא לגיטימית. מבחינת ההצדקות להקצאת משאבים, לא קשה לראות שהיכולת לחקור מעבר למערכת השמש שלנו, אפילו מעבר לגלקסיה שלנו, תהיה קפיצת מדרגה אדירה למין האנושי. והצמיחה בטכנולוגיה הנובעת מדחיפת גבולות המחקר בהחלט תהיה מועילה. "
כמו אוויוניקה, מחקר גרעיני, חקר חלל, מכוניות חשמליות ומאיצים טילים לשימוש חוזר, נראה כי כונן עיוות אלקובייר נועד להיות אחד מאותם מושגים שיצטרכו להילחם בדרכו במעלה הגבעה. אבל אם המקרים ההיסטוריים האחרים הללו הם אינדיקציה כלשהי, בסופו של דבר זה עלול לעבור נקודת אל-חזור ולפתע נראה אפשרי לחלוטין!
ובהתחשב בעיסוקנו ההולך וגובר באקספלנטות (שדה אסטרונומיה נוסף ומתפוצץ), לא חסרים אנשים שמקווים לשלוח משימות לכוכבים הסמוכים לחפש אחר כוכבי לכת שעשויים להיות ראויים למגורים. וכפי שהדוגמאות שהוזכרו לעיל בהחלט מדגימות, לפעמים, כל מה שצריך בכדי לגרום לכדור להתגלגל הוא דחיפה טובה ...
תמונה עליונה - “IXS Starship ”. אשראי ו ©: מארק רדמייקר (2016)
