اختراق محرك Warp Drive يقترب قليلاً من “Star Trek”

اكتشف فريق من علماء الفيزياء أنه من الممكن بناء محرك انفتال حقيقي وفعلي دون كسر أي قواعد فيزيائية معروفة. تحذير واحد: لا يمكن للسفينة التي تقوم بعملية الالتواء أن تتجاوز سرعة الضوء، لذلك لن تصل إلى أي مكان مثير للاهتمام في أي وقت قريب. لكن هذا البحث لا يزال يمثل تقدمًا مهمًا في فهمنا للجاذبية.

التحرك بدون حركة

النظرية النسبية العامة لأينشتاين هي مجموعة أدوات لحل المشكلات المتعلقة بالجاذبية التي تربط الكتلة والطاقة بالتشوهات في الزمكان. وفي المقابل، فإن تشوهات الزمكان تلك ترشد الكتلة والطاقة إلى كيفية التحرك. في جميع الحالات تقريبًا، يستخدم الفيزيائيون معادلات النسبية لمعرفة كيفية تحرك مجموعة معينة من الأجسام. لديهم بعض السيناريوهات الفيزيائية، مثل كوكب يدور حول نجم أو اصطدام ثقبين أسودين، ويتساءلون كيف تشوه هذه الأجسام الزمكان وما يجب أن يكون عليه التطور اللاحق للنظام.

ولكن من الممكن أيضًا تشغيل حسابات أينشتاين في الاتجاه المعاكس من خلال تخيل بعض الحركة المرغوبة والتساؤل عن نوع تشوه الزمكان الذي يمكن أن يجعل ذلك ممكنًا. هذه هي الطريقة التي اكتشف بها الفيزيائي المكسيكي ميغيل ألكوبيير الأساس الفيزيائي لمحرك الالتواء، وهو عنصر أساسي في الفيزياء منذ فترة طويلة. ستار تريك الامتياز التجاري.

الهدف من محرك الالتواء هو الانتقال من A إلى B في الفترة ما بين الفواصل التجارية، والتي تتضمن عادةً حركة أسرع من الضوء. لكن النسبية الخاصة تحظر صراحةً السرعات الأسرع من الضوء. في حين أن هذا لم يزعج كتاب ستار تريكلقد أثار غضب ألكوبيير. لقد اكتشف أنه من الممكن بناء محرك ملتوي من خلال التلاعب الذكي بالزمكان، وترتيبه بحيث يتم مسح المساحة الموجودة أمام السفينة وتمديد المساحة الموجودة خلف السفينة. وهذا يولد الحركة بدون حركة بالمعنى الدقيق للكلمة.

قد يبدو الأمر وكأنه تناقض، لكنه مجرد واحد من الجوانب العديدة الرائعة للنسبية العامة. يتجنب محرك Alcubierre الملتوي انتهاكات حد سرعة الضوء لأنه لا يتحرك أبدًا خلال فضاء؛ وبدلاً من ذلك، يتم التلاعب بالفضاء نفسه، في جوهره، لتقريب وجهة المركبة الفضائية منه.

على الرغم من كونه محيرًا، إلا أن تصميم ألكوبيير به عيب قاتل. لتوفير التشوهات اللازمة للزمكان، يجب أن تحتوي المركبة الفضائية على شكل من أشكال المادة الغريبة، والتي تعتبر عادةً مادة ذات كتلة سالبة. تواجه الكتلة السالبة بعض المشكلات المفاهيمية التي تبدو وكأنها تتحدى فهمنا للفيزياء، مثل احتمال أنك إذا ركلت كرة تزن سالب 5 كيلوجرامات، فإنها ستطير إلى الخلف، مما ينتهك مبدأ حفظ الزخم. بالإضافة إلى ذلك، لم يسبق لأحد أن رأى أي جسم ذو كتلة سالبة موجود في الكون الحقيقي على الإطلاق.

هذه المشاكل المتعلقة بالكتلة السالبة دفعت الفيزيائيين إلى اقتراح إصدارات مختلفة من “ظروف الطاقة” كملاحق للنسبية العامة. هذه ليست مدمجة في النسبية نفسها، ولكن هناك حاجة إلى إضافات لأن النسبية العامة تسمح بأشياء مثل الكتلة السالبة التي لا يبدو أنها موجودة في كوننا – ظروف الطاقة هذه تبقيها خارج معادلات النسبية. إنها استجابة العلماء للحقيقة المزعجة المتمثلة في أن الفانيليا GR تسمح بأشياء مثل الحركة الفائقة للضوء، ولكن يبدو أن بقية الكون لا يتفقون مع ذلك.

عامل الاعوجاج صفر

لم يتم إثبات ظروف الطاقة تجريبيًا أو رصديًا، لكنها بيانات تتوافق مع جميع ملاحظات الكون، لذلك يأخذها معظم علماء الفيزياء على محمل الجد. وحتى وقت قريب، كان الفيزيائيون ينظرون إلى ظروف الطاقة تلك على أنها توضح تمامًا بنسبة 100% أنك لا تستطيع بناء محرك ملتوي، حتى لو كنت تريد ذلك حقًا.

ولكن هناك طريقة للتغلب على ذلك، اكتشفها فريق دولي من الفيزيائيين بقيادة جاريد فوكس في جامعة ألاباما في هانتسفيل. (ينتسب الفريق أيضًا إلى مختبر الدفع التطبيقي للفيزياء التطبيقية، وهو مركز أبحاث افتراضي مخصص للبحث، من بين أشياء أخرى كثيرة، محركات الالتواء.) في ورقة بحثية تم قبولها للنشر في المجلة الجاذبية الكلاسيكية والكمية، تعمق الباحثون في النسبية لاستكشاف ما إذا كان أي إصدار من محرك الالتواء يمكن أن ينجح.