"Tuan Sulu, tentukan arah, kecepatan warp adalah dua" - kata-kata ini, mungkin, dikenal oleh setiap penggemar fiksi ilmiah. Mereka milik James Kirk, kapten Starship Enterprise dari serial Star Trek yang legendaris. Menurut plotnya, para pahlawan bergerak mengelilingi Galaxy ratusan kali lebih cepat daripada cahaya berkat drive warp, yang membelokkan ruang di sekitarnya.
Pada 1960-an yang jauh, ketika serial itu dirilis di layar, itu dianggap sebagai fantasi yang mustahil. Tetapi hari ini banyak ilmuwan dan insinyur yang secara serius berbicara tentang kemungkinan menciptakan mesin seperti itu, dan terlebih lagi, sudah ada usulan konkret.
Batas kecepatan alam semesta
Tata surya kita terletak di bagian yang agak tipis dari Bima Sakti, dengan kepadatan gugus bintang yang rendah. Sistem bintang terdekat, Alpha Centauri, berjarak 4,36 tahun cahaya dari Matahari. Pada roket modern, dengan kecepatan 10-15 kilometer per detik, astronot harus terbang ke sana selama lebih dari 70.000 tahun!
Dan ini terlepas dari fakta bahwa diameter total galaksi kita adalah 100.000 tahun cahaya. Jika kita tidak dapat mengatasi bahkan jarak yang tidak signifikan menurut standar Alam Semesta, maka kita tidak boleh gagap tentang kolonisasi dan eksplorasi ruang angkasa yang dalam.
Ada rintangan lain yang lebih serius dalam perjalanan menuju bintang-bintang. Ini tercermin dalam teori relativitas Einstein. Sebelum teori tersebut muncul pada tahun 1905, mekanika langit Newton memegang kekuasaan tertinggi dalam fisika. Menurutnya, kecepatan cahaya bergantung pada kecepatan pergerakan pengamat. Artinya, jika Anda berhasil mengejar cahaya dan bergerak bersamanya, maka cahaya itu akan berhenti begitu saja untuk Anda. Belakangan, Maxwell memberikan teori ini dasar matematika.
Ketika masih menjadi mahasiswa, Albert Einstein tidak dapat menerima dalil ini - dia merasa bahwa di suatu tempat ada kesalahan. Akhirnya, dia menemukan jawaban atas pertanyaan yang menyiksanya. Ia membuktikan bahwa kecepatan cahaya konstan dan sama sekali tidak bergantung pada pengamat luar.
Video promosi:
Ternyata tidak mungkin mengejar cahaya. Tidak peduli seberapa cepat Anda bergerak, cahayanya akan tetap menyala. Rumus Einstein yang terkenal E = ms², di mana energi suatu benda sama dengan massanya dikalikan dengan kelajuan cahaya kuadrat, secara harfiah berbunyi sebagai berikut: untuk mempercepat suatu benda menjadi kecepatan cahaya, diperlukan energi dalam jumlah tak hingga, yang berarti benda tersebut harus memiliki massa tak hingga. Faktanya, sebuah roket yang ingin berakselerasi dengan kecepatan cahaya akan seberat seluruh alam semesta!
Tentu saja, dalam kehidupan nyata sama sekali tidak mungkin untuk melakukan ini, kecepatan cahaya adalah semacam inspektur DPS universal yang sekali dan untuk selamanya mengatur batas kecepatan.
Tampaknya ini mengakhiri impian umat manusia tentang terbang ke bintang yang jauh. Namun, sepuluh tahun setelah publikasi teori relativitas khusus, relativitas umum muncul, di mana komentar dan penambahan yang lebih ekstensif diberikan.
Dalam relativitas umum, Einstein menggabungkan ruang dan waktu. Sebelumnya, mereka dianggap konsep fisik yang berbeda. Untuk ilustrasi yang lebih baik, dia membandingkan ruang-waktu dengan kanvas. Dalam kondisi tertentu, kanvas ini bisa bergerak jauh lebih cepat daripada cahaya. Namun, ini tidak memberikan jawaban untuk pertanyaan utama: bagaimana, bagaimanapun juga, menyalip cahaya?
Selama hampir 70 tahun, banyak peneliti yang dibingungkan oleh misteri ini. Dan suatu hari seorang ilmuwan muda menyalakan TV dan, berpindah saluran, menemukan serial yang fantastis. Sambil menontonnya, tiba-tiba dia sadar, dan dia menyadari bagaimana mengembangkan kecepatan superluminal tanpa melanggar hukum fisika. Nama ilmuwan ini adalah Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Kemudian, pada tahun 1994, Alcubierre mempelajari teori relativitas di University of Cardiff (Wales, UK). Di TV, dia melihat serial "Star Trek". Ilmuwan menarik perhatian pada fakta bahwa pahlawan menggunakan mesin deformasi ruang angkasa, atau penggerak warp, untuk bergerak di luar angkasa.
Sama seperti apel yang jatuh di kepala Newton pernah menginspirasinya untuk menciptakan mekanika angkasa, demikian pula acara TV tersebut mengilhami Miguel untuk menciptakan teori yang mungkin sekali dan untuk selamanya mengakhiri "diskriminasi" yang cepat dari Semesta.
Alcubierre mulai menghitung dan segera mempublikasikan hasilnya. Ia mengambil dasar teori relativitas umum, yang mengatakan bahwa jika Anda menerapkan sejumlah energi atau massa, Anda dapat membuat ruang bergerak lebih cepat daripada cahaya.
Untuk melakukan ini, Anda perlu membuat gelembung khusus, atau bidang deformasi, di sekitar kapal. Bidang warp ini akan mengecilkan ruang di depan kapal dan meluas di belakang. Ternyata kapal tersebut sebenarnya tidak bergerak kemana-mana, ruangnya sendiri menekuk dan mendorong kapal ke arah tertentu.
Waktu dan ruang di dalam gelembung tidak mengalami deformasi dan distorsi. Oleh karena itu, awak kapal tidak mengalami kelebihan beban tambahan, dan sepertinya tidak ada yang berubah. Dalam hal ini, tidak hanya astronot yang telah lulus seleksi medis dan pelatihan khusus, tetapi juga manusia biasa akan dapat terbang ke luar angkasa.
Jika Anda berada di jembatan kapal selama pergerakannya dengan kecepatan superluminal dan melihat ruang di sekitar Anda, bintang-bintang akan berubah menjadi goresan panjang. Tetapi jika Anda melihat ke belakang, Anda tidak akan melihat apa-apa selain kegelapan yang tidak dapat ditembus, karena cahaya tidak dapat mengejar Anda.
Alcubierre menghitung bahwa penggerak warp akan memungkinkan kecepatan dicapai 10 kali lebih cepat daripada cahaya, namun, menurutnya, tidak ada yang mencegah peningkatan tenaga mesin dan akselerasi ke tingkat yang lebih tinggi.
Namun, saat membiasakan diri dengan teori Alcubierre, Sergei Krasnikov dari Main Astronomical Observatory di Pulkovo mengungkap satu ciri. Faktanya, pilot tidak akan bisa sembarangan mengubah lintasan kapal. Artinya, jika, misalnya, Anda terbang dari Bumi ke Sirius dan tiba-tiba teringat bahwa Anda tidak mematikan setrika di rumah, maka Anda tidak akan bisa kembali. Pertama-tama Anda harus terbang ke tujuan Anda, dan kemudian kembali.
Selain itu, Anda juga tidak akan dapat menghubungi siapa pun, karena bidang warp benar-benar mengisolasi kapal dari dunia luar dan memblokir sinyal apa pun. Karena itu Krasnikov membandingkan perjalanan di kapal semacam itu dengan perjalanan di kereta bawah tanah. Dia menyebutnya "subway FTL".
Tapi ini bukanlah masalah utama. Bidang deformasi itu sendiri harus bermuatan negatif. Untuk mewujudkannya diperlukan energi negatif yang keberadaannya telah diperdebatkan selama bertahun-tahun.
Apa yang tidak bisa
Jika gravitasi adalah energi tarikan, maka energi negatif harus memiliki sifat yang berlawanan dan mengusir benda asing dari dirinya sendiri. Tetapi bagaimana Anda mendapatkan energi seperti itu?
Pada tahun 1933, fisikawan Belanda Hendrik Casimir menyarankan bahwa jika Anda mengambil dua pelat logam yang identik dan menempatkannya sejajar sempurna satu sama lain pada jarak seminimal mungkin, keduanya akan mulai menarik. Seolah-olah kekuatan tak terlihat mendorong mereka ke arah satu sama lain.
Menurut mekanika kuantum, ruang hampa bukanlah tempat yang benar-benar kosong; pasangan materi dan partikel antimateri secara konstan muncul di dalamnya, yang langsung bertabrakan dan musnah. Proses ini benar-benar membutuhkan sepersejuta detik. Ketika mereka bertabrakan, sejumlah energi mikroskopis dilepaskan, yang menciptakan tekanan total bukan nol dalam ruang hampa "kosong".
Penting untuk membawa pelat sedekat mungkin satu sama lain, maka volume partikel di luar akan sangat melebihi jumlahnya di celah antar pelat. Akibatnya, tekanan dari luar akan menekan pelat, dan energinya akan, pada gilirannya, menjadi kurang dari nol, yaitu negatif. Pada tahun 1948, percobaan berhasil mengukur energi negatif. Itu tercatat dalam sejarah dengan nama "efek Casimir".
Pada tahun 1996, setelah 15 tahun percobaan dan penelitian, Steve Lamoreau dari Laboratorium Nasional Los Alamos, bersama dengan Umar Mohidin dan Anushri Roy dari Universitas California di Riverside, berhasil mengukur efek Casimir secara akurat. Itu sama dengan muatan eritrosit - sel darah merah.
Sayangnya, ini sangat kecil untuk membuat bidang deformasi, dibutuhkan miliaran kali lebih banyak. Sampai dimungkinkan untuk menghasilkan energi negatif pada skala industri, penggerak warp akan tetap berada di atas kertas.
Melalui kesulitan menuju bintang
Terlepas dari semua kesulitan dalam penciptaan, penggerak warp adalah kandidat yang paling mungkin untuk penerbangan antarbintang pertama. Proyek alternatif, seperti layar surya atau mesin termonuklir, hanya dapat mencapai kecepatan subluminal, sementara seperti lubang cacing atau stargate terlalu kompleks dan membutuhkan waktu ribuan tahun untuk menyelesaikannya.
Saat ini, NASA paling aktif mengembangkan prototipe penggerak warp, yang spesialisnya yakin bahwa ini lebih merupakan masalah teknis daripada teori. Dan tim insinyur sudah melakukan ini di Johnson Space Center, tempat penerbangan berawak pertama ke bulan pernah disiapkan.
Menurut banyak ahli, kemungkinan besar sampel pertama teknologi deformasi ruang angkasa akan muncul tidak lebih awal dari 100 tahun kemudian, tergantung pada ketersediaan dana yang konstan.
Bilang, fantastis? Tapi mungkin perlu diingat bahwa beberapa tahun sebelum Wright bersaudara mengangkat pesawat mereka ke udara, fisikawan Inggris terkemuka William Thomson mengatakan bahwa tidak ada yang lebih berat daripada udara yang bisa terbang. Dan 60 tahun kemudian, kosmonot pertama Bumi tersenyum dan berkata: "Ayo pergi!.."
Adilet URAIMOV
