Net toen ik enthousiast werd over de mogelijkheid om naar verre werelden te reizen, hebben wetenschappers een diepe fout ontdekt met reizen met een snelheid die sneller is dan het licht. Er lijkt een kwantumlimiet te zijn aan hoe snel een object door de ruimtetijd kan reizen, ongeacht of we in staat zijn om een bel in de ruimtetijd te creëren of niet ...
Ten eerste hebben we geen idee hoe we voldoende energie kunnen opwekken om in ruimte-tijd een 'bubbel' te creëren. Dit idee werd voor het eerst op een wetenschappelijke grondslag gezet door Michael Alcubierre van de Universiteit van Mexico in 1994, maar daarvoor werd het alleen gepopulariseerd door science fiction-universums zoals Star Trek. Om deze bubbel te creëren hebben we echter een vorm van nodig exotisch materie wat brandstof hypothetisch energie generator om output 1045 Joules (volgens berekeningen van Richard K. Obousy en Gerald Cleaver in het artikel "Putting the Warp into Warp Drive"). Natuurkundigen zijn niet bang voor grote aantallen, en we zijn niet bang voor woorden als 'hypothetisch' en 'exotisch', maar om deze energie in perspectief te plaatsen, zouden we de massa van Jupiter in energie moeten veranderen om zelfs te hopen de ruimte te vervormen- tijd rond een object.
Dit is een veel van energie.
Als een voldoende gevorderd menselijk ras kon zoveel energie genereren, zou ik zeggen dat we hoe dan ook meesters van ons universum zouden zijn, die warpaandrijving nodig zouden hebben als we net zo goed wormgaten, sterrenpoorten zouden kunnen creëren of parallelle universums zouden kunnen openen. Ja, warp drive is sciencefiction, maar het is interessant om deze mogelijkheid te onderzoeken en fysieke scenario's te openen waarin warp drive zou kunnen werken. Laten we eerlijk zijn, alles wat minder is dan reizen met lichte snelheid is een echte domper voor ons potentieel om naar andere sterrenstelsels te reizen, dus we moeten onze opties open houden, ongeacht hoe futuristisch.
Hoewel de warpsnelheid zeer theoretisch is, is het in ieder geval gebaseerd op enkele echte fysica. Het is een mix van superstring en multidimensionale theorie, maar warpsnelheid lijkt mogelijk, uitgaande van een enorme energievoorziening. Als we 'eenvoudig' de strak gekrulde extra dimensies (groter dan de 'normale' vier waarin we leven) voor een futuristisch ruimtevaartuig kunnen platdrukken en erachter kunnen uitbreiden, zal er een bel van stationaire ruimte ontstaan waar het ruimtevaartuig in kan verblijven Op deze manier reist het ruimteschip niet sneller dan het licht in de bel, de bel zelf zipt door het weefsel van de ruimtetijd, waardoor reizen sneller dan licht mogelijk is. Gemakkelijk.
Niet zo snel.
Volgens nieuw onderzoek over dit onderwerp heeft de kwantumfysica iets te zeggen over onze dromen om sneller door de ruimte-tijd te gaan dan c. Bovendien zou Hawking-straling hoe dan ook waarschijnlijk alles in deze theoretische ruimte-tijd-bubbel koken. Het universum wil niet dat we sneller reizen dan de lichtsnelheid.
“Aan de ene kant zou een waarnemer in het midden van een superluminale warp-drive-bel in het algemeen een thermische flux van Hawking-deeltjes ervaren, ”Zegt Stefano Finazzi en co-auteurs van de International School for Advanced Studies in Triëst, Italië. 'Aan de andere kant zal een dergelijke Hawking-flux in het algemeen extreem hoog zijn als de exotische materie die de kettingaandrijving ondersteunt zijn oorsprong vindt in een kwantumveld dat voldoet aan een of andere vorm van Quantum Inequalities.”
Kortom, Hawking-straling (meestal geassocieerd met de straling van energie en dus verlies van massa van verdampende zwarte gaten) zal worden opgewekt, waardoor de bewoners van de bel worden bestraald tot onvoorstelbaar hoge temperaturen. De Hawking-straling zal worden gegenereerd omdat er aan de voor- en achterkant van de bel horizon zal ontstaan. Weet je nog die grote aantallen waar natuurkundigen niet bang voor zijn? Verwacht wordt dat Hawking-straling alles in de bel tot een mogelijke 10 zal roosteren30K (de maximaal mogelijk temperatuur, de Planck temperatuur, is 1032K).
Zelfs als we dit obstakel zouden kunnen overwinnen, lijkt Hawking-straling symptomatisch te zijn voor een nog groter probleem; de ruimte-tijd-zeepbel zou instabiel zijn, op kwantumniveau.
“Bovenal vinden we dat de RSET [hernormaliseerde stress-energie tensor] zal exponentieel groeien in de tijd dichtbij en op de voorwand van de superluminale bel. Bijgevolg wordt geconcludeerd dat de geometrieën van de kettingaandrijving instabiel zijn tegen de semi-klassieke terugreactie, 'Voegt Finazzi toe.
Als u echter een ruimte-tijdbel wilt creëren voor reizen in een subluminale richting (minder dan lichtsnelheid), vormen zich geen horizon en wordt er dus geen Hawking-straling gegenereerd. In dit geval verslaat u misschien niet de lichtsnelheid, maar u heeft wel een snelle en stabiele manier om het heelal te verkennen. Helaas hebben we nog steeds "exotische" materie nodig om in de eerste plaats de ruimte-tijd bubbel te creëren ...
Bronnen: "Semiklassieke instabiliteit van dynamische warp drives", Stefano Finazzi, Stefano Liberati, Carlos Barceló, 2009, arXiv: 0904.0141v1 [gr-qc], "Onderzoek naar gecomprimeerde dimensies: Casimir-energieën en fenomenologische aspecten", Richard K. Obousy, 2009, arXiv: 0901.3640v1 [gr-qc]
Via: The Physics arXiv Blog
