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É possível um warp drive?

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As distâncias entre as estrelas são tão grandes que podem fazer seu cérebro derreter. Tomemos, por exemplo, a sonda Voyager 1, que viaja a 35.000 milhas por hora há mais de 40 anos e foi o primeiro objeto humano a cruzar espaço interestelar . Isso soa maravilhoso, exceto que, na velocidade atual, ainda levará outro 40.000 anos para cruzar a distância típica entre as estrelas.

Pior ainda, se você está pensando em viagens interestelares, a natureza oferece um limite rígido para aceleração e velocidade. Como Einstein mostrou, é impossível acelerar qualquer objeto massivo além da velocidade da luz. Como a galáxia tem mais de 100.000 anos-luz de diâmetro, se você estiver viajando a uma velocidade menor que a da luz, a maioria das distâncias interestelares levaria mais do que uma vida humana para atravessar. Se as leis conhecidas da física se mantiverem, então parece uma galáxia civilização humana é impossível.

A menos, é claro, que você possa construir uma unidade de dobra.

Velocidade de dobra!

Ah, o unidade de dobra , aquele queridinho dos dispositivos de enredo de ficção científica. Então, que tal uma unidade de dobra? Isso é mesmo uma coisa?

Vamos começar com a parte de deformação de uma unidade de dobra. Sem dúvida, a teoria da relatividade geral (GR) de Albert Einstein representa o espaço e o tempo como um tecido de 4 dimensões que pode ser esticado, dobrado e dobrado. Ondas de gravidade , representando ondulações no tecido do espaço-tempo, agora foram observados diretamente. Então, sim, o espaço-tempo pode ser deformado. A parte de deformação de uma unidade de dobra geralmente significa distorcer a forma do espaço-tempo para que dois locais distantes possam ser aproximados – e você de alguma forma salta entre eles.

Esta era uma ideia básica na ficção científica muito antes de Jornada nas Estrelas popularizou o nome warp drive. Mas até 1994, permaneceu ficção científica, o que significa que não havia ciência por trás disso. Nesse ano, Miguel Alcubierre anotou uma solução para as equações básicas de GR que representava uma região que comprimia o espaço-tempo à sua frente e expandia o espaço-tempo atrás para criar uma espécie de bolha de dobra itinerante. Esta foi realmente uma boa notícia para os fãs de warp drive.

Os problemas com uma unidade de dobra

Houve alguns problemas embora. O mais importante foi que essa unidade de Alcubierre exigia muita matéria exótica ou energia negativa para funcionar. Infelizmente, não existe tal coisa. Essas são coisas que os teóricos inventaram para colocar nas equações GR para fazer coisas legais como fazer buracos de minhoca abertos estáveis ou unidades de dobra em funcionamento.

Também é digno de nota que os pesquisadores levantaram outras preocupações sobre uma unidade de Alcubierre – como como ela violaria a mecânica quântica ou como, quando você chegasse ao seu destino, destruiria tudo na frente da nave em um apocalíptico. flash de radiação .

Warp drives: uma nova esperança

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Recentemente, no entanto, parecia haver boas notícias na frente do warp drive com a publicação em abril de um novo artigo de Alexey Bobrick e Gianni Martre intitulado Apresentando os drives de Warp físicos . A coisa boa sobre o artigo de Bobrick e Martre era que era extremamente claro sobre o significado de um motor de dobra.

Entendendo as equações de GR significa entender o que está em ambos os lados do sinal de igual. De um lado, a forma do espaço-tempo e, do outro, a configuração da matéria-energia. A rota tradicional com essas equações é começar com uma configuração de matéria-energia e ver que forma de espaço-tempo ela produz. Mas você também pode fazer o contrário e assumir a forma do espaço-tempo que deseja (como uma bolha de dobra) e determinar que tipo de configuração de matéria-energia você precisará (mesmo que essa matéria-energia seja o material dos sonhos de energia negativa ).

Warp drives são objetos mais simples e muito menos misteriosos do que a literatura mais ampla sugere.

O que Bobrick e Martre fizeram foi dar um passo atrás e olhar para o problema de forma mais geral. Eles mostraram como todos os motores de dobra eram compostos de três regiões: um espaço-tempo interior chamado espaço do passageiro; uma casca de material, com energia positiva ou negativa, chamada região de deformação; e um exterior que, longe o suficiente, parece um espaço-tempo normal não deformado. Dessa forma, eles podiam ver exatamente o que era e o que não era possível para qualquer tipo de warp drive. (Assista esta linda explicador por Sabine Hossenfelder para mais detalhes). Eles até mostraram que você poderia usar a boa e velha matéria normal para criar um motor de dobra que, embora se movesse mais devagar que a velocidade da luz, produzia uma área de passageiros onde o tempo fluía a uma taxa diferente do espaço-tempo externo. Então, mesmo sendo um dispositivo de velocidade sub-luz, ainda era uma unidade de dobra real que poderia usar matéria normal.

Essa foi a boa notícia.

A má notícia foi que essa visão clara também mostrou a eles um problema real com a parte de acionamento da unidade de Alcubierre. Em primeiro lugar, ainda precisava de energia negativa para funcionar, de modo que a chatice permanece. Mas pior, Bobrick e Martre reafirmaram uma compreensão básica da relatividade e viram que não havia como acelerar uma unidade de Alcubierre além da velocidade da luz. Claro, você poderia apenas assuma que você começou com algo se movendo mais rápido que a luz, e a unidade Alcubierre com sua casca de energia negativa faria sentido. Mas cruzar a barreira da velocidade da luz ainda era proibido.

Então, no final, o Jornada nas Estrelas versão do warp drive ainda não é uma coisa. Eu sei que isso pode te chatear se você esperava construir essa versão da Enterprise em breve (como eu estava). Mas não fique muito desanimado. O jornal Bobrick e Martre realmente fez progressos. Como os autores colocam ao final:

Uma das principais conclusões do nosso estudo é que os warp drives são objetos mais simples e muito menos misteriosos do que a literatura mais ampla tem sugerido.

Isso realmente é progresso.

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