Napędy warp mogą wysyłać fale grawitacyjne po całym wszechświecie: ScienceAlert

Czy przyszli ludzie będą używać napędów warp do eksploracji wszechświata? Nie jesteśmy w stanie wyeliminować takiej możliwości. Ale gdyby nasi dalecy potomkowie to zrobili, nie obejmowałoby to tego Kryształy dilituI Dialekty szkockie Do tego czasu wyparuje i przejdzie do historii.

Warp Drives ma swoje korzenie w jednym z najsłynniejszych filmów science fiction wszechczasów, ale ma podstawy naukowe. Nowy artykuł badawczy analizuje stojące za tym naukowe podstawy i stawia pytanie, czy awaria napędu warp spowoduje emisję wykrywalnych fal grawitacyjnych.

Artykuł nosi tytuł „Czego nikt wcześniej nie widział: fal grawitacyjnych generowanych przez zapadnięcie się napędu warp.Autorami są Katie Clough, Tim Dietrich i Sebastian Kahn, fizycy z instytucji w Wielkiej Brytanii i Niemczech.

W ogólnej teorii względności jest miejsce na silniki skrętne, a meksykański fizyk Miguel Alcubierre opisał teoretycznie, jak mogłyby one działać w 1994 r. Jest dobrze znany w kręgach kosmicznych i fizycznych ze swoich badań. Silnik Alcubierre’a.

Wszyscy wiedzą, że żaden obiekt nie może poruszać się szybciej niż prędkość światła. Jednak napędy warp mogą oferować alternatywne rozwiązanie. Zakrzywiając samą czasoprzestrzeń, statek kosmiczny z napędem warp nie złamałby zasady prędkości nad światłem (FTL).

„Chociaż napędy warp wywodzą się z fantastyki naukowej, mają konkretny opis w ogólnej teorii względności, gdzie Alcubierre po raz pierwszy zaproponował skalę czasoprzestrzenną obsługującą podróże szybsze od światła” – twierdzą autorzy. On pisze.

Istnieją oczywiste naukowe przeszkody w stworzeniu napędu warp. Można jednak symulować sposób działania takiego układu i sposób jego wykrycia za pomocą fal grawitacyjnych w przypadku awarii. Napędy warp zniekształcają samą czasoprzestrzeń, podobnie jak podwójne połączenia zwartych obiektów, takich jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe. Teoretycznie możliwe jest, że sygnał fali grawitacyjnej będzie emitowany w taki sam sposób, jak fuzje.

„Aby wyszukiwać takie sygnały i prawidłowo je identyfikować w danych pomiarowych, ważne jest zrozumienie ich zjawisk i właściwości” – twierdzą autorzy. On tłumaczy.

Zaczyna się od zrozumienia, jak działają napędy warp, dlatego musimy zagłębić się w fizykę.

„Podstawową ideą napędu skrętnego jest to, że zamiast bezpośrednio przekraczać prędkość światła w lokalnym układzie odniesienia, co naruszałoby niezmienność Lorentza, „bańka skrętna” może pokonywać odległości szybsze niż prędkość światła (mierzona w pewnym dużych odległości)” Obserwator), zawężając czasoprzestrzeń przed sobą i rozszerzając czasoprzestrzeń za nią. Stany.

Pierwszą wadą jest to, że napędy warp wymagają stanu zerowej energii (NEC). Fizyka stwierdza, że ​​obszar przestrzeni nie może mieć ujemnej gęstości energii. Istnieją teoretyczne rozwiązania tego problemu, ale w tej chwili żadne z nich nie jest praktyczne.

„Inne problemy związane ze skalą napędu warp obejmują możliwość zamkniętych krzywych czasowych oraz, z bardziej praktycznego punktu widzenia, trudności doświadczane przez osoby na statku w kontrolowaniu i dezaktywowaniu bańki” – twierdzą autorzy. On tłumaczy.

Dzieje się tak dlatego, że załoga nie byłaby w stanie wysłać sygnałów na dziób statku. Trudno jest, aby wydarzenia wewnątrz bańki wpływały na wydarzenia poza bańką warp Ten artykuł wyjaśnia.

„Z perspektywy dynamicznej symulacji napędu warp głównym wyzwaniem jest stabilność” – mówią autorzy On tłumaczy. Równania pokazują, że silnik Alcubierre’a mógłby wystrzelić wirującą bańkę, korzystając z równania Einsteina, ale nie są znane żadne równania, które mogłyby to potwierdzić.

„Nie ma (według naszej wiedzy) żadnego równania stanu, które utrzymywałoby skalę napędu skrętnego w stabilnej konfiguracji w czasie. Dlatego też, chociaż można założyć, że bańka skrętna będzie początkowo nieruchoma, szybko będzie się od niej oddalać „W większości przypadków zniekształcenia płynu osnowy i czasoprzestrzeni rozproszą się lub zapadną do centralnego punktu”.

Chociaż niestabilność jest główną przeszkodą w napędach warp, może również sprawić, że będą one wykrywalne. Jeśli silnik Alcubierre osiąga stałą prędkość, nie można tego wykryć. Nie generuje fal grawitacyjnych i nie ma masy ADM. ADM to skrót od Arnowitt-Deser-Misner, nazwany na cześć trzech fizyków. Pozostawiam to ciekawskim czytelnikom, aby przeczytali więcej na ten temat Blok ADM.

Ale napęd warp można wykryć tylko wtedy, gdy jest stały i stabilny. Gdy się zapadnie, przyspieszy lub zwolni, można go wykryć. W swojej pracy autorzy pozwolili na zapadnięcie się bańki napędu warp.

„Fizycznie może to być powiązane z zapadnięciem się pola zabezpieczającego, którego cywilizacja po warp (prawdopodobnie) używa do wspierania bańki warp przed zapadnięciem się”. On pisze.

W ich sformułowaniach charakter samego statku nie jest ważny. Liczy się tylko bańka osnowy i znajdujący się w niej płyn osnowy.

Naukowcy symulowali zapadnięcie się bańki osnowy. Odkryli, że zapadnięcie się wygenerowało fale grawitacyjne o właściwościach innych niż te wytwarzane w wyniku fuzji.

„Sygnał ma postać impulsu, początkowo nie zawierającego fali grawitacyjnej, po którym następuje okres oscylacyjny z charakterystyczną częstotliwością rzędu 1/[R],” Oni On pisze. „Ogólnie rzecz biorąc, sygnał bardzo różni się od typowych zwartych zderzeń układów podwójnych obserwowanych przez detektory fal grawitacyjnych i bardziej przypomina zdarzenia takie jak zapadnięcie się niestabilnej gwiazdy neutronowej lub bezpośrednie zderzenie dwóch czarnych dziur”.

border-frame=”0″ zezwolenie=”akcelerometr; automatyczne odtwarzanie; zapis do schowka; zaszyfrowane multimedia; żyroskop; obraz w obrazie; udostępnianie sieci” Referrerpolicy=”strict-Origin-when-cross-Origin”allowfullscreen>

Autorzy zwracają uwagę, że choć napęd warp generuje sygnał GW, leży on poza zakresem częstotliwości naszych obecnych detektorów naziemnych.

„Pojawiły się propozycje detektorów wysokiej częstotliwości, więc w przyszłości możliwe będzie nałożenie ograniczeń na obecność takich sygnałów”. On pisze. Sam statek może również wysłać sygnał zawierający wiele wiadomości, ale trudno jest określić, w jaki sposób materia statku oddziałuje ze zwykłą materią.

„Ponieważ nie wiemy, jakiego rodzaju materiału użyto do budowy statku warp, nie wiemy, czy będzie on oddziaływać (poza grawitacją) ze zwykłą materią rozprzestrzeniającą się we wszechświecie” – twierdzą naukowcy. On tłumaczy.

To zabawny eksperyment myślowy. Możliwe, że pewnego dnia w odległej przyszłości pojawi się jakieś obejście problemu podróży FTL. Jeśli tak, może to być związane z lepszym zrozumieniem ciemnej materii i ciemnej energii. Jeśli istnieją jakiekolwiek ETI, mogą one być w stanie wykorzystać podstawową wiedzę o wszechświecie, której jeszcze nie posiadamy.

Jeśli odkryją, jak zbudować i wykorzystać napęd warp, nawet przy całej jego niemożności, ich działania mogą wytworzyć fale grawitacyjne, które nasze przyszłe obserwatoria będą mogły wykryć nawet w innych galaktykach. Ale na razie to wszystko teoria.

„Ostrzegamy, że uzyskane przebiegi będą prawdopodobnie bardzo specyficzne dla zastosowanego modelu, z którym wiąże się kilka znanych problemów teoretycznych, jak omówiono we wstępie” – piszą autorzy. On pisze W ich podsumowaniu. „Będzie potrzeba więcej pracy, aby zrozumieć, jak ogólne są podpisy i właściwie scharakteryzować ich wykrywalność”.

Bez wątpienia kilku ciekawskich fizyków będzie nadal nad tym pracować.

Artykuł ten został pierwotnie opublikowany przez Wszechświat dzisiaj. Przeczytać Oryginalny artykuł.