Pergunte a Ethan: Que física impossível seria possível com um warp drive?

Nave espacial corporativa de Star Trek: The Next Generation

Quando a estréia da série Star Trek, 50 anos atrás, introduziu pela primeira vez o impulso de distorção na consciência pública, nossa compreensão do universo era diferente de hoje. Em primeiro lugar, o mecanismo de dobra era apenas um dispositivo auxiliar para o enredo, o que tornava possível alcançar estrelas distantes sem envelhecer os personagens e o Universo. Acreditava-se que é fisicamente impossível, porque viola as leis da relatividade de Einstein. Em segundo lugar, acreditava-se que a gravidade trabalha para atrair galáxias distantes entre si e que, se você viajar a uma velocidade próxima à velocidade da luz, eventualmente voará para qualquer lugar; nós não sabíamos sobre energia escura. Um estudo de 1998 do Universo em aceleração nos disse que apenas 3% das galáxias no Universo observável são acessíveis pela velocidade da luz. Mas, em 1994, Miguel Alcubierre descobriu uma solução para a relatividade geral, que de repente moveu o mecanismo da urdidura para a área fisicamente possível. A unidade de dobra pode nos ajudar a alcançar essas galáxias? O leitor está interessado apenas nisso:

Será possível, usando o mecanismo Alcubierre , alcançar galáxias hoje consideradas inatingíveis?

Uma resposta positiva para a pergunta apenas abre o véu do que será possível neste caso.


Como pode ser um mecanismo de distorção

Em nosso universo, coisas possíveis e impossíveis são distinguidas pela teoria da relatividade. Com relação a qualquer outra partícula de matéria ou radiação, seja maciça ou sem massa, nada pode se mover mais rápido que a velocidade da luz. É fisicamente impossível acelerar um objeto maciço à velocidade da luz, porque isso exigiria infinitamente muita energia. Só podemos esperar chegar mais perto, o que nos permitirá viajar muito rapidamente, mas não arbitrariamente rápido. Como o tecido do Universo, o espaço-tempo, por si só se expande a uma certa velocidade, as galáxias distantes de nós se afastam de nós a uma velocidade maior que a velocidade da luz. É claro que eles não se movem diretamente, mas a expansão do Universo garante que tudo o que está a 15 bilhões de anos-luz de distância será inacessível para nós por causa do espaço em rápida expansão entre nós.


Amarelo é o universo observável, violeta é realizável

Não importa quanta energia bombeiemos em uma nave espacial, não importa o quão perto chegemos da velocidade da luz, as galáxias que estão fora da zona alcançável se expandirão para longe de nós a uma velocidade que excede os limites de relatividade de Einstein. Com o tempo, eles estarão cada vez mais distantes de nós, mesmo se voássemos em direção a eles na velocidade da luz. É assim que o Universo se parece, onde a matéria escura domina: até o tecido do espaço joga contra você. Mas a decisão de Alcubierre pela GRT não apenas altera essas restrições, mas as elimina completamente. Um objeto ainda não pode se mover mais rápido que a luz através do espaço, mas de repente o espaço ao redor do objeto pode fazer algo que não havia acontecido antes.



Embora a solução Alcubierre exija um novo tipo de matéria ou energia - uma substância com massa negativa / energia de repouso - ela permite deformar (comprimir) significativamente o espaço à sua frente na direção do seu movimento e, ao mesmo tempo, deformar (expandir) o espaço atrás de você. Em termos práticos, isso permite reduzir a distância à sua frente dezenas, centenas ou milhares de vezes: é o equivalente a se mover a uma velocidade maior que o Warp 9 no universo de Star Trek. E se você puder comprimir a distância até o seu destino, poderá superar qualquer expansão de espaço em um universo em expansão.

Os efeitos do que de repente se torna fisicamente possível são surpreendentes.


Cluster de galáxia remota inatingível sem mecanismo de distorção

Veja galáxias invisíveis. Você não pode apenas "capturar" tudo o que se move no espaço, mesmo que o espaço se expanda mais rápido que a velocidade da luz - isso permite "capturar" galáxias fora do Universo observável! Agora só podemos ver a distância que a luz viaja através do universo em expansão nos 13,8 bilhões de anos que se passaram desde o Big Bang. Mas se você puder deformar o espaço e exceder o limite ultrapassando os fótons em sua jornada, poderá voar pelo Universo e ver estrelas, galáxias e partes do Universo cuja luz nunca chegará à Terra. Será realmente uma jornada para os lugares onde ninguém esteve antes!



Ver um futuro que a Terra nunca verá. Tudo no Universo vê o mesmo Universo que nós: o Universo, existente 13,8 bilhões de anos. Mas quando olhamos para as estrelas e galáxias que estão a milhares, milhões ou bilhões de anos-luz de distância, vemos o que eram milhares, milhões ou bilhões de anos atrás! Para todas as galáxias que não fazem parte do nosso grupo local, há uma restrição de quantos anos podemos vê-las, uma vez que apenas a “luz jovem” pode nos alcançar. A luz emitida pela maioria das galáxias nunca chegará a nós devido à expansão do universo. Mas, com um mecanismo de dobra, podemos visitá-los e ver hoje. Isso nos permitiria observar diretamente os estágios da evolução cósmica - pelo que só podemos adivinhar.


Uma estrela empoeirada muito jovem, o que nosso Sol poderia ter sido na juventude

Ver a nós mesmos no passado. O mecanismo de dobra não pode viajar no tempo, mas se for possível ultrapassar a luz emitida por muito tempo pela Terra, o Sol ou a Via Láctea, você poderá capturá-lo com a ajuda de ferramentas adequadas. Você pode voar de volta 65 milhões de anos-luz e, com a ajuda de um telescópio bastante poderoso, pode ver o asteróide que destruiu os dinossauros. Voe a 12.000 anos-luz de distância e veja o fim da última era glacial. Voe por 53 anos-luz e veja você mesmo quem matou John F. Kennedy. Voe 4,5 bilhões de anos-luz de distância e assista ao nascimento do sistema solar. O mecanismo de urdidura, juntamente com um poderoso telescópio, pode ser uma ferramenta forense ideal.


Um navio com armas convencionais, como lasers limitados pela velocidade da luz, pode ser facilmente superado e destruído com um motor de dobra

Ultrapassar qualquer arma, ataque completamente de repente. Qualquer batalha é limitada pela velocidade dos objetos: a velocidade da luz. Mas se você puder se mover mais rápido, os ataques limitados pela velocidade da luz não poderão machucá-lo. E se você, como atacante, se aproximar de um alvo a uma velocidade superior à velocidade da luz, ele não conseguirá estabelecer sua proximidade com nenhum sensor. De fato, se você conseguir acertar seu oponente com uma velocidade maior que a velocidade da luz, ele primeiro sentirá o golpe, depois verá seu punho contra o rosto dele e, então, verá como seu punho se afasta dele em uma velocidade arbitrariamente alta.

Da mesma forma, você pode criar uma ilusão ou efeito que, à primeira vista, excede a velocidade da luz, embora apenas o tecido do espaço mude.



Na realidade, o mecanismo de dobra não violará nenhuma lei da física. A distorção controlada do espaço contornará apenas uma limitação do possível - que nada com massa possa se mover no espaço em relação a outro objeto mais rápido que a velocidade da luz. Se o mecanismo de Alcubierre fosse real, não só poderíamos chegar a qualquer estrela ou galáxia no Universo, mas também conseguir o que hoje é considerado impossível. Poderíamos saber coisas que não poderíamos saber de outra maneira - para testar nossa crença de que o Universo é isotrópico, homogêneo e que as propriedades da radiação CMB são as mesmas para todos os pontos do espaço. A introdução de tecnologia fantástica na vida seria a bênção mais incrível para a ciência de tudo o que se pode imaginar.