Oamenii si-au ridicat intotdeauna privirea catre cer, spatiul intotdeauna i-a fascinat, iar astronomii si filozofii si-au pus cele mai importante intrebari in timp ce priveau stelele pe cer. Acestia s-au intrebat probabil ce cautam noi aici, cum s-a format universul, si daca exista alte universuri paralele care il oglindesc pe-al nostru. Probabil cele mai importante intrebari pe care si le-au pus au fost: Exista viata in alte galaxii? Cum putem ajunge acolo? Desi nu am raspuns inca la aceste intrebari, cel putin avem parte de filme SF ca “Star Trek” pentru a ne testa imaginatia.
Totul, de la “Masina timpului” a lui H.G. Wells pana la serialul “Star Trek”, a adus in discutie posibilitatea calatoriei in timp, a teleportarii si, desigur, a vitezei warp. Dar cum poate ceva ca viteza warp sa se potriveasca realitatii noastre si, implicit, universului nostru? Este viteza warp doar ceva ce apartine domeniului stiintifico-fantastic, sau este posibila din punct de vedere teoretic?
Legea lui Newton
Unul dintre cele mai importante lucruri pe care trebuie sa le stii inainte de a intelege viteza warp, este de fapt unul din cele mai vechi trucuri din cartea de fizica, si anume, a treia lege a lui Newton. Aceasta lege sustine ca, pentru fiecare actiune exista o reactie opusa si egala. Acest lucru inseamna pur si simplu ca, pentru fiecare interactiune dintre doua obiecte, o pereche de forte actioneaza asupra ambelor obiecte. De exemplu, daca rostogolesti o minge de biliard catre una care sta pe loc, acestea vor exercita aceeasi forta una asupra celeilalte. Mingea in miscare o va lovi pe cea care sta pe loc si o va impinge departe, insa si aceasta va fi la randul ei impinsa de catre mingea stationara.
Aceasta lege a lui Newton intra in peisaj de fiecare data cand mergi cu masina sau cu avionul. Pe masura ce vehiculul accelereaza si se misca inainte, simti presiune atunci cand stai pe scaun. Chiar daca ar fi posibil sa mergem cu viteza luminii, o asemenea accelerare intensa ar ucide o persoana zdrobind-o de scaunul sau – acelasi lucru se intampla atunci cand o gaza se loveste de parbrizul unei masini si este strivita (masa gazei este mult mai mica in comparatie cu cea a masinii, la fel ar fi si masa unui om in comparatie cu masa unei nave spatiale). Deci, cum ar putea o nava spatiala sa mearga mai repede decat viteza luminii, fara a-i ucide pe cei aflati la bordul sau?
Einstein, relativitatea si continuumul spatiu-timp
Pentru a putea evita problema ridicata de a treia lege a lui Newton si imposibilitatea materiei de a calatori mai repede decat viteza luminii, ne putem indrepta atentia catre Einstein si relatia dintre spatiu si timp. Luate impreuna, spatiul, care consta in trei dimensiuni (jos-sus, stanga-dreapta si inainte-inapoi), si timpul fac parte din ceea ce numim continuum spatiu-timp. Este important sa intelegem munca lui Einstein legata de continuumul spatiu-timp si ce legatura are aceasta cu navele spatiale. In teoria speciala a relativitatii a lui Einstein, acesta face doua afirmatii:
• Viteza luminii (aproximativ 300 milioane de metri pe secunda) este aceeasi pentru toti observatorii, indiferent daca acestia se misca sau nu.
• Oricine se misca la o viteza constanta ar trebui sa urmareasca aceleasi legi fizice.
Punand aceste doua idei impreuna, Einstein si-a dat seama ca spatiul si timpul sunt relative – un obiect in miscare experimenteaza timpul intr-un ritm mai lent decat un obiect aflat in repaus. Desi acest lucru ni s-ar putea parea absurd, noi ne deplasam extrem de incet in comparatie cu viteza luminii, asa ca nu observam faptul ca limbile ceasului de la mana merg mai lent atunci cand alergam sau zburam cu avionul. Oamenii de stiinta au dovedit acest fenomen trimitand niste ceasuri atomice cu rachete de mare viteza. Cand s-au intors inapoi, aceste ceasuri erau cu ceva timp in urma ceasurilor de pe Pamant.
Daca o nava spatiala ar calatori de pe Pamant pana in centrul galaxiei cu o viteza apropiata de cea a luminii, pe Pamant ar trece 25 000 de ani, in timp ce pe nava ar trece doar 10 ani. Desi acest interval de timp ar fi posibil pentru echipajul navei spatiale, exista o alta problema – cand nava s-ar intoarce pe Pamant, aici vor fi trecut 50 000 de ani. Deci, nava spatiala trebuie sa evite viteza luminii pentru ca oamenii aflati pe ea sa fie sincronizati cu cei de pe Pamant. In acelasi timp, nava trebuie sa atinga viteze mai mari decat viteza luminii pentru a se deplasa prin univers intr-un mod eficient. Din nefericire, asa cum Einstein a spus in teoria speciala a relativitatii, nu exista nimic mai rapid decat viteza luminii. Prin urmare, daca ne luam dupa relativitatea speciala, calatoriile in spatiu ar fi imposibile.
Din acest motiv trebuie sa ne uitam la teoria ulterioara a lui Einstein, si anume teoria generala a relativitatii, care descrie modul in care gravitatia afecteaza forma spatiului si curgerea timpului. Imagineaza-ti o foaie de hartie. Daca pui o minge de bowling in mijlocul foii, aceasta se va deforma pe masura ce greutatea mingii apasa in jos pe ea. Daca pui si o minge de tenis pe aceeasi foaie, aceasta se va rostogoli catre mingea de bowling. Acesta este un model simplu, iar spatiul nu se comporta ca o foaie bidimensionala, insa poate fi aplicat la ceva similar, cum ar fi sistemul nostru solar – obiectele masive (de exemplu, soarele nostru) pot deforma spatiul si pot afecta orbitele planetelor din jur. Desigur ca, planetele nu cad in soare, datorita vitezei mari cu care calatoresc.
Motorul warp
Abilitatea de a manipula spatiul este cel mai important concept in ceea ce priveste viteza warp. Daca nava spatiala Enterprise putea deforma continuumul spatiu-timp prin extinderea zonei din spatele ei si contractarea zonei din fata, echipajul putea evita sa se deplaseze cu viteza luminii. Atata timp cat isi creeaza propriul camp gravitational, o nava spatiala poate calatori pe plan local cu viteze foarte mici, evitand astfel a treia lege a lui Newton si mentinand sincronizarea ceasurilor. De fapt, nava nu ar merge cu viteza, ci pur si simplu si-ar atrage destinatia catre ea, in timp ce isi impinge in spate punctul de plecare. Noi nu stim cum sa deformam spatiul si timpul cu tehnologia de care dispunem la momentul actual, insa asta nu inseamna ca acest lucru nu va fi posibil pe viitor.
In serialul “Star Trek”, viteza warp era obtinuta cu ajutorul unui motor warp. Motorul warp era alimentat de reactiile dintre materie si antimaterie, care erau reglementate de o substanta numita “dilithium”. Aceste reactii creau o plasma foarte energetica, cunoscuta sub numele de electro-plasma (un tip de materie cu propriul sau camp magnetic, care reactioneaza cu bobinele warp ale navei spatiale). Bobinele warp erau incluse in ceea ce scenaristii serialului “Star Trek” au numit “nacela warp”. Intregul pachet crea un “camp warp” sau o “bula” in jurul navei Enterprise, permitand echipajului si navei sa fie in siguranta in timp ce spatiul era manipulat in jurul lor. In continuare vom arunca o privire asupra unora dintre problemele pe care le pune conceptul de viteza warp.
Probleme ridicate de conceptul de viteza warp
Deci, Einstein i-a ajutat pe scenaristii serialului “Star Trek” sa manipuleze spatiul intr-un univers fictiv, insa este oare posibil sa construim o nava spatiala care sa duca oamenii in diverse parti ale universului intr-o perioada relativ scurta de timp? Fizicianul Miguel Alcubierre a sugerat utilizarea unui element numit “materie exotica”, un tip teoretic de materie cu energie negativa. Daca ar putea fi gasita sau creata, aceasta materie exotica ar putea face toata treaba. Din pacate, cam asta e singura optiune in ceea ce priveste sursele de combustibil posibile – exista mai multe probleme decat solutii cand vine vorba de conceptul de viteza warp.
Motorul warp din “Star Trek” se bazeaza pe reactiile dintre materie si antimaterie – rezultatul este anihilarea completa a ambelor si eliberarea energiei pure. Deoarece antimateria nu se gaseste din abundenta in univers, noi am fi cei care ar trebui sa o producem intr-un accelerator de particule asemanator cu cel de la Fermilab din Illinois (Fermi National Accelerator Laboratory). Din nou, problema se dovedeste a fi legata de cantitatea de combustibil necesara pentru alimentarea motorului warp. Fermilab este capabil sa produca 50 de miliarde de antiprotoni pe ora. Ar fi nevoie de 100 000 de laboratoare ca Fermilab pentru a alimenta un singur bec. Producerea unui numar suficient de antiprotoni pentru a deforma continuumul spatiu-timp pare a fi o sarcina aproape imposibila pentru tehnologia de care dispunem in acest moment. Desi exista foarte putine sanse ca oamenii sa creeze o nava spatiala care sa poata deforma continuumul spatiu-timp si sa calatoreasca pe distante lungi intr-un timp scurt, in acest secol, acest lucru nu i-a impiedicat pe oamenii de stiinta si pe fanii filmelor SF sa se gandeasca la aceasta posibilitate.
