Entä jos voisimme matkustaa galaksien halki silmänräpäyksessä, saavuttaen kaikkein etäisimmät tähdet ja planeetat yhtä nopeasti kuin matkustamme tänään kaupunkien välillä? Tämä on suosittu visio tieteiskirjallisuudessa, mutta kuinka lähellä olemme sen toteuttamista? Näissä keskusteluissa nousee aina esiin kaksi mielenkiintoista ideaa: Star Trekin warp drive ja Alcubierre drive, joka on puhtaasti teoreettinen reaalifysiikassa. Niiden uutuusarvoa tarkastellaan siten, että selvitetään, miksi ne ovat niin jännittäviä ja silti mahdottomia.
Warp Drive – Ikoninen Visio Star Trekistä
"Star Trek" -sarja esitteli meille warp driven käsitteen, joka mahdollistaa avaruusaluksen liikkumisen valoa nopeammin “kaareuttamalla” aika-avaruuden. Sen viehätys piilee siinä, että tämä tapa kiertää perinteisen fysiikan asettamia rajoituksia, joita nopeusvalon este meille asettaa.
Kuinka se toimii?
“Star Trekissä” warp drive luo warp-kenttiä dilithium-kristalleilla ja antimaterialla. Nämä warp-kentät luovat “warp-kuplan” avaruusaluksen ympärille, supistaen tilaa sen edessä samalla kun se laajenee sen takana. Periaatteessa tämä kupla toimii aluksena, jossa se voi kulkea avaruudessa ylittämättä sen rajoja valonnopeudella. Tällaisen teknologian avulla USS Enterprise voisi ylittää galaksin ei vuosisatojen tai vuosien vaan vain päivien tai viikkojen kuluessa.
Alcubierre Drive – Oikeaa Tieteiskirjallisuutta?
Fyysikko Miguel Alcubierre ehdotti vuonna 1994 teoriaa, joka muistuttaa huomattavasti nykyisin tunnettuja warp driveja, nimeltään Alcubierre drive. Se tutkii, voitaisiinko aika-avaruuden itse asiassa manipuloida, jotta voisimme saavuttaa suurempia nopeuksia kuin valo Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan.
Kuinka se toimii?
Alcubierre'n idea sisältää samanlaisen warp-kuplan luomisen, jossa aika-avaruus supistuu avaruusaluksen edessä ja laajenee sen takana. Teknillisesti tämä tarkoittaa, että alus ei liiku nopeammin kuin valo sen tietyssä paikassa; kuitenkin se kuljetetaan aika-avaruuden kaarevuuden mukana.
Vertailu: Tieteiskirjallisuus vs. Tieteellinen Totuus
Energiatarpeet
Warp Drive: “Star Trekissä” kuvitteellista antimateriaa ja dilithium-kristalleja käytetään energialähteenä warp drivelle, mikä on helposti toteutettavissa.
Alcubierre Drive: Alcubierre'n mukaan warp-kuplan luomiseen tarvittava energia on valtava. Alun perin arvioitiin, että se olisi enemmän kuin mitä vapautuisi, jos Jupiterin koko massa muutettaisiin puhtaaksi energiaksi. Viimeisimmät säädöt ovat hieman laskeneet tätä lukua, mutta se on edelleen yli nykyisten kykyjemme.
Eksoottinen aine
Warp-moottori: Star Trek -universumissa käytetään dilithium-kristalleja outojen materiaalien sijaan, koska niitä ei ole olemassa todellisuudessa.
Alcubierre-moottori: Alcubierre-version tarvitsee “eksoottista ainetta” negatiivisella energiatiheydellä pitääkseen warp-kuplan vakaana. Siksi kukaan ei ole vielä nähnyt tai luonut tällaista materiaalia, ja se pysyy aina teoreettisena, jota käsitellään monissa julkaisuissa.
Käytännöllisyys
Warp-moottori: Tämä on se, mikä tekee “Star Trekistä” niin hauskaa – mahtavia tarinoita, jotka tapahtuvat avaruudessa. Niiden ei tarvitse noudattaa fyysisiä lakeja, joita tällä hetkellä ymmärrämme.
Alcubierre-moottori: Siitä huolimatta tämä käsite rajoittuu käytännön mahdottomuuteen, vaikka se perustuu todelliseen fysiikkaan. Sen energiavaatimukset ja eksoottisen aineen tarve tekevät siitä houkuttelevan mutta saavuttamattoman mahdollisuuden tänään.
Sekä warp-moottori että Alcubierre pakottavat meidät venyttämään mielikuvitustamme ja ajattelemaan nykyisen teknologian rajoja laajemmin. Ne ovat haaste tutkijoille ja insinööreille tutkia uusia rajoja ja inspiroida sukupolvia unelmoimaan siitä, mitä heidän yllään on.
Johtopäätös
Meidän on ehkä edelleen oltava valmiita jonain päivänä rakentamaan todellinen warp- tai Alcubierre-moottori, mutta nämä ideat pitävät meitä eteenpäin unelmoinnissa ja tutkimuksessa. Kukaan ei voi ennustaa, mitä tulevaisuudessa tapahtuu. Kuka tietää? Fysiikka on edistynyt paljon siitä lähtien. Joidenkin parannusten myötä fysiikassa sekä teknologiassa voi jopa olla mahdollista, että tänään mahdottomat asiat muuttuvat huomisen todellisuuksiksi. Mutta siihen asti voimme ammentaa voimaa Star Trekin USS Enterprise -aluksen jatkuvista seikkailuista ja vastaavista mielikuvituksellisista spekulaatioista fyysikoilta.
Voisiko tulevaisuutemme olla valonnopeudella matkustamista? Unelma elää; jokaisen viimeaikaisen tutkimuksen myötä tuntuu siltä, että yöllä tähden tuijottaminen on ainutlaatuinen kokemus.