عالم فيزياء فلكية يُظهر أن السفر الأسرع من الضوء ممكن في فيزياء أينشتاين

يراودنا حلم لعقود من الزمان، بزيارة أنظمة نجمية أخرى، لكن هناك مشكلة واحدة تواجهنا: إنها بعيدة جدا، مع استغراق رحلات الفضاء التقليدية عشرات الآلاف من السنين للوصول فقط إلى أقربها.

ومع ذلك، فإن الفيزيائيين ليسوا من النوع الذي يستسلم بسهولة، حيث يمكن منحهم حلما مستحيلا، وسيعطونك طريقة افتراضية لا تصدق إمكانية جعلها حقيقة واقعة.

وفي دراسة جديدة قام بها الفيزيائي إريك لينتز، من جامعة Göttingen في ألمانيا، قد يكون لدينا حل قابل للتطبيق لهذه المعضلة، وهو حل ربما أكثر جدوى من محركات الاعوجاج الأخرى.

وهذه منطقة تجذب الكثير من الأفكار الساطعة، كل منها يقدم نهجا مختلفا لحل لغز السفر الأسرع من الضوء: تحقيق وسيلة لإرسال شيء عبر الفضاء بسرعات فائقة.

ومع ذلك، هناك بعض المشاكل مع هذه الفكرة. في الفيزياء التقليدية، وفقا لنظريات النسبية لألبرت أينشتاين، لا توجد طريقة حقيقية للوصول إلى سرعة الضوء أو تجاوزها، وهو شيء نحتاجه لأي رحلة تُقاس بالسنوات الضوئية.

ولكن هذا لم يمنع الفيزيائيين من محاولة كسر الحد الأقصى للسرعة العالمية.

وفي حين أن دفع المادة إلى ما بعد سرعة الضوء سيكون دائما أمرا مهما، فإن الزمكان نفسه ليس له مثل هذه القاعدة. وفي الواقع، تمتد المسافات البعيدة للكون بالفعل بشكل أسرع مما يأمل ضوؤه أن يضاهيها.

ولثني فقاعة صغيرة من الفضاء بطريقة مماثلة لأغراض النقل، نحتاج إلى حل معادلات النسبية لخلق كثافة طاقة أقل من فراغ الفضاء. وبينما يحدث هذا النوع من الطاقة السلبية على نطاق كمي، فإن التراكم الكافي في شكل "كتلة سالبة" ما يزال مجالا للفيزياء الغريبة.

وبالإضافة إلى تسهيل الأنواع الأخرى من الاحتمالات المجردة، مثل الثقوب الدودية والسفر عبر الزمن، يمكن أن تساعد الطاقة السلبية في تشغيل ما يعرف باسم محرك الالتواء Alcubierre.

ويستفيد هذا المفهوم التأملي من مبادئ الطاقة السلبية لتشوه الفضاء حول مركبة فضائية افتراضية، ما يمكّنها من السفر بشكل فعال أسرع من الضوء دون تحدي القوانين الفيزيائية التقليدية، باستثناء الأسباب الموضحة أعلاه، لا يمكننا أن نأمل في توفير مثل هذا الوقود الخيالي المصدر لتبدأ به.

ولكن ماذا لو بطريقة ما أمكن تحقيق سفر أسرع من الضوء يحافظ على ثقته بنسبية أينشتاين دون الحاجة إلى أي نوع من أنواع الفيزياء الغريبة، التي لم يسبق للفيزيائيين رؤيتها؟.

وفي العمل الجديد، يقترح لينتز إحدى الطرق للقيام بذلك، بفضل ما يسميه فئة جديدة من solitons فائقة السرعة - نوع من الموجة التي تحافظ على شكلها وطاقتها أثناء التحرك بسرعة ثابتة (و في هذه الحالة، سرعة أسرع من الضوء).

ووفقا لحسابات لينتز النظرية، يمكن أن توجد حلول soliton فائقة السرعة هذه ضمن النسبية العامة، ويتم الحصول عليها تماما من كثافات الطاقة الإيجابية، ما يعني أنه لا توجد حاجة للنظر في مصادر كثافة الطاقة السلبية الغريبة التي لم يتم التحقق منها بعد.

ومع الطاقة الكافية، يمكن أن تعمل تكوينات هذه soliton كـ "فقاعات ملتوية"، قادرة على الحركة الفائقة اللمعان، وتمكن نظريا كائنا من المرور عبر الزمكان بينما تكون محمية من قوى المد والجزر الشديدة. إنه إنجاز مثير للإعجاب، على الرغم من أن كمية الطاقة اللازمة تعني أن محرك الالتواء هذا ليس سوى احتمال افتراضي في الوقت الحالي.

ويقول لينتز: "الطاقة المطلوبة لهذا المحرك الذي يسافر بسرعة الضوء التي تشمل مركبة فضائية يبلغ نصف قطرها 100 متر، هي في حدود مئات المرات من كتلة كوكب المشتري. يجب أن تكون وفورات الطاقة كبيرة، حوالي 30 مرتبة من الحجم لتكون في نطاق مفاعلات الانشطار النووي الحديثة".

وبينما تدّعي دراسة لينتز أنها أول حل معروف من نوعه، وصلت ورقته البحثية في الوقت نفسه تقريبا تماما مثل تحليل حديث آخر، نُشر هذا الشهر فقط، والذي يقترح أيضا نموذجا بديلا لمحرك الالتواء المحتمل فيزيائيا.

ويعتزم لينتز مشاركة بياناته بشكل أكبر حتى يتمكن العلماء الآخرون من استكشاف أرقامه. وبالإضافة إلى ذلك، سيشرح بحثه في غضون أسبوع - في عرض تقديمي مباشر على "يوتيوب" في 19 مارس.

وما يزال هناك الكثير من الألغاز التي يجب حلها، لكن التدفق الحر لهذه الأنواع من الأفكار يظل أفضل أمل لنا في الحصول على فرصة لزيارة تلك النجوم البعيدة المتلألئة.

وتتمثل الخطوة التالية في معرفة كيفية تقليل الكمية الفلكية من الطاقة اللازمة ضمن نطاق تقنيات اليوم، مثل محطة الطاقة الانشطارية النووية الكبيرة الحديثة. ثم يمكن التحدث عن بناء النماذج الأولية، وفقا للينتز.

قد يهمك ايضا:

مسبار ناسا ""بيرسيفيرانس" يجري اختبار قيادة لمسافة 6.5 متر على سطح المريخ

"روس كوسموس" تُسجّل 80 اقترابًا لكويكبات من الأرض في آب 2020