[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Jako przykład niech posłuży nam sam Wszechświat. Według szczególnej teorii
względności zegary wszystkich obserwatorów znajdujących się w spoczynku względem
swojego otoczenia odmierzają czas w takim samym tempie. Zatem w trakcie przemieszczania
się przez Wszechświat mogę co jakiś czas się zatrzymywać, umieszczając zegary w takich
samych odległościach od siebie w przestrzeni, i oczekiwać, że wszystkie one będą odmierzały
ten sam czas. Ogólna teoria względności tego nie zmienia. Zegary będące lokalnie w
spoczynku odmierzają ten sam czas. Ogólna teoria względności zezwala jednak, by
czasoprzestrzeń się rozszerzała. Obiekty, znajdujące się po przeciwnych stronach
obserwowalnego Wszechświata, oddalają się od siebie z prędkością bliską prędkości światła,
ale mimo to pozostają w spoczynku względem swojego otoczenia. Jeśli Wszechświat
rozszerza się jednorodnie ł jest wystarczająco duży - a oba te założenia wydają się prawdziwe
- istnieją obiekty, których nie możemy jeszcze zobaczyć i które w tej właśnie chwili oddalają
się od nas o wiele szybciej niż światło, chociaż cywilizacje na tych krańcach Wszechświata
mogą się znajdować lokalnie w spoczynku względem swojego otoczenia.
Krzywizna przestrzeni stwarza więc lukę w argumentach szczególnej teorii
względności - lukę wystarczająco dużą, aby mógł się przez nią przecisnąć statek kosmiczny
Federacji. Jeśli istnieje możliwość manipulowania samą czasoprzestrzenią, obiekty mogą się
poruszać lokalnie z małymi prędkościami, ale towarzyszące im rozszerzanie lub kurczenie się
przestrzeni pozwala na pokonywanie olbrzymich odległości w krótkim czasie. Widzieliśmy
już, w jaki sposób daleko idąca manipulacja - to znaczy wycinanie i sklejanie odległych
części Wszechświata za pomocą tunelu czasoprzestrzennego - może tworzyć skróty w
czasoprzestrzeni. Chcę tutaj pokazać, że nawet jeśli nie będziemy się uciekać do tak
drastycznych zabiegów, podróże z prędkością ponadświetlną mogą być globalnie możliwe,
nawet jeśli nie są możliwe lokalnie.
Zasadniczy dowód tego stwierdzenia został ostatnio przedstawiony przez Miguela
Alcubierre'a, fizyka z Uniwersytetu Walijskiego. Postanowił on dla zabawy zbadać, czy w
ramach ogólnej teorii względności można znalezć spójne rozwiązanie dopuszczające tego
typu podróże. Udało mu się wykazać, że można uzyskać taką konfigurację czasoprzestrzeni,
w której statek kosmiczny podróżowałby między dwoma punktami w dowolnie krótkim
czasie. Co więcej, przez cały czas podróży statek ten poruszałby się względem swojego
otoczenia z prędkościami mniejszymi od prędkości światła, dzięki czemu zegary na jego
pokładzie byłyby zsynchronizowane z zegarami znajdującymi się w punkcie startu oraz w
punkcie docelowym. Wygląda więc na to, że ogólna teoria względności pozwala nam
jednocześnie mieć ciastko i je zjeść.
Pomysł jest prosty. Jeśli czasoprzestrzeń można lokalnie ukształtować tak, aby
rozszerzała się za statkiem, a kurczyła przed nim, statek będzie się poruszał wraz z
przestrzenią, w której się znajduje, niczym deska surfingowa na fali. Nie przekroczy on nigdy
prędkości światła, ponieważ światło również będzie się unosiło wraz z rozszerzającą się falą
przestrzeni.
By lepiej to zrozumieć, wyobrazmy sobie, że znajdujemy się na pokładzie takiego
statku. Jeśli przestrzeń za nami nagle znacznie się rozszerzy, zauważymy, że stacja
kosmiczna, którą opuściliśmy przed kilkoma minutami, znajduje się teraz w odległości wielu
lat świetlnych. Podobnie, jeśli przestrzeń skurczy się przed nami, spostrzeżemy, że stacja
kosmiczna, do której zmierzamy i która znajdowała się uprzednio w odległości kilku lat
świetlnych, jest teraz bardzo blisko i można do niej dotrzeć w ciągu kilku minut, używając
zwykłego napędu rakietowego.
Można tak zaprojektować geometrię czasoprzestrzeni, aby olbrzymie pola
grawitacyjne, potrzebne do rozszerzania i kurczenia przestrzeni, nie miały nigdy dużych
wartości w pobliżu statku lub którejś ze stacji kosmicznych. W okolicach statku i stacji
przestrzeń może być niemal płaska i dzięki temu zegary na statku i w stacjach pozostaną
zsynchronizowane. Gdzieś między statkiem a stacjami grawitacyjne siły pływowe będą
olbrzymie, ale nie przeszkodzi to nam, dopóki się tam nie znajdziemy.
Takie właśnie rozwiązanie musieli mieć na myśli autorzy Star Trek, kiedy wymyślali
napęd czasoprzestrzenny, nawet jeśli nie przypomina ono zbytnio podanych przez nich
opisów technicznych. Czyni za to zadość wszystkim postawionym wcześniej wymaganiom,
które należy spełnić, aby odbywać z powodzeniem kontrolowane podróże międzygalaktyczne.
Mamy tu: (1) prędkość ponadświetlną, (2) brak dylatacji czasu i (3) brak napędu rakietowego.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]