Statki kosmiczne podróżujące z prędkością większą od światła to podstawa dla pisarzy science fiction, którzy nazywają tę koncepcję wieloma nazwami, w tym hiperprzestrzenią, hipernapędem, prędkością warp i podprzestrzenią. Jednym ze słynnych przykładów jest „Star Trek”, gdzie statek Enterprise skacze z systemu gwiezdnego do systemu gwiezdnego, aby odwiedzić inne planety.
„Jeśli kapitan Kirk byłby ograniczony do poruszania się z prędkością naszych najszybszych rakiet, zajęłoby mu to sto tysięcy lat, aby dostać się do następnego systemu gwiezdnego”, powiedział Seth Shostak, astronom z Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute w Mountain View, Kalifornia, w wywiadzie z 2010 roku dla siostrzanej strony Space.com LiveScience. „Tak więc science fiction od dawna postuluje sposób na pokonanie bariery prędkości światła, aby historia mogła toczyć się nieco szybciej.”
Jednakże brak badań i dyskusji naukowych na temat metody transportu sprawia, że jest ona częściej wygodnym urządzeniem literackim niż naukową możliwością, powiedział Shostak. W rzeczywistości, koncepcja hiperprzestrzeni to „dużo szumu”, powiedział Shostak.
Inne wymiary
Fizyka sugeruje, że skróty przez przestrzeń istnieją, powiedział Shostak. Zakrzywiona natura przestrzeni została po raz pierwszy zaproponowana przez Einsteina i szybko doprowadziła do powstania idei tunelu czasoprzestrzennego: fragmentu przestrzeni, który zakrzywia się sam do siebie, łącząc dwie skądinąd odległe części przestrzeni. Statek kosmiczny mógłby teoretycznie przeskoczyć do odległego regionu przestrzeni, gdyby wszedł w taki tunel między dwoma miejscami.
Tak jak w naszym znanym wszechświecie, obiekty w tunelu musiałyby podróżować wolniej niż prędkość światła, która w próżni wynosi 186 282 mil na sekundę (299 792 kilometrów na sekundę). Jednak mogłoby się wydawać, że statek kosmiczny przekroczył ten limit, podróżując przez tunel i docierając do systemu gwiezdnego oddalonego o tysiące lat świetlnych w ciągu kilku godzin.
Jednakże nasz dostęp do tych międzyprzestrzennych autostrad byłby ograniczony wielkością portalu.
„Wydaje nam się, że tunele czasoprzestrzenne są tworzone cały czas na poziomie mikroskopowym” – powiedział Shostak. „Ale pytanie brzmi, czy możemy je wykorzystać do transportu?”
Znalezienie lub stworzenie tunelu, który zmierza we właściwe miejsce i przedostanie się przez niego, zanim się zamknie i rozbije statek na kawałki, to dwa nierozwiązane problemy, na które prawa fizyki nie pozwalają.
Technicznie rzecz biorąc, możliwe byłoby zakłócenie przestrzeni w celu stworzenia tunelu, gdyby można było umieścić bardzo gęsty kawałek masy przed statkiem, powiedział Shostak. Być może podobny do „silnika nadprzestrzennego” widzianego w filmach „Gwiezdne Wojny”, obiekt ten zniekształciłby kształt przestrzeni wokół niego, zasadniczo przybliżając wybrany cel do statku. Ale obiekt musiałby mieć gęstość centrum czarnej dziury, aby działać.
„Problem polega na tym, skąd weźmiesz czarną dziurę i jak dostaniesz ją przed swoim statkiem kosmicznym?” powiedział Shostak. „To coś w rodzaju, jak stworzyć coś, co spaczą przestrzeń, a następnie umieścić to przed swoim statkiem kosmicznym?”
Co z teleportacją?
Pokrewnym pomysłem science fiction jest teleportacja – możliwość natychmiastowego przeniesienia osoby lub statku do innej części wszechświata. Zjawisko to można zobaczyć w „Star Treku”, gdzie tak zwany transporter dekonstruuje ciało człowieka i rekonstruuje je w innym, odległym miejscu.
Istnieją pewne naukowe podstawy dla tego pomysłu – naukowcy wykazali, że cząstki subatomowe mogą być przenoszone z jednego punktu do drugiego szybciej niż prędkość światła, powiedział fizyk Ian Durham z Saint Anselm College w wywiadzie z 2010 roku.
Ale zdolność do rozbicia i ponownego złożenia całego człowieka wydaje się niemożliwa, powiedział Durham. Ze względu na losowe aspekty stojące za rozmieszczeniem cząstek subatomowych, perfekcyjne odwrócenie ich staje się coraz trudniejsze, gdy gromadzą się w większej liczbie.
Naukowo patrząc na hiperprzestrzeń
Podczas gdy hiperprzestrzeń nie jest obecną formą podróży kosmicznych, trwają badania mające na celu określenie, na ile jest to wykonalne – i jakie byłoby to doświadczenie.
W 2013 roku grupa studentów fizyki skorygowała pogląd na to, co dzieje się, gdy statki kosmiczne lecą z prędkością światła. Znany efekt specjalny smug światła (widoczny w „Star Treku”, „Gwiezdnych wojnach” i innych seriach) nie byłby w rzeczywistości. Zamiast tego, widok wyglądałby bardziej jak scentralizowana jasna poświata.
Szybka podróż spowodowałaby przesunięcie światła na dłuższe fale ze względu na efekt Dopplera, który również wyjaśnia zjawiska takie jak to, dlaczego dźwięk klaksonu samochodowego zmienia się zanim przejdzie przez obserwatora i później. W przestrzeni kosmicznej ludzie nie byliby w stanie zobaczyć światła gwiazd, ponieważ jego długość fal zostałaby rozciągnięta do widma rentgenowskiego. Również blask wszechświata – który świeci w mikrofalach – stałby się widoczny, ponieważ jego światło zostałoby rozciągnięte do widma widzialnego.
Od kilku lat krążą doniesienia o prawdziwym silniku zwanym EmDrive. Koncepcja ta została po raz pierwszy zaprojektowana przez brytyjskiego badacza Rogera Shawyera ponad dekadę temu, ale zwróciła uwagę opinii publicznej w 2015 roku po tym, jak pojawiły się plotki, że NASA tworzy napęd warp. (NASA szybko stwierdziła, że wysiłek ten „nie przyniósł żadnych namacalnych rezultatów” i podkreśliła, że nie jest to napęd warp.)
Co czyni EmDrive interesującym, to fakt, że silnik nie wykorzystuje żadnego materiału pędnego, zamiast tego funkcjonuje dzięki odbijaniu mikrofal wewnątrz komory. W recenzowanej pracy z 2016 roku (prowadzonej przez Harolda „Sonny’ego” White’a z Johnson Space Center NASA) stwierdzono, że pomimo odmiennej konstrukcji, wariant EmDrive wytwarza ciąg. Dwa inne udane testy odnotowano w 2012 (przez chiński zespół) i w 2013 (przez ten sam zespół NASA). Tymczasem niektórzy badacze twierdzą, że silnik ten narusza trzecie prawo fizyki Newtona, które (mówiąc najprościej) mówi, że każda akcja wywołuje równą, lecz przeciwną reakcję.
Napędy warp w fantastyce naukowej
To kilka z wielu przykładów napędów warp wykorzystywanych w fantastyce naukowej, z naciskiem na seriale telewizyjne i filmy.
- Wczesna wzmianka o napędzie warp (wiele źródeł twierdzi, że była to pierwsza wzmianka) pojawiła się w powieści „Islands of Space” Johna W. Campbella z 1931 roku. Fabuła po części dotyczyła testowania statku szybszego niż światło.
- „Doktor Who”: W tej długoletniej brytyjskiej serii, maszyna zwana TARDIS (co oznacza Time and Relative Dimension in Space) może transportować mieszkańców przez przestrzeń lub czas, plopping je w dokładnych miejscach we wszechświecie. Lore TARDIS jest tak rozległe jak sam serial „Doktor Who”, który rozpoczął się w 1963 roku i trwa do dziś. Znane jest to, że TARDIS wygląda na większą wewnątrz niż na zewnątrz. Niektóre wersje TARDIS wyglądają jak stara brytyjska budka policyjna.
- „Diuna”: W tej serii powieści Franka Herberta, Napęd Holtzmana zabiera kolonistów do odległych miejsc. Napęd ten przenosi statki dookoła wszechświata poprzez wypaczanie przestrzeni.
- „Star Trek”: Jest to najbardziej znany przykład napędów warp, które zostały po raz pierwszy poruszone w odcinku „Metamorphosis” z 1967 roku. Zasadniczo, urządzenie działa poprzez reakcje materii z antymaterią i może łatwo napędzać statki międzygwiezdne między systemami gwiezdnymi. Najnowszy spinoff, „Star Trek: Discovery” (który miał premierę w 2017 roku) wykorzystuje inny system napędowy zwany „napędem zarodników”, który może podróżować niemal natychmiast między różnymi lokalizacjami.
- „Star Wars”: Ten wszechświat ma pewne statki, które używają hipernapędu. Użycie „cząsteczek hipermaterii” pozwala statkowi poruszać się z prędkością światła, a następnie przemieszczać się między gwiazdami w alternatywnym wymiarze zwanym hiperprzestrzenią. Hipernapęd (i słynny widok gwiezdnych smug widziany przez ludzi go obsługujących) po raz pierwszy pojawił się w filmie „Nowa nadzieja” z 1977 roku i od tamtej pory jest jednym z głównych elementów serii.
- „The Hitchhiker’s Guide To The Galaxy”: Napęd Nieskończonego Prawdopodobieństwa działał na zasadzie modelu kwantowego, gdzie przenosił ludzi w jedno z najmniej nieprawdopodobnych miejsc, jakich można by się spodziewać. Pierwotnie komedia radiowa BBC z 1978 roku, historia szybko rozszerzyła się na książki, telewizję i film.
- „Farscape”: Wszechświat „Farscape”, serialu sieci Syfy, który trwał od 1999 do 2003 roku, zawiera żywe statki zwane Leviathanami. Niektóre Leviathany mają zdolność starburst, która pozwala im podróżować szybciej niż światło w nagłych wypadkach.
- „Battlestar Galactica”: Ten statek, z serialu telewizyjnego o tej samej nazwie z 1978 roku i jego rebootu z lat 2004-2009, miał napęd szybszy od światła (lub FTL), którego używał, aby być o krok przed groźnymi Cylonami, mechanicznymi istotami, które powstały, aby zemścić się na swoich ludzkich stwórcach. Fajną rzeczą w napędach FTL było to, że trudno było śledzić położenie statku pomiędzy „skokami”, co ułatwiało statkowi unikanie Cylonów.
Dodatkowe raportowanie przez współpracownika Zoe Macintosh.