Tényleg hiperhajtóművet fejleszt a NASA?

Néhány napja tudományos szenzációként robbant a bejelentés, ám a fontosabb részleteket valamiért úgy tűnik, hanyagolta a média. Nézzük meg közelebbről!

50 éve álmodozunk arról, hogyan lehetne eljutni távoli galaxisokba, felfedezni a világűr mélyén rejtőző, megannyi titkos és szépséges helyet - más bolygókat, naprendszereket, talán életet. Sajnos azonban a legközelebbi csillagok is olyan irdatlanul messze vannak, hogy a leggyorsabb, mai űrhajókkal több tízezer, százezer vagy millió évet kellene utazni - ami lássuk be, még egy fapados járaton eltöltött, Budapest-Tokió-Budapest repülőútnál is kényelmetlenebb lehet.
 

Bár a hagyományos rakéta-technológia helyett ma már rendelkezésre állnak ígéretes alternatívák - például a napszél energiáját kihasználó űr-vitorlások, a lézeres, vagy ion-hajtóművek; utóbbiak közül a NASA Deep Space projektje keretében egy prototípus már a közeli világűrben is bizonyított.

Sajnos azonban sokáig úgy tűnt, bármit is teszünk, egy elvi akadály leküzdhetetlen marad; ez pedig a speciális és általános relativitás elméletéből következő fénysebesség, mint az adott térben mozgó részcskék határsebessége. Márpedig, ha a fénysebesség korlátoz minket, akkor sajnos csak néhány nagyságrendet nyerünk - egy-egy út a milliárdos nagyságrend helyett évmilliókig tartana "csupán". Sajnos ezt sem lehet átvészelni néhány szendviccsel a fedélzeten...

Ezért is jelentene akkora áttörtést, ha valahogyan "ki lehetne trükközni" a fénysebességet, mint elvi határsebességet; méghozzá lehetőleg úgy, hogy közben lehetőleg ne sértsük meg a speciális- és általános relativitás elmletét, és ne okozzunk ok-okozati idő-paradoxonokat sem.

Pontosan egy ilyen jellegű kutatás laboratóriumi tesztjeinek kezdetét jelentették be a héten, méghozzá nem is akárkik - a NASA egyik vezető professzora kockáztatta meg mindezt. Dr. Harold White egy konferencián kijelentette - lehetséges, hogy megtalálták a talán gyakorlatban is kivitelezhető módját a fénysebességnél gyorsabban történő utazásnak. Ezen persze kellően meg is döbbenhetünk, és feltehetjük a kérdést - 

Ha a fénysebesség elvi határsebesség, akkor ez nem képtelenség?

A válasz - Nem. Egyáltalán nem lehetetlen, és nem is képtelenség. És ezzel gyorsan igyekszünk is eloszlatni egy makacs félreértést - a modern fizika, beleértve a speciális- és általános relativitás elméletét, soha nem mondta ki, hogy a fénynél gyorsabban nem lehet haladni (vagy információt közvetíteni). A félreértés abból adódik, hogy a fent említett elméletekből következik - egy, az adott térben fénysebességnél lassabban mozgó tárgy csak végtelen energiával gyorsítható fénysebességig. És mivel végtelen energiát még a valaha gyártott összes, már-már életveszélyesen sok koffeint tartalmazó energiaital összeöntéséből sem nyerhetünk, sajnos itt elvi látszólag korlátba ütközünk.

Van azonban több kibúvó is, bármilyen hihetetlennek hangzanak elsőre. A leíró egyenleteknek ugyanis van olyan megoldása, ami lehetővé teszi a térben eleve a fénysebességet meghaladó részecskék létezését (bár eddig még soha nem sikerült őket kísérletileg észlelni) - hipotetikus formájukat elnevezték tachionnak. Ezek a részecskék mindig a fénynél gyorsabban mozognak, és éppen a lelassításukhoz kellene végtelen energia. És még egy apróság - időben visszafelé haladnak (a jövőből a múlt irányába).

A másik lehetőség, hogy a kívánt tárgyat (vagy űrhajót, és a rajta tartózkodókat) nem próbálunk meg egyáltalán semennyire sem fegyorsítani a térben. Ehelyett egy sokkal elképesztőbb "manővert" kísérelünk meg - éspedig, magát a téridőt torzítani el körülötte oly módon, hogy a kívánt haladási iránya eső teret "összenyomjuk", a mögötte lévőt pedig kitágítjuk. (Megjegyzés - bámulatos módon a relativitás elméletének jól ismert fénysebességi határa nem vonatkozik magának a téridőre; szabadon megengedi például azt, hogy a tér fénysebességet meghaladóan táguljon, vagy húzódjon össze. Ez történt például az ősrobbanáskor; a téridő feltehetően fénysebességnél jelentősen gyorsabban tágult, és talán tágul ma is).

Ily módon tehát létrejönne egy "téridő-buborék", amelyben az űrhajó mozdulatlanul lebegne; maga a buborék viszont a fény sebességét sokszorosan meghaladóan lenne képes haladni, a saját inerciarendszerén kívül eső csillagokat, galaxisokat tartalmazó téridőhöz képest. 

 

Hogy csináljunk ilyen téridő-buborékot? 

1994-ben egy mexikói fizikus, Miguel Alcubierre olyan elméleti megoldást talált a téridő szerkezetét és viselkedését leíró egyenletekre, mely nem zárja ki a téridő extrém módon, irányítottan történő eltorzításának lehetőségét. Az ehhez szükséges energiamennyiség viszont elérhetetlenül nagynak tűnt; még egy kisebb űrhajónyi buborék megalkotásához is a például a Földnél több ezerszer nagyobb Jupiter energiává alakítása kellet volna. Ez néhány milliárdszor annyi, mint az emberiség civilizációnk kezdete óta összesen felhasznált energia. Ezért aztán közel 20 évig senki nem foglalkozott komolyan a megvalósíthatóság kérdésével; érdekes, ám kivitelezhetetlen, teoretikus kérdésnek tekintette a tudományos világ. 

Most azonban egy konferencián előlépett Dr. Harold White, a NASA Fejlett Meghajtások (Advanced Propulsions System / Eagleworks) neves kutatója, és egy előadásában azt állította - a szükséges energiamennyiséget le lehet csökkenteni akár egy gépkocsi tömege által hordozott energia szintjére.

Így azonnal más megvilágításba került  kérdés - a teljesen kivitelezhetetlenből az elvben lehetséges, sőt - kísérletileg kutatható szintre jutott.

Hogyan reagálta le a média a szenzációt?

A világ szinte összes híroldala azonnal átvette, és az érdeklődő közvélemény - élükön a sci-fi rajongókal - már-már úgy érezhették, néhány év múlva felszállhat az első hiperhajtóművel rendelkező űrhajó, és talán élőben nézhetjük majd a Vega csillagrendszert, vagy az első, lakható exobolygókra történő leszállást. 

A probléma leginkább az, hogy a megvalósítás "apró részletei" valahogy homályba merültek. Minden tudósítás áldozott ugyan egy fél mondatot erre - éspedig, hogy a kutatók a misztikusan hangzó "White-Juday Warp Field interferométer" segítségével kívánják a téridő-buborék miniatűr kezdeményét létrehozni, és kimutatni a laboratóriumban - ennél tovább viszont nem mentek a tájékoztatásban. Pedig ennek részletein áll, vagy bukik a megvalósíthatóság döntő része. Mit rejtegetnek előlünk?

Mi az a White-Juday Warp Field interferométer?
És hogyan hajlítja meg a téridőt?

Kínos, de ezen az "apró" kérdés érdemi boncolgatásába még a Space.com neves űrkutatási portál sem ment bele, márpedig szinte az összes híroldal erre hivatkozik, innen véve át a részleteket.

Először is, olyan, hogy "White-Juday Warp Field Interferométer" nem igazán létezik, pontosabban egy klasszikus, jól ismert interferométert neveztek át gálánsan a kutatók sajátjukká.

A másik kérdés még egyszerűbb - sehogy. Az inteferométer önmagában nem képes eltorzítani a téridőt, csupán kimutatni annak torzulását, ha az bekövetkezik.

De akkor mi újat csináltak a kutatók, amihez a NASA a nevét adta?

Nos, úgy tűnik, fogtak egy elméletet, amelyet James F. Woodward, a Kaliforniai Egyetmen tudósa publikált - mely szerint a töltést hordozó ionok gravitációs viselkedése (tömege) gyorsuló inercia-rendszerben tranziens módon megváltozhat (Woodward-Mach hatás). Ezt az elméletet eddig kísérletileg nem sikerült egyértelműen igazolni; az eddigi laboratóriumi eredmények inkonklúzívnak bizonyultak (ugyanakkor kizárni sem sikerült őket).

Ennek reményében Dr. White kollégáival toroid kondenzátor-tekercset helyezett az interferométer egyik lézernyalábjának útjába; mely rendszert nagy feszültségű, nagy frekvenciájú energiával gerjesztve elvileg nem kizárható, hogy némileg valóban torzuljon a téridő. Ha az elmélet helyes, akkor azt nagyon könnyű igazolni; az interferométerek ugyanis hihetetlenül érzékenyek a fény-nyalábok optikai hosszúságának legcsekélyebb változására is (a hullámok fáziskülönbségének eltolódása miatt). Így akár a téridő ezer milliárdod nagyságú elhajlását is ki lehetne mutatni, Dr. White számításai szerint.

A kutatás nyilvánosságra hozott (angol nyelvű) prezentációs anyaga innen tölthető le.

Akkor hogy is működne mindez?

Látszólag nagyon egyszerű - ha megvan a miniatűr téridő-buborék, akkor kicsit felfújjuk (sok, sok energiával, hogy beleférjen az űrhajónk), majd összenyomjuk előtte, és kitágítjuk utána a teret - mosolyogva lépve át a fénysebesség határait. 

Akkor mire várunk még? Kakaót neki, és irány a legközelebbi galaxis!

Nos, még ha sikerülne is meghajlítani a teret, és létrehozni / kimutatni a célul kitűzött 1 cm-es téridő-buborékot, egyelőre még hiába tekerjük fel a fluxus-kondenzátort. Azt ugyanis a híradások valamiért elfelejtették említeni, hogy az utazás megkezdéséhez nem akármilyen energia-forrás kell, és nem is akármilyen üzemanyag; hiába elegendő csupán egy gépkocsi tömegét kitevő forrás, annak vélhetően ún. "egzotikus anyag"-nak (talán éppen "sötét anyagnak") kell lennie.

Egzotikus anyagot viszont nem kapni a sarki kisközértben; sőt előállítani sem nagyon tudjuk, még azt sem tudjuk, milyen más tulajdonságai vannak; csupán azt, hogy egy bizonyos tulajdonsága miatt kellenek az utazáshoz.

Megjegyzés - Itt vigyázzunk, hogy még véletlenül se keverjünk össze két hasonlóan hangzó, ám nagyon is eltérő fogalmat; "egzotikus anyag" alatt nem antianyagot értük (azt igyanis - hihetetlenül nagy költségekkel, rövid időpillanatokra, és csak néhány atomnyi mennyiségben - de már elő tudunk állítani a részecskegyorsítókban). 

Mielőtt elfelejtjük, még egy misztikusan hangzó összetevő is kell a boszorkány-konyhánkban kotyvasztott elegyhez; ez pedig a negatív energia. Természetesen nem ezotérikus, hanem fizikai értelemben - ilyet viszont még senki nem látott. A téridő-buborék haladási iránya előtt ugyanis elegendő "csupán" pozitív energia (a téridő összenyomásához), ám a mögötte lévő tér "kitágításához" ennek éppen az ellenkezőjére lenne szükség. Talán, ha lenne némi egzotikus, sötét anyagunk, akkor kinyerhetnénk belőle egy kis negatív energiát - mi sem könnyebb ennél...

Félretéve az iróniát, tegyük fel, hogy sikerül előálítani, vagy kinyerni valahonnan a szükséges "egzotikus" sötét anyagot, illetve negatív energiát.

Akkor már sínen lennénk? Csak ez a két összetevő makacskodik?

Sajnos ha ezen akadályokat le is küzdjük, még mindig marad néhány zavaró apróság. Például, az irányítás kérdése. A száguldó téridő-gömbben ugyan minden nagyon nyugalmas lenne - még gyorsulást sem lehetne érezni - sajnos a gömb szélén, (vagyis ahol a fénynél gyorsabban haladó téridő érintkezik a hozzá képest nyugalomban lévő galaxisok terével) olyan hihetetlen gravitációs torzulások lépnének fel, melyek talán lehetetlenné tennék az egyszer már létrejött buborék irányítását, lassítását, kikapcsolását, vagy egyáltalán bármilyen vezérlését. Márpedig senki nem szeretne vég nélkül száguldani, örökkön-örökké, a semmiben...

Más feltételezések szerint a téridő ilyen mértékű összenyomása a gömb pereménél azonal fekete lyukat hozna létre és elnyelné ("szerencsés" esetben) csupán az űrhajón utazókat - rosszabb esetben egész Földünket, vagy Naprendszerünket (ha vagyunk olyan óvatlanok, hogy a saját hátsó kerünkből indítjuk extrém kísérletünket.) Ez a kérdés egyébként a Nagy Hadronütközttő kapcsán is felmerült; a tudósok komolyan számoltak annak a lehetőségével, hogy az elképesztő energiájú ütközésekkor miniatűr, mikroszkopikus fekete lyukak keletkezhetnek.

Akkor hülyeség az egész? Vagy még inkább, veszélyes?

Szó sincs róla. Talán úgy tűnhett, cikkünkkel mégsem azt kívántuk sugallni, hogy értelmetlenek az erőfeszítések - sőt. A kutatók kísérletei - még ha döbbenetes mennyiségű akadályt kell is leküzdeni - elengedhetetlenül fontosak az ilyen, extrém határterületeken, függetlenül attól, hogy mikor kapcsolhatunk hiperűr-sebességre.

Sokkal inkább arra kívántunk rávilágítani, hogy - ha ilyen jelentőségű tudományos kutatásról van szó - nem szabad elmennünk a látszólag jelentéktelen félmondatokban megemlített alapelvek, jelenségek, kísérletek mellett. 

A "White-Juday Warp Field Interferométer"-nek nevezett kísérleti eszköz még akkor is hatalmas érték, ha nem egyedül Dr. White-é az érdem. Ha időt szánunk rá, és áttanulmányozzuk a mindezek alapjául szolgáló Woodward, Mach, Alcubierre és más kiváló kutatók több évnyi, ezerszeresen szerteágazó kutatásait, akkor értjük csak meg, hogy a hiperhajtómű - ha valaha is sikerül megépíteni - milyen végtelenül komplex, egyben mennyire inspiráló alkotás.

Várjuk nézőink véleményét, köszönjük!

2012. szeptember 23. / Időkép