Warp Sürüşü ile Işıktan Hızlı Yolculuk Mümkün mü?

Einstein’ın görelilik teorisine göre ışıktan hızlı gidemeyiz ama aynı teoriye göre ışıktan hızlı yolculuk edebiliriz. Peki ışıktan binlerce kat hızlı yolculuk etmeye izin veren teorik warp sürüşü nasıl çalışıyor? Gelecekte warp motoru ile galaksiye yayılmak için Yıldız Gemisi Atılgan’ı inşa edebilir miyiz? Meksikalı fizikçi Miguel Alquiberre tarafından geliştirilen ve makine mühendisi Harold G. White tarafından NASA adına masa başında test edilen warp gemisinin çalışıp çalışmayacağını görelim.

Warp sürüşü ne kadar hızlı?

Bu hayal gücünüze bağlı. Görelilik teorisine göre hiçbir şey hızı boşlukta yaklaşık 300 bin km olan ışıktan hızlı gidemez. Işık bile; ancak warp sürüşünün hız sınırı yoktur. Örneğin Uzay Yolu: Gelecek Kuşak dizisindeki Galaksi Sınıfı yıldız gemisi Atılgan-D Warp 9,6 ile; yani ışıktan 9000 kat hızlı yolculuk ediyor. Yıldız Savaşları’ndaki Binyılın Şahini ise (Millennium Falcon) ışıktan 9 milyon hızlı yolculuk ediyor!

Oysa hayaller Paris olsa da gerçekler Muş: İnsanlığın bugüne kadar geliştirdiği en hızlı uzay aracı olan ve şu anda Jüpiter yörüngesinde dönerek gezegeni inceleyen Juno sondası, Jüpiter yolunda sadece ışık hızının 100 binde 2’siyle gitti. Oysa saniyede 74 km ile insan standartlarına göre yine çok hızlıydı. Düşünün ki Dünya’nın Güneş çevresinde dönüş hızı saniyede 30 km ve evrenin her 3,6 milyon ışık yılında genişleme hızı da saniyede 72 km’dir. Öte yandan bu kozmik ölçekte acınacak kadar yavaş:

Yukarıdaki verilere göre Atılgan en yakın yıldız sistemi olan Alpha Centauri’ye 9 saatte gidip gelebilirdi. Bunu Juno yapmaya kalksa gidiş-dönüş 36 bin yıl sürerdi. Bu durumda yakın yıldızları Dünya’da gezer gibi keşfetmek istiyorsak kesinlikle ışıktan hızlı yolculuk etmenin bir yolunu bulmalı, örneğin Warp Sürüşü geliştirmeliyiz. Peki bu hayal mi, yoksa gerçek mi?

İlgili yazı: Virüsler Canlı mı ve RNA Yaşamın kökeni mi?

x

Işıktan hızlı gitmek

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, ışıktan hızlı gitmek imkansızdır. Siz de bunu defalarca yazdınız”. Doğru ama bir detay var: Görelilik teorisine göre uzayın ışıktan hızlı genişlemesine bir engel yoktur. Uzay ışıktan hızlı genişleyebilir, büzülebilir, akabilir ve tıpkı kumaş gibi esneyip dalgalanarak şekil değiştirebilir. Warp sürüşü de bu boşluktan yararlanıyor.

Örneğin kara deliklerin içinde uzay merkezdeki tekilliğe ışıktan hızlı akıyor ve uzay gözlemlenebilir evrenin ötesinde ışıktan hızlı genişliyor. Soğuk büyük patlamadan sonraki şişme evresinde kısa bir süre için de ışıktan hızlı şişmişti. Keza kütle de uzayı büküyor. Demek ki uzayın içinde ışıktan hızlı gidilmez ama 1) Uzay ışıktan hızlı hareket edebilir ve 2) Warp sürüşünde kumaş gibi bükülebilir. Peki Warp Sürüşü nedir?

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Her şey Miguel’in yüzünden

Warp sürüşü teorisini 1994’te fizikçi ve Uzay Yolu hayranı Miguel Alcubierre geliştirdi. Alcubierre genel görelilik denklemlerini aldı ve teknolojik düzeyimize bakmadan, sadece prensipte ışıktan hızlı yolculuğun mümkün olup olmadığını araştırdı. Öyleyse Warp Sürüşü nasıl çalışıyor?

Warp sürüşünde kapak resminde ve yukarıdaki görselde gördüğünüz gibi geminin önündeki uzayı lastik gibi gerersiniz. Geminin arkasındaki uzayı da kumaş gibi katlarsınız. Böylece geminin önünde aracın içine düşeceği bir yerçekimi kuyusu ve hemen arkasında da gemiyi taşıyan bir dalga oluşturursunuz: Warp sürüşü bir dalganın üzerinde sörf yapmak gibidir. Sörf yaparken sörf tahtasının üzerinde hareket etmezsiniz. Dalga tahtayı ve sizi ileri taşır.

Warp sürüşünde de ışıktan hızlı gitmezsiniz ama uzayı büküp dalgalandırarak bir yerçekimi dalgası oluşturur ve bu dalganın üzerinde sörf yaparak ışıktan hızlı yolculuk edersiniz. Yerçekimi dalgası yol boyunca sizi ışıktan hızlı olarak taşır. Geminin çevresindeki uzayı bükmek için de aracı saran bir enerji alanı, warp köpüğü oluşturursunuz. Alcubierre sürüşü veya popüler adıyla warp sürüşü budur.

Buraya kadar warp sürüşünün çalışma mantığını gördük ama warp motorları uzayı nasıl bükecek? Uzay bükülebilir fakat bunu sürekli genişlemekte olan evrenin yanı sıra büyük kütleli gezegenler, yıldızlar ve kara delikler doğal olarak yapar. Ya biz insanlar uzayı ataş teli büker gibi bükebilir miyiz?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Warp sürüşü ile uzayı bükmek

Bir kara delik için uzay esnektir ve uzayı bükmek kolay olabilir ama bizim için çok zordur. Nitekim uzayın direncini c⁴/8 πG ile gösteririz. Denklemdeki G evrensel kütleçekim sabiti olup c ışık hızıdır ve onu da 4 kez kendiyle çarptığımıza dikkat edelim. Bu çok büyük bir sayıdır ve dolayısıyla uzayı bükmek için çok büyük enerji gerekir. Tabii bu sizin için sağlıklıdır: Yolda yürürken yakınınızdaki cisimleri kara delik gibi üstünüze çekmek istemezsiniz. 😉 Ancak aynı nedenle warp sürüşü de zor oluyor işte.

Nitekim görelilikte kütle enerjiden türeyen bir özelliktir. Öyleyse uzayı bükmek için yukarıdaki değerin karşılığı olan enerjiyi E=mc² uyarınca türetmeniz gerekiyor. Elbette ki warp geminizi bükmeyeceğiz; çünkü amacımız gemiyi ezmek değil, ışıktan hızlı yolculuk etmesini sağlamak. Öte yandan gemiyi uzayda itecek kadar güçlü bir kütleçekim dalgası yaratmamız gerekiyor. Bu dalga da geminin m=E/c² eşdeğerini yenecek kadar güçlü olmak zorunda.

Uzayı bükmek ise zaten çok enerji ister. Bir de bükülen uzayda bir uzay gemisini taşıyacak kadar bükmemiz gerekecek. Bu da enerji bütçemizi artıracak. Ne kadar artıracak derseniz Alcubierre, “Uzayı bükmek için evreni oluşturan büyük patlama enerjisi gerekir. Bunu üretemeyiz ve üretsek de sadece evreni yok etmemize yarar” diyerek warp motoru tasarlamaktan vazgeçmişti. Ancak, uzayı bükmek işin kolay tarafıdır. 😮 Zor olanı ise uzayı bükmek için negatif enerji üreten egzotik madde bulmaktır!

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Warp sürüşü ve egzotik madde

Uzayı bildiğimiz enerjiyle bükebilirsiniz ama genişletemezsiniz; çünkü warp motorları için ikisini de yapmak gerekir. Uzayı genişletmek için de anti yerçekimi etkisi yaratan egzotik maddeye ihtiyacınız vardır. Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, evreni karanlık enerji genişletiyor. İşte bu nedenle uzay her 3,6 milyon ışık yılında saniyede 72 km hızla genişliyor.” İyi ama iki sorun var:

1) Karanlık enerji sadece 3,6 milyon ışık yılı mesafede hissedilir ölçüde etkili. Karanlık enerjiyi küçük bir geminin çevresinde uzayı genişletmek için kullanamayız. Zaten karanlık enerjinin ne olduğunu da bilmiyoruz. 2) Termodinamiğin ikinci yasasına göre enerjinin tamamını yararlı işe dönüştüremezsiniz. Karanlık enerjinin tek işi de evreni genişlemektir ve tamamı buna harcanır. Bize warp motoru için ek karanlık enerji kalmaz. Üstelik bizim uzayı hem bükmemiz hem de genişletmemiz gerekiyor.

Bunun için aklımıza gelen ilk egzotik madde negatif kütledir: Negatif kütle hem pozitif kütle tarafından çekilir hem de onu iter. Oysa aynı zamanda negatif ivmelenme gibi, yani hızlanırken yavaşlamak gibi bir çelişkiye yol açar. Özetle negatif kütle anlamsızdır. Üstelik uzayda hiç negatif kütle gözlemlemedik. Yine de ışıktan hızlı yolculuk için bir şekilde negatif kütle bulduğumuzu veya üretebildiğimizi düşünelim. O zaman warp motoru çalışır mı?

Çalışacak ama çelişkiden kaçınmak için uzayda negatif kütleden başka bir egzotik madde bulmalıyız. Belki de evrenin sıcak büyük patlamadan önce ışıktan hızlı şişmesine yol açan ve bunu anlatan kozmik şişme teorisini geliştiren Alan Guth tarafından kütleçekimsel olarak itici materyal olarak tanımlanan egzotik maddeden yararlanabiliriz.

Peki negatif enerji nedir?

Haydi buna kolaylık olsun diye anti yerçekimi üreten negatif madde diyelim. Uzayı bükmek için bu maddenin enerjisine ihtiyacımız var. Bunu da evren yok eden vakum köpükleri ve kuantum köpük yazılarında anlattım; ama özetle warp sürüşü için negatif enerji üretmemiz gerikiyor. Ayrıca negatif enerjiyi negatif basınç olarak tanımlayabiliriz. Peki karanlık enerjiyi kullanamasak bile uzay boşluğunda negatif basınç (negatif enerji) üreterek warp motoru çalıştırabilir miyiz?

İlgili yazı: Genel Görelilik Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Warp sürüşü ve negatif enerji

Uzay boşluğunda negatif basınç ve dolayısıyla bir tür negatif enerji üretmenin yolu vardır. Buna Casimir etkisi deriz. Şimdi Casimir etkisini warp gemisinde kullanıp kullanamayacağımızı görelim. Casimir etkisinde boş uzaya birbirine metrenin milyarda onu kadar (10 nanometre) yakın olan iki ince iletken levha yerleştiririz. Levhaların dışındaki vakumda Heisenberg’in belirsizlik ilkesinden kaynaklanan türlü rastgele kuantum enerji salınımı vardır; yani boş uzayın enerjisi bile sıfırdan büyüktür.

Ancak, levhalar arasındaki boşluk sınırlıdır. Bütün kuantum dalgaları buraya sığmaz. Sadece belirli salınımlar sığabilir ve bu da levhaların dışındaki kuantum salınımlarının çok, arasındaki salınımların da az olduğu anlamına gelir. Kısacası levhaların dışında yüksek basınç ve arasında alçak basınç oluşur. İşte bu negatif basınçtır. Böylece levhalar birbirine yaklaşır fakat dış basınç ittiği için değil, levhaların arasındaki negatif basınç levhaları çektiği için böyledir.

Ancak, negatif basınç gerçekten negatif enerji üretmez ve biz bunu warp sürüşünde kullanamayız; çünkü levhaların arasındaki enerji de pozitiftir. Levhaların dışındaki enerjiden az olabilir ama sıfırdan büyüktür. Zaten negatif enerjinin her türlüsüyle başka bir sorunumuz var: Mademki E=mc² ve mademki kütle enerjiden türeyen bir özelliktir, öyleyse biz negatif enerjiyle uzayı genişletmeye çalışırsak uzay da enerjinin korunumu yasası gereği gemimizi cendere gibi sıkan pozitif ezici basınç oluşturacaktır.

Enerjiyi yoktan var edemez ve yok edemezsiniz. Solucandeliklerinin boğazını açarak zamanda yolculuk etme yazısında anlattığım gibi bizzat evren warp motorunda üretilen negatif enerjiyi bastırmak için pozitif enerji ve bunun kütle eşdeğerini üretecektir. Kısacası geminiz üstüne 1 trilyon kere trilyon fil oturmuş gibi ezilecektir. Bu nedenle warp motoru çalıştırmak pratikte imkansızdır.

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

NASA warp sürüşü

Öte yandan NASA’nın imkansız fiziği araştırdığı bir birim var: Gelişmiş İtiş Fiziği Laboratuarı. Bunun nedeni NASA’nın kulağa ne kadar imkansız gelse de teorik fizikteki bütün olasılıkları denemek istemesidir. Eagleworks olarak da adlandırılan laboratuarda makine ve uzay mühendisi Harold White 2013 yılında Alcubierre’in warp teorisini geliştirmeye çalıştı. Kıyamet de buradan koptu!

White bir teorik fizikçi değildi. Bu nedenle beyanlarının bilim insanları tarafından test edilmesi gerekiyordu fakat warp sürüşü çalışmaları için bir uzay gemisi animasyonu hazırlattı. Direkt bu şekilde yazmasa bile öyle bir reklam kampanyası başlattı ki videoyu izleyen halk White’ın Yıldız Gemisi Atılgan geliştirdiğine inandı. Medya kanalları da rating almak için bültenin üzerine atlayarak olayı iyice köpürttü.

Ben de White’ın bunu yaparak hem akademik kariyerine hem NASA’nın imajına nasıl zarar verdiğini, üstelik insanlara bilimsel düşünceyi nasıl yanlış tanıttığını ayrıca anlattım. Yine de Alcubierre’in anlamsız diyerek terk ettiği proje için gereken egzotik madde miktarını Jüpiter kütlesinden 700 kg’a düşürdüğünü söylemek gerekir. Warp motoru hâlâ hayal ama White warp teorisini geliştirmeyi sürdürebileceğimizi göstererek önemli bir adım attı. Keşke bunu objektif olarak yapsaydı! Öyleyse warp sürüşü imkansız mı?

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

 

Şimdilik öyle

Kuantum fiziğinde yerel gizli değişkenler olmadığı ve kuantum fiziği yerel olmadığı için bizzat evrenin fizik yasalarını değiştirmeye yarayan negatif kütle ile negatif enerjiyi uzayda ışıktan hızlı yolculuk eden bir uzay gemisi gibi yerel ölçeklerde kullanabileceğimizi sanmıyorum. Hawking’in dediği gibi warp sürüşü asıl bu yüzden prensipte imkansız olabilir.

Yine de kozmik şişme teorisi ve karanlık enerji negatif enerjinin evrensel ölçekte işlediğini gösteriyor. Demek ki Atılgan inşa etmek için hâlâ umut var. Gerçi Warp sürüşünün en fazla ışık hızına ulaşmamızı sağlayacağına dair makaleler yayınlansa da ışık hızının yüzde 20’isine bile ulaşmak helyum 3 zaman kristalli füzyon roketlerinden daha hızlı gitmemiz anlamına gelecektir. Öyleyse kolunuza gayret fizikçiler. Şu işe bir el atın. 😊

Warp Sürüşü

¹Warp Drive: A New Approach
²The warp drive: hyper-fast travel within general relativity
³The warp drive and antigravity
⁴Warp Drive With Zero Expansion