NASA’dan Işıktan Hızlı Warp Drive Projesi

Uzay Yolu dizisinin alameti farikası olan Warp Drive ışıktan hızlı yolculuk etmek için elimizdeki tek gerçekçi çözüm. Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre tarafından 1994 yılında geliştirilen Warp Drive fiziği, uzay gemilerinin “ışıktan hızlı gitmeden” ışıktan hızlı yolculuk etmesine imkan veriyor.

Bu çelişkili cümlenin ne anlama geldiğini ve bizden yaklaşık 4 ışık yılı uzaktaki en yakın komşumuz olan Alpha Centauri yıldızlarını bir gün nasıl ziyaret edeceğimizi merak ediyorsanız hemen okumaya başlayabilirsiniz.

Stargate dizisindeki Yıldız Geçitleri, Star Wars’taki Hyperdrive sistemleri, Uzay Yolu’ndaki Atılgan ve Babylon 5’teki sıçrama geçitleri… Isaac Asimov’un 1950’lerde yazdığı galaksi imparatorluğu romanlarından beri hikaye hep aynı: İnsanoğlu yıldızlara yerleşmek istiyor, ancak keşif merakını gidermek için ışıktan hızlı gitmek zorunda. Çünkü en yakın yıldızlar bize ışık hızıyla bile 4 yıldan daha uzak ve içinde bulunduğumuz 400 milyar güneşlik Samanyolu Galaksisini çapı yaklaşık 100 bin ışık yılı!

Evet, evreni buradan Londra’ya uçar gibi makul sürelerde keşfetmek, bilinmeyen yerlere cesurca giderek yeni gezegenler ve uygarlıklar bulmak istiyorsak ışıktan hızlı gitmeliyiz; fakat Einstein’ın Görelilik Teorisine göre ışıktan hızlı gitmek imkansız. Işık hızına yakın bir hızla seyahat etmek bile dünya ülkelerinin yüzlerce yıllık elektrik tüketimine denk bir enerji gerektiriyor.

Peki ne yapacağız? Elbette Uzay Yolu filmlerinin simgesi olan Warp Drive’ı geliştirerek ışık hızı sınırını aşmanın çaresini bulmalıyız. Fizik kurallarını ihlal edemesek bile, fizikteki “yasal boşluklardan” yararlanarak bu kuralların etrafından dolanmanın bir yolunu bulmalıyız.

 

Warp Drive ne demek?

Bu yabancı terimin tam Türkçesi Çarpıtma Sürüşü ve kulağı tırmalayan bu karşılığı kullanmak istemediğim için, yazıda alışkanlıklarımın dışına çıkarak İngilizce Warp Drive terimini kullanacağım. 🙂 Şimdi tekrar soralım, Warp Drive ne demek? Warp Drive önünüzdeki uzayı katlayarak ve arkanızdaki uzayı çarşaf gibi açarak, aslında ışıktan hızlı gitmediğiniz halde, evrende ışıktan hızlı bir şekilde yer değiştirmeniz demek. Bu nasıl mümkün olabilir?

 

Warp Drive’ı sörf dalgalarına, uzay gemisini sörf tahtasına ve geminin kaptanını da sörfçüye benzetebilirsiniz.

 

Antalya sahillerinde sörf yaparak kızlara hava attığınızı düşünün: Dalganın sırtına binmiş, dengenizi koruyamaya çalışarak hızla kıyıya yaklaşıyorsunuz. Dalga sizi taşıdığı için hızla yol alıyorsunuz. Peki, dalganın tepesinde yer değiştiriyor musunuz? Hayır. Dalganın tepesinde iken olduğunuz yerde sayıyorsunuz, dalganın üzerinde ileri geri hareket etmiyorsunuz. Zaten etseniz dalgadan düşer, suya gömülürsünüz.

İşte Warp Drive da bunun gibi bir şey: Uzay gemisinin önündeki uzayı battaniye gibi buruşturarak katlıyor ve sıkıştırıyor. Uzay gemisinin arkasındaki uzayı ise yufka hamuru gibi açıyor, yayıyor ve genişletiyor. Kısacası uzay-zaman dokusunda (makalede kolaylık olsun diye sıklıkla “uzay” diyeceğim), uzay kumaşında ışıktan hızlı bir dalgalanmaya yol açıyor.

Ancak, uzay dalgası uzayın kendisinin dalgalanmasıyla oluşuyor. Bu yüzden de uzaydaki dalgalar ışıktan hızlı yol alsa bile, aslında uzay geminiz ışıktan hızlı gitmiyor. Sadece ışıktan hızlı yol alan bu dalgaların sırtında sörf yapıyor! Einstein’ın Görelilik Teorisine göre madde ve enerji ışıktan hızlı gidemez, ama uzayın kendisinin ışıktan hızlı dalgalanması veya genişlemesini önleyen bir sınırlama bulunmuyor.

 

Hızlanma yok, gaza basan araba gibi koltuklara yapışmak da yok

Dikkat ederseniz gemimizin roket motorlarını ateşlemiyoruz. Uzayda hızlanmıyor veya durmak için fren yapmıyoruz. Yalnızca uzay gemisinin etrafında bir “Warp Köpüğü” oluşturuyoruz. Bu Warp Köpüğü, uzayda ışıktan hızlı yol alan dalgalanmalara yol açıyor ve gemimiz bu dalgaların üstünde sörf yaparak, yakın yıldızlara birkaç hafta içinde ulaşıyor!

Fizik yasalarına göre bu mümkün mü? Bu soruyu 20 yıl önce sorsaydınız, bilim adamları “Hayır, ışıktan hızlı seyahat mümkün değildir” diyeceklerdi ama arada Meksikalı bilim adamı Alcubierre geldi ve Einstein’ın Görelilik Teorisi denklemlerini çözerek, Warp Drive’ın mümkün olduğunu gösterdi.

 

Evet, fizik yasalarına göre Warp Drive mümkün fakat pratikte mümkün mü? Olmak ya da olmamak misali, işte bütün mesele bu: Bir şeyin teoride mümkün olması pratikte mümkün olacağı anlamına gelmiyor. Bilim adamları da bu sorunun cevabını bilmiyor! Pratikte warp motorlarını inşa edebileceğimizi söyleyen fizikçiler var, bunun imkansız olduğunu söyleyenler de var.

Bunun kesin yanıtını vermenin tek yolu ise önce yeni bir fizik geliştirmek, yani kuantum kütleçekim kuramını formüle ederek, Görelilik Teorisiyle kuantum mekaniğini birleştirmek. Şimdilik bunu nasıl yapacağımızı bilmiyoruz, elimizde kanıtlanmış bir kuantum kütleçekim kuramı bulunmuyor. Dolayısıyla Warp Drive tartışmaları konuya meraklı fizikçiler arasında hararetle sürüyor.

 

Alcubierre Warp motorunun teknik tanımı

Fizik Profesörü David Lewis Anderson’a göre Alcubierre’in Warp Drive sistemi, “uzay-zamanı” bir dalga halinde gererek, uzay aracının önündeki uzay dokusunun sıkışmasını ve arkadaki uzayın da genişlemesini sağlıyor. Gemi bu dalganın üstüne binerek yüksek hızlara erişebiliyor VEYA zamanda yolculuk edebiliyor.

Alcubierre metriği veya Warp Drive olarak da bilinen Alcubierre motoru, aslında Uzay Yolu dizisinde “ışıktan hızlı yolculuk etmeye” izin veren kurgusal “warp drive”a benzeyen özelliklere sahip bir matematiksel uzay-zaman modeli. Ancak ışıktan hızlı yolculuk derken dalganın hızını kast ediyoruz, daha önce söylediğim gibi uzay gemisinin lokal hızını değil: Uzay gemisi bırakın ışık hızını, hiç hareket etmiyor.

 

 

Warp Drive’ın şaşırtıcı özellikleri

Warp Drive fikri 1960’lı yılların ikinci yarısında yayınlanan orijinal Uzay Yolu dizisi ile popülerlik kazandı. Dizinin yaratıcısı Gene Roddenberry, Atılgan’ın uzayda ışıktan hızlı yol almasını sağlayan Warp Drive’ı “geliştirmişti”. Tabii Roddenbery bu fikri Einstein’ın Görelilik denklemlerini yorumlayan bilim adamlarından almıştı, ancak yaklaşık 30 yıl boyunca Warp motorlarının fiziksel temelleri açıklığa kavuşmadı.

 

 

 

En sonunda Miguel Alcubierre, Warp Drive için gereken matematiksel hesaplamaları yaptı. Alcubierre kendine basit bir soru sordu: Warp Drive mümkünse nasıl bir matematik formülü gerekir?

Warp Drive’ın en şaşırtıcı özelliği, “ışıktan hızlı gitmeden ışıktan hızlı yol almaktır” ama bunun daha da şaşırtıcı sonuçları var: Örneğin uzay gemisi ışık hızına yakın bir hızda gitmediği için ikizler paradoksu geçerli olmuyor… Yani Dünya’dan bakıldığında gemideki zaman yavaşlamıyor ve gemiden bakıldığında, Dünya’da zaman müthiş bir hızla akmıyor. Bu yüzden ışıktan hızlı yolculuk ederek Alpha Centauri yıldız sistemine iki haftada vardığınız zaman Dünya’da da iki hafta geçiyor. Yeryüzündeki kimse 20-30 yıl yaşlanmıyor, aradan geçen zamanda torun torba sahibi olmuyor.

 

Buna bağlı ikinci ilginç özellik, geminin ışıktan hızlı dalgalarla sörf yaparken hiçbir şekilde hızlanmaması. Bu yüzden otobüste gaza basıldığında arka koltuğa doğru uçuşa geçmek gibi bir etki yaşamıyorsunuz… Ve Warp Drive’dan çıkıp normal yolculuğa başladığınızda, aniden frene basan dolmuş şoförü yüzünden başınızı öndeki koltuğun kafalığını da çarpmıyorsunuz. Bir anlamda, siz koltuğunuzda oturarak geminin penceresinden evrenin ve yıldızların yanınızdan kayarak geçişini izliyorsunuz.

Bu sebeple Uzay Yolu’ndaki kayan yıldızlar sahnesi doğru. Hatta dikkatli seyirciler, Warp hızındaki Atılgan’a ışık hızından daha hızlı yaklaşan yıldızların Görelilik Teorisi gereği birer çizgi halinde uzadığını, bu çizgilerin gemiye bakan ucunun kısalarak maviye kaydığını ve çizgilerin geminin ters tarafına bakan kuyruğunun ise uzayarak kırmızıya kaydığını görebilirler.

 

Alcubierre Metriği

Alcubierre Metriği, Warp Drive’ın biçimlendirdiği uzay-zamanın yapısını tanımlayan matematiksel bir kriterdir. Teknik adıyla Lorentz Çokkatlısı (manifold) dediğimiz bu metrik, aslında uzay-zamanın bir sörf dalgası gibi nasıl büküldüğünü ve bu dalganın uzayda ışıktan hızlı olarak nasıl yol aldığını gösteriyor. Bu metrik, aynı zamanda uzay-zamanı bükmek için gereken enerjiyi hesaplamamızı da sağlıyor. Uzayı büküyor ve bir warp köpüğü oluşturuyoruz. Bu köpük de uzay-zaman dalgalarının ışıktan hızlı yol almasına sebep oluyor.

 

Köpüğün içindeki gemi ise yerinde sayıyor. Köpüğün dışına çıkmaya veya köpüğün çeperlerine temas etmeye çalışmıyor. Uzay gemisi kımıldamadan duruyor ve warp köpüğüyle birlikte uzayda ışıktan hızlı yolculuk ediyor.

Zaten geminin köpüğün kenarlarına temas etmesi bütün mürettebatın ölümüne yol açardı. Uzay-zamanı bir dalga halinde büken köpüğün çeperlerindeki kütleçekim salınımları (muazzam gelgit kuvvetleri) yıldız kütleli bir kara deliğin olay ufkundaki çekim kuvvetleri kadar güçlüdür. Köpüğün çevresindeki gelgit hareketleri uzay gemisini etkilerse, gemiyi ve içindeki herkesi paramparça eder.

 

Peki, uzayda yol alan warp köpüğü geminin yoluna çıkan herkesi ve her şeyi de parçalamaz mı? Buna dolaylı bir cevap verebiliriz. Otobanda saatte 160 km ile giderken önünüze aniden bir duvar çıkarsa duvara çarparak parçalanırsınız (bunun Sibel Kekili’yi şöhrete kavuşturan Duvara Karşı filminden pek bir farkı yok).

Aynı şey uzay gemisi için de geçerli. Uzay gemisi yol alırken önüne bir gezegen veya yıldız çıkarsa bunlarla çarpışmamak için manevra yapmak ve gökcisimlerinin etrafından dolanmak zorunda. Hatta asteroitler ve kaya parçaları gibi küçük cisimlere karşı da dikkatli olmak zorunda.

 

 

Gerçi asıl sorun da bu: Uzay gemisi kendini kuşatan warp köpüğünü nedensel olarak hiçbir şekilde etkileyemez. Warp köpüğü, yani ışıktan hızlı giden dalgalanma ile uzay gemisi arasında bir etkileşim olsa, uzay gemisinin parçalanacağını hemen yukarıda belirttik. Öyleyse uzay gemisi uzayda nasıl manevra yapacak? Fikir değiştirip başka bir yıldız sistemine gitmek isterse “sola nasıl dönecek?”

Alcubierre’in warp motoru, warp köpüğüne izin veriyor ama pratikte bu köpüğün manevra yapmasına, sağa veya sola dönmesine ve uzay 3 boyutlu bir boşluk olduğuna göre, yukarı çıkması ya da aşağıya dalmasına izin vermiyor. Hele uzay gemisinin warp köpüğünü yönlendirmesine kesinlikle izin vermiyor. İşte Warp Drive’ın teorik olarak mümkün ama pratikte imkansız olmasının sebeplerinden biri bu: Uzayda manevra yapamıyorsunuz.

 

Peki biraz matematik yapalım mı?

Bildiğiniz gibi uzay-zaman dört boyutlu bir doku oluşturuyor (4 boyutlu bir hacim demek daha doğru olabilir). Sonuçta 3 uzay boyutu ve bir zaman boyutu var: Bugün buradayım ama ne zaman? “Bugün” buradayım, yarın başka yerde olabilirim. 4 boyutlu uzay-zaman derken bunu kast ediyoruz.

Öyleyse warp köpüğü de lavabodaki sıradan bir sabun köpüğü değil, aslında “4 boyutlu” bir hiper-köpüktür. Warp köpüğünün “hiper-yüzeyleri” sadece uzayı değil, bir bütün halinde uzay-zamanı büküyor ve bu sebeple teorik olarak zaman yolculuğunu da imkan tanıyor.

 

Tabii zamanda yolculuk yerine sadece uzayda yol alacaksak, (t) zaman için sabit bir koordinat kullanmamız gerekecek. Bu durumda Alcubierre metriğinin genel formu şöyle yazılıyor:

 

Burada α yakındaki hiper-yüzeyler arasında tam zaman aralığını veren geçiş fonksiyonunu gösteriyor. β^I farklı hiper-yüzeylerdeki uzay koordinat sistemleriyle ilgili sapma vektörüne karşılık geliyor. γ_ij ise her bir hiper-yüzeydeki pozitif kesin metriğe karşılık geliyor. Bu noktada, yazımıza konu olan özel Alcubierre denklemini şöyle ifade edilebiliriz:

 

 

 

ve

 

 

 

 

Benzin motorunun yakıtı benzindir. Warp motorlarının yakıtı ne? Karanlık enerji

Warp motorlarının en büyük sorunu, bu motorların çalışması için evrenin enerjisinden daha fazla enerji gerekmesi. Tahmin edebileceğiniz gibi böyle bir şey pratikte mümkün değil. Bunu ancak yoktan enerji üretebilirsek başarabiliriz. Ancak, enerjinin korunumu ve termodinamik yasalarına göre, yoktan enerji üretemeyiz veya enerjiyi yok edemeyiz. Enerjiyi ancak dönüştürebilir ya da transfer edebiliriz.

Örneğin nükleer reaktörlerde olduğu gibi, nükleer fizyon enerjisini suyu ısıtmak için ısı enerjisine dönüştürebiliriz. Böylece oluşan su buharı, ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştürerek elektrik üreten türbinleri döndürür ve sonuçta, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürerek şebekeye dağıtmış oluruz, enerjiyi transfer ederiz. Siz de bu yazıyı okumak için gereken elektrik enerjisini prize takılı elektrik kablosu üzerinden kullanırsınız.

 

Ancak warp motorları için bu tür bir yöntem kullanamıyoruz. Bu motorlar kömür, benzin, dizel, hidrojen yakmıyor. Nükleer enerji veya elektrik aküsüyle çalışmıyor. Çalışamaz da çünkü warp motorları uzayın kendisini büküyor.

Uzayı bükmek muazzam miktarda enerji gerektiriyor. Ford ve Roman’ın araştırmaları doğruysa, küçük bir uzay gemisini bile Samanyolu Galaksisi’nin bir ucundan diğer ucuna ışıktan hızlı taşımak için -10⁶⁷ grama denk negatif enerji gerek. Bu da evrenin enerjisinden daha fazla enerji kullanmak demektir. Bu enerjiyi nereden bulacağız?

 

Warp motorları için boşluktan enerji üretmek

Şansımıza uzay boşluğunun bile bir enerji düzeyi var. Buna sahte vakum ve karanlık enerji diyoruz. Uzay boşluğundaki bütün atomları, atomaltı parçacıkları, hatta enerjiyi boşaltsak bile uzayın kendisinin belirli miktarda enerjisi olurdu. Karanlık enerji günümüzde uzayın gittikçe hızlanarak genişlemesinden sorumlu. Hatta bu hızlanma artarsa, evren 20-30 milyar yıl içinde yırtılarak bir kumaş gibi parçalanabilir, evren yok olabilir.

İşte uzay boşluğunun her yanına nüfuz eden bu enerjiyi kullanabilirsek warp motorlarını çalıştırabiliriz. Zaten bir uzay gemisinin ışıktan hızlı giden uzay-zaman dalgalarının üzerinde sörf yapmasını istiyorsak, bizzat uzay boşluğunun dalgalanmasını istiyorsak bunun için boşluğun, vakumun kendi enerjisini kullanmaktan daha doğal ne olabilir?

Öyleyse uzay boşluğunun enerjisini nasıl tanımlayabiliriz? Buna kısaca Casimir etkisi diyoruz. Casimir etkisinin detaylarını, uzay boşluğunu dolduran sanal parçacıklardan nasıl enerji üretebileceğimizi ve uzay boşluğunun bu sayede nasıl genişlediğini Evren boşluktan nasıl oluştu? başlıklı yazımda anlattım.

Ancak o yazıda değinmediğim bir sorun var: O da Casimir etkisini, uzayın genişlemesini laboratuar ortamında gözlemlemiş, test etmiş ve kanıtlamış olmamıza karşın; uzayın neden genişlediği hakkında hiçbir fikrimizin olmaması.

 

Boşluğun enerjisini, karanlık enerjiyi kullanmak

Elimizde uzayın nasıl genişlediğini ve boşluktan nasıl enerji üretileceğini açıklayan bir takım teoriler var. Hatta Stargate Atlantis bilimkurgu dizisindeki “Sıfır noktası enerjisi” reaktörleri (ZPM modülleri) bu teorilerden yola çıkarak kurgulandı fakat elimizdeki kuantum fiziği alan teorilerine göre boşluğun enerjisinin gözlemlediğimiz Casimir etkisinden en az 10¹⁰⁰ kat fazla olması gerekiyor!

Uzayın karanlık boşluğunda bu kadar enerji olsaydı bütün evren buharlaşırdı! Boşlukta bu kadar enerji yok. Karanlık enerji düzeyi, birim hacimde bundan çok daha düşük ve bu sayede evrende yıldızlarla gezegenler var olabiliyor. Biz de bu sayede yanıp kül olmadan hayatta kalabiliyoruz.

Peki, karanlık enerjinin ne olduğunu bilmiyorsak ve boşluğun enerjisi olan karanlık enerjinin düzeyini hesaplamakta kullandığımız formüller de bu kadar büyük bir hata veriyorsa, warp motorları için boşluktan nasıl enerji üreteceğiz? Bu enerjiyi nasıl güvenli olarak kullanacağız? Bunun cevabı basit: Bildiğimiz kadarıyla Warp Drive için boşluktan enerji üretemeyiz.

 

Deniz bitti

Ne oldu şimdi? Warp Drive’da kullanacak yakıt yok. Yola çıkmadan karaya mı oturduk? Pek sayılmaz. Biraz da enerji sorununu çözmek amacıyla enerjiden tasarruf etmenin yollarını araştıralım isterseniz ve daha az enerjiyle çalışan daha randımanlı Warp motorları geliştirelim. Yapabilir miyiz?

Chris Van Den Broeck, 1999 yılında daha az enerjiyle çalışan bir warp motoru tasarlamayı denedi. Bu amaçla uzay-zamanın ışıktan hızlı dalgalanmasına yol açan warp köpüğünü küçülttü, yani köpüğün yüzey alanını daralttı.

Warp köpüğünün yüzey alanının 3 uzay boyutu ve 1 zaman boyutuyla birlikte 4 boyutlu bir hiper-yüzey olduğunu aklımızda tutalım. Nasıl ki bir kürenin çapını 2 kat daraltırsak kürenin hacmi de 8 kat azalıyor, 4 boyutlu bir köpüğün yüzey alanını da daraltarak bu köpüğü çok daha büyük ölçüde küçültebiliyoruz (Daha fazla boyut olması, köpüğün daha fazla küçülmesi anlamına geliyor).

 

Az enerji ama neye göre az?

Warp köpüğünün hızla küçülmesi, köpüğü oluşturmak için gereken boşluk enerjisinin de azalmasını sağlıyor. Van Den Broeck bu sayede, molekül boyutundaki “mikroskobik bir uzay gemisinin” ışıktan hızlı yolculuk etmesi için gereken enerjiyi 3 Güneş kütlesine indirebildi. Nerede her biri yüz milyarlarca güneş barındıran 200 milyar galaksi içeren bütün bir evrenin enerjisi, nerede 3 Güneş kütlesinin toplam enerjisi? (Einstein’ın ünlü E=mc² formülü, bize kütlenin enerjiye dönüşebildiğini gösteriyor. İşte bu yüzden enerjiyi yazıda kütle karşılığı ile ifade edebiliyoruz.)

Öte yandan, mikroskobik uzay gemisi için 3 Güneş kütlesine denk enerji kullanmak yine de muazzam miktarda enerji gerektiriyor. Nitekim Güneşten 3 kat büyük bir yıldızın nükleer yakıtını yakması için yüz milyonlarca yıl geçmesi gerekiyor. Buna rağmen, yıldız ölmeden önce gazın tamamını yakıp enerjiye dönüştüremiyor. Bu gazı yavaşça uzaya üflüyor veya süpernova patlamasıyla bir anda uzaya saçıyor. Yaşadığımız Güneş Sistemini 4,6 milyar yıl önce doğuran gaz bulutunun eski yıldız tozlarından oluştuğunu düşünürsek, insan uygarlığının bu kadar büyük bir enerji üretmesinin imkansız olduğunu anlarız.

 

Dağları yerinden oynatmak

Neyse ki Krasnikov, warp motorları için gereken enerjiyi birkaç miligramlık kütleye indirgemeyi başardı ama bu da sadece mikroskobik boyutlardaki küçücük bir gemi için geçerli bir çözüm. Ayrıca, birkaç miligramlık kütle size küçük bir miktar gibi gelebilir ama aslında, dağları yerinden oynatacak bir güçten söz ediyoruz. Bunu güç ile enerji arasındaki ilişkiyle açıklayabiliriz: 220 kalorilik bir diyet kek dilimi yediğinizi düşünün. Bu kekin enerjisi 220 kalori ama vücudunuz bu enerjiyi saatlerce süren bir sindirim süreciyle açığa çıkarıyor. Özetle güç, enerjinin salım hızıdır.

 

Şimdi 220 kalorilik bir dilim keki oluşturan bütün atomları parçaladığınızı düşünün. Açığa çıkan enerji 450 kilotonluk bir hidrojen bombasından daha fazladır… Ve tekrarlıyorum, bu sadece molekül boyutundaki bir gemi için geçerli.

Uzay Yolu’ndaki Atılgan 440 kişilik bir gemiydi ve boyu 325 metreydi! O kadar büyük bir uzay gemisi için birkaç miligram kütleye denk enerji yeterli olmayacak, çok daha fazlası gerekecektir. Öyleyse warp motorlarını telefon piliyle asla çalıştıramayacağımızı, dünyanın en büyük nükleer santralinin bile yeterli enerji üretemeyeceğini anlamış bulunuyoruz. Bu durumda warp motorları için başka nereden enerji bulabiliriz?

 

Işıktan hızlı giden sanal parçacıklar: Takyonlar

Takyonlar bazı teorilerde bulunan, ancak varlığı kanıtlanmamış sanal parçacıklardır ve takyonlar ışıktan hızlı gittikleri için Warp Drive’a gereken enerjiyi sağlayabilirler. Ancak burada da önemli bir sorun var. Öncelikle takyonların varlığı kanıtlanmadı.

İkincisi, ışıktan hızlı giden parçacıklar “sonucun” sebepten önce gelmesine neden olarak, evrende “neden-sonuç” ilişkisini bozacaktır. Kız arkadaşınızın daha siz telefon açmadan “Beni aramışsın, nasılsın?” diye telefon ettiğini düşünün. Bazı bilim adamları bu tür sorunları dile getirmekle de sınırlı kalmıyor, ışıktan hızlı seyahatin kendisi neden-sonuç ilişkisine aykırıdır, bu yüzden Warp Drive mümkün değildir diyor.

 

Bu sorunu çözmenin iki yolu var: Ya ışıktan hızlı giden takyonların zamanda geriye gitmesini, o zaman aralığından bakıldığında “zamanda ileri giden takyonlar” olarak algılayacağız ya da takyonları asla göremeyeceğimizi kabul edeceğiz. Birinci durumda, geçmiş zamanlarda yaşayan insanların zamanda geriye giden takyonları “zamanda ileri giden takyonlar” olarak algılaması, neden-sonuç ilişkisini korumamızı sağlayacaktır. Einstein’ın Görelilik Teorisinin temel prensibi olan “görelilik kavramına” göre bu mümkün.

İkinci durumda ise yine nedensellik sorunu yok, çünkü takyonlar geçmişe gitse bile geçmiş zamanla etkileşime girmiyor ve bu takyonları asla göremiyoruz, fakat bunun yerine yeni bir sorun var: Göremediğimiz ve etkileşim kuramadığımız takyonları nasıl ele geçireceğiz ve ışıktan hızlı yolculuk etmek için bunları bedava enerji kaynağı olarak nasıl kullanacağız?

 

Işıktan hızlı seyahat pratikte mümkün değil

Herhalde ışıktan hızlı giden gemileri en çok isteyen Uzay Yolu hayranlarından biri benim, ama yukarıdaki nedenlerden dolayı şimdilik ışıktan hızlı gitmek imkansız. Bunun için yepyeni bir fizik geliştirmek gerekiyor. Belki bir kuantum kütleçekim kuramını geliştirir ve bu teorinin evrende geçerli olduğunu kanıtlayabilirsek, ışıktan hızlı seyahat etmeyi başarabiliriz.

Belki de egzotik madde türlerini, örneğin bazı karanlık madde türlerini kullanarak bunu başarabiliriz. Ancak bunun için, warp köpüğü oluşturmakta kullanacağımız egzotik maddenin lokal olarak ışıktan hızlı gitmesi gerekiyor, yani egzotik madde uzay zamanı dalgalandırırken ışıktan hızlı gitmek zorunda. Bu da Serguei Krasnikov’un belirttiği gibi, tekrar Einstein’ın ışık hızı duvarına toslamamız demek. Üstelik bunun mümkün olması için yine takyonların var olması gerekiyor.

Bu çıkmazla ilgili fiziksel detaylar, kurmak zorunda kaldığımız cümlelerden çok daha karmaşık, hatta Profesör Robert J. Low² “Egzotik madde olmadan, yani ışıktan hızlı giden parçacıklar olmadan Warp Drive da olmaz” diyerek durumu daha karmaşık bir hale getiriyor. Sözün özü, Warp Drive’ın bu şekilde çalışması için önce yeni bir kuantum kütleçekim kuramı gerekiyor. Dilerseniz aşağıdaki formülleri es geçerek yazıya devam edebilirsiniz ama matematik seviyorsanız, bu formüller kelimelerin yetersiz kaldığı detayları doldurabilir:

Bu özel metrik formunda gözlemcilerin ölçtüğü enerji yoğunluğunu şöyle gösterebiliriz: Burada R > 0 ve σ > 0 keyfi parametreler ve Alcubierre’in metriğini bunları kullanarak şöyle yazabiliriz:

Bu durumda hiper-yüzeylere göre normal olan 4-hız da aşağıdaki gibidir.

 

Burada g metrik tensörün determinantı oluyor.

 

Warp Drive için son çare

Alcubierre’in Warp Drive sistemi için gereken muazzam enerjiyi üretmenin bir yolu da binlerce “yıldız geçidi”, yani binlerce veya milyonlarca reaktör inşa etmek olabilir. Örneğin, 26 ışık yılı uzaktaki bir yıldıza gitmek için Dünya ile yıldız arasına bu reaktörlerden oluşan bir tür uzay metrosu tüneli inşa edebiliriz. Bu durumda warp köpüğü için gereken enerjiyi tünelin duvarlarındaki reaktörler sağlayacaktır. Uzay gemisi de bu tünelden enerji alarak, tünelin içinde tren gibi gidecektir.

 

Ancak, 26 ışık yılı uzağa uzanan bu tüneli inşa etmek için ışık hızında en az 26 yıl yol alarak bütün yola enerji reaktörleri döşememiz gerekiyor. Bu kadar reaktörü inşa etmek, bunları uzaya döşemek ve buna para ile zaman harcamak bir yana; ışıktan hızlı gitmek için, önce uzaya ışıktan yavaş bir şekilde yayılmamız gerektiği ortaya çıkıyor.

Işıktan hızlı yol almak üzere önce uzayı kolonileştirmek, 2 haftalık ışıktan hızlı seyahat için 1000 yıl inşaat yapmak mantıklı değil. Üstelik bu yöntemle sadece yakın yıldızlara gidebiliriz. Ya Samanyolu Galaksisi’nin 100 bin ışık yılı uzaktaki öbür ucuna gitmek? Ya bizden 2 milyon ışık yılından daha uzaktaki Andromeda Galaksisi’ne gitmek?

 

Sabır bir Jedi’ın en önemli erdemidir

Bütün bunlar şimdilik hayal ve soruna bir de şu soruyu eklersek işimiz iyice zorlaşıyor: Işıktan hızlı seyahat için uzay-zamanı ışıktan hızlı dalgalandırmak, uzayda ışıktan hızlı gelgit dalgalarına yol açmak uzayı, yıldızları, gezegenleri ve naçizane biz Dünyalıları nasıl etkiler? Belki yeni bir fizik bu problemleri giderebilir.

Her halükarda, ne zaman fizikte her şeyi biliyoruz desek yeni fizik yasaları keşfettik. Elektromanyetizmayı dahice bir alan teorisiyle formüle ederek, Görelilik Teorisi ve kuantum alan teorilerinin önünü açan İngiliz fizikçi Maxwell’in çağdaşları, “Fizik bilimi bitti, her şeyi bulduk” diye düşünüyordu ama 1905-10 yıllarında kuantum fiziği geldi.

Bugün Einstein’ın süper sade ve estetik Görelilik Teorisi bile yeni bir kuantum kütleçekim kuramı gerektiriyor (en azından kara deliklerin merkezindeki tekillikler gibi tam olarak açıklanamayan bazı olaylar için). Bu durumda, yeni fizik denklemleri, insanoğlunu yıldızlara taşımak üzere şu ünlü ve mucizevi ışık hızı sınırını aşmamızı sağlayabilir. Ne diyelim? Hayatımıza umut yön veriyor. 🙂

NASA’nın Warp Drive Projesi

Michio Kaku anlatıyor: Warp Hızında Yolculuk

¹“The warp drive: hyper-fast travel within general relativityClass.Quant.Grav.11:L73-L77,1994 10.1088/0264-9381/11/5/001 arXiv:gr-qc/0009013v1, Miguel Alcubierre [v1] Tue, 5 Sep 2000 13:43:24 GMT

²Low, Robert J. (1999). “Speed Limits in General Relativity”. Classical and Quantum Gravity 16 (2): 543–549. arXiv:gr-qc/9812067