WARP DRIVE - CON TÀU DỊCH CHUYỂN NHANH HƠN ÁNH SÁNG - PHẦN 1 - LÝ THUYẾT CỦA ALCUBIERRE

http://www.andersoninstitute.com/

Một con tàu Alcubierre Drive có thể kéo dãn không thời gian giống như một con sóng, không thời gian ở phía trước con tàu thì co lại còn ở phía sau thì dãn ra. Con tàu có thể dùng con sóng đó để gia tốc đến một vận tốc cao và để có thể du hành thời gian.




Alcubierre drive cũng được biết đến như Warp Drive hay metric Alcubierre là một mô hình toán học về những đặc tính của không thời gian, những đặc tính này gợi cho ta nhớ đến khái niệm viễn tưởng về dịch chuyển nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng "warp drive" trong phim Star Trek.

Mô tả về Alcubierre Warp Drive

Vào năm 1994, nhà vật lý người Mexico Miguel Alcubierre đã đề xuất một phương pháp kéo dãn không gian bằng một con sóng mà trên lý thuyết có thể tạo ra không gian co lại ở trước con tàu và dãn ra ở phía sau. 

Con tàu sẽ điều khiển con sóng này trong một vùng được biết như là bong bóng warp trong không gian phẳng. Bởi vì con tàu không di chuyển trong bong bóng này mà được bong bóng mang theo nên trong trường hợp này, những hiệu ứng của cơ tương đối như là sự dãn thời gian không thể ứng dụng giống như cách nó ứng dụng cho trường hợp một con tàu di chuyển ở vận tốc cao trong không gian phẳng được.

Nguồn http://crafting-worlds.com/

Hình: Không gian ở trước con tàu co lại 

còn phía sau thì dãn ra

Phương thức di chuyển này không thật sự làm tăng tốc độ đến mức nhanh hơn tốc độ ánh sáng như cách nghĩ thông thường, bởi vì tia sáng trong bong bóng này vẫn sẽ luôn dịch chuyển nhanh hơn con tàu. Nó chỉ có nghĩa là "nhanh hơn ánh sáng" bởi vì nhờ vào sự co lại của không gian ở phía trước, con tàu có thể đến được nơi nhanh hơn tia sáng di chuyển bên ngoài bong bóng.

Vật lý của Alcubierre drive

 Nguồn: andersoninstitute

Hình: Bong bóng wrap drive
       nhìn từ góc độ khác

       

Với những hiệu ứng giống như trong thuyết tương đối hẹp, như sự co Lorentz và co thời gian, metric của Alcubierre có những khía cạnh khác biệt. Cụ thể, Alcubierre đã chỉ ra rằng kể cả khi con tàu gia tốc thì nó vẫn chuyển động trên một đường trắc địa rơi tự do. 

Nói theo cách khác, một con tàu sử dụng warp để gia tốc và giảm tốc luôn luôn giống như rơi tự do, và phi hành đoàn sẽ không cảm thấy sự gia tốc nào cả. Những cơn thủy triều lực sẽ xuất hiện gần cạnh của vùng thể tích không gian phẳng, bởi vì có một sự uốn cong không gian lớn ở đây, nhưng bởi những đặc điểm phù hợp với metric, chỉ có thể có những cơn thủy triều rất nhỏ xuất hiện ở trong thể tích mà con tàu chiếm chỗ (bên trong bong bóng).

Hình: metric Alcubierre
Nguồn http://www.andersoninstitute.com/

 Những khó khăn

Hình: Tensor năng xung lượng
Nguồn .wikimedia.org

Những khó khăn rõ ràng của metric này là tất cả những warp drive không thời gian đều vi phạm những điều kiện về năng lượng khác nhau.

 Thật sự là từ một số hiện tượng lượng tử đã được kiểm tra bằng thực nghiệm, như hiệu ứng Casimir khi mô tả trong bối cảnh của lý thuyết trường lượng tử, những hiện tượng lượng tử này dẫn đến tensor năng xung lượng cũng vi phạm những điều kiện của năng lượng và chúng ta có thể hy vọng rằng những loại dịch chuyển loại Alcubierre có thể được nhận thấy nhờ những kĩ thuật lượng tử nào đó.

Nói thêm về vận tốc ánh sáng.

Vận tốc ánh sáng đã được chứng minh (bằng nhiều thí nghiệm như thứ nghiệm Michelson Morley) là vận tốc nhanh nhất trong không gian và bằng 299 792 458 m/s, như vậy có nghĩa là không có vật nào chuyển động nhanh hơn vận tốc ánh sáng trong không gian.

Tuy vậy con tàu này không di chuyển trong không gian phẳng mà di chuyển nhờ sự co không gian, giống như không phải di chuyển trên mặt biển mà di chuyển nhờ sóng biển đưa đi, nên vận tốc của nó không phải là vận tốc di chuyển trong không gian mà là vận tốc co của không gian. Thế nên con tàu hoàn toàn có khả năng di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng di chuyển trong không gian phẳng.

                                                                                                         Nguồn: andersoninstitute

Tài liệu gốc về Alcubierre theory: nasa.gov

Biên dịch: Phạm Nguyễn Hoàng Thịnh