Kaptan Picard, “Star Trek: Picard” dizisinin fragmanında “Gerçek son sınır zamandır” diyor. Bilim kurgu dizisinin üçüncü ve son sezonu yakın zamanda Amazon Prime Video ve Paramount+’ta başladı. “Garip Yeni Dünyalar” ve “Keşif” ile birlikte, Star Trek evreni akış hizmetlerinde iyi bir şekilde temsil edilmektedir. Hiç şüphe yok: derin uzay yolculuğu büyüleyici.
Bu bilgisayar başında oturan genç adam için de geçerli. En sevdiği bilimkurgunun tüm bölümlerini ezbere bilen ve güçlü yıldız kruvazörlerinde Dünya’dan uzaklaşmayı tercih eden meşhur inek gibi görünmüyor. Daha ziyade, Joseph Agnew yan taraftaki arkadaş canlısı genç mühendislik öğrencisine benziyor: pratik, pragmatik, teknolojiyle ilgili ama yeterince iyi.
Bu metin ilk olarak MIT Technology Review 8/2020’de yayınlandı. Burada ücretsiz olarak yayınlıyoruz. Sayının bir pdf’i Haberler dükkanında mevcuttur.
Yine de Agnew’in büyük planları var: Uzay gemileri için ışık ötesi itmenin gerçekten mümkün olduğuna inanıyor ve bunu kanıtlamak istiyor. Alabama Üniversitesi’nde makine mühendisliği okuyan Agnew, ısınma egzersizi olarak 2019’da konuyla ilgili bilimsel bir makale yazdı. Profesyonel çevrelerde heyecan uyandıran formüller ve grafiklerle dolu 14 sayfa. O zamana kadar birçok bilim adamı, fikrin oldukça spekülatif olduğunun, ancak bilimsel olarak imkansız olmadığının farkında değildi.
Bu farkındalık 25 yıl önce zaten belliydi: Yerçekimi teorisi ile uğraşan Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre, 1994 yılında boş zamanlarında – efsaneye göre “Uzay Yolu”nun birkaç bölümünü izledikten sonra – Geleneksel Olarak Olduğu gibi değil, aklına bir fikir geldi. Belirli bir kütlenin -diyelim ki bir yıldızın- uzay-zaman sürekliliği üzerindeki etkisini hesaplamak için kullanılan Alcubierre, evrenin dokusunu ışıktan hızlı yolculuğa izin verecek kadar bükmek için hangi kütle dağılımının gerekli olacağını hesapladı.
Agnew, “Arkasındaki matematiği tam olarak anladığımı hâlâ söyleyemem,” diye itiraf ediyor. “Tensorlar sadece bu dönem mevcut olacak.” Bu matematiksel yapıların yardımıyla eğri uzaylarda fiziksel büyüklükleri hesaplayabilirsiniz, ancak yöntem tam olarak net değildir – Einstein’ın bile bu matematiksel aparat üzerinde yıllardır çalıştığı söyleniyor. “Fakat prensip görece basit. Geminin önündeki alanın sıkıştırılmasına ve arkasındaki uzay-zamanın genişletilmesine ihtiyacımız var,” diye açıklıyor Agnew. Bu uzay-zaman bükülmesinin ortasında bulunan bir uzay gemisi, çevredeki uzaya göre sabit olacaktır, bu nedenle yolcuları herhangi bir g-kuvvetine maruz kalmayacaktır. Ancak uzamsal bozulma, evrende, ışıktan hızlı hareket eden bir geminin yelken açtığı bir dalga gibi hareket ederdi.
Uzay-zaman büzülüp genişleyebilir mi?
Kulağa harika gelse de: spekülasyonun odak noktası aslında katı fiziktir: Albert Einstein, özel görelilik teorisinde ilk kez sözde evrensellik ilkesinin sonuçlarını tartıştı: bu, aralarında görece hareket eden sistemlerde olduğunu belirtir. sabit bir hızda, aynı fizik kanunları geçerli olmalıdır. Bundan, ilk olarak, uzay ve zamanın değişmez olmadığı, çeşitli sistemlerde birbirinden farklı olduğu sonucu çıkar. İkincisi, uzay ve zaman birbirinden bağımsız olarak tanımlanamaz. Einstein, genel görelilik kuramıyla nihayet bu “uzay-zaman sürekliliğinin” kütleler tarafından çarpıtıldığını gösterebildi.
Joseph Agnew (Alabama Üniversitesi): “Bir warp sürücüsünün enerji gereksinimi önemli ölçüde azaltılabilir.”
(Resim: UAH)
Sağduyu bu teoriyle ilgili çok fazla sorun yaşıyor çünkü bu uzay-zaman çarpıklıklarını fark edemiyoruz. Yerel bir gözlemci için uzay aslında “düzdür”: bir metre bize herhangi bir yönde ve herhangi bir noktada bir metre olarak görünür. Gerçekte, genel görelilik kuramına göre, uzay-zamanda elma üzerinde sürünen karıncalar gibi hareket ediyoruz. A noktasından B noktasına en kısa yoldan gitmek için, küçük hayvanlar kendi bakış açılarından tamamen düz yollarda yürürler, ama gerçekte sözde jeodezikler üzerinde. Einstein’a göre uzayın bir kütleden kaynaklanan bu eğriliği, gezegenlerin hareket ettiği yörüngeleri de açıklıyor. Bu nedenle, iki kütlenin birbirine uyguladığı çekici etki, yalnızca uzayın eğriliğinin bir etkisidir.
Bu kütleler uzay-zamanı çarpıtıyor, kulağa harika geliyor. Ancak daha da mantıksız olan, uzay-zamanın, ışık ötesi yolculuğun tam da koşulu olan büzülüp genişlemesi gerektiği gerçeğidir. Gerçekten de kozmologlar, evrenin muhteşem başlangıcı olan Büyük Patlama’dan bu yana genişlediğini varsayıyorlar. Diğer galaksilere olan mesafeler sürekli olarak artıyor çünkü aralarındaki boşluk genişliyor.
Yani Agnew’in makalesi, teknolojinin son durumuyla çelişmiyor. “Işık hızından daha hızlı uzay araçları olacağını iddia etmiyorum. Bakın, burada bununla ilgili bir şeyler yayınlayan çok sayıda ciddi, zeki bilim insanı var diyorum” dedi.
Bu, şu soruyu doğurur: uzay-zaman bu amaç için nasıl manipüle edilebilir? Kolay olmayacak, hadi şimdi alalım. Çünkü akademik çalışmalarında ve eleştirdiği kitaplarında yerçekimi ve kuantum yerçekimini ele alan fizikçi ve yazar Sabine Hossenfelder, Alcubierre’nin hesaplamalarının Einstein’ın alan denklemlerinin çözümü olduğu gerçeğinin “matematiksel olarak doğru, ancak fiziksel olarak kesinlikle hiçbir anlamı yok” diyor. modern fiziğin matematiksel sapmaları. “Denklemleri geriye doğru hesaplayabilir ve sonra az önce belirttiğiniz şekilde uzayı bozan bir kütle dağılımına ulaşabilirsiniz. Bu, gerçekten bunu yapmak için kullanılabilecek bir kütle dağılımı olduğu anlamına gelmez.”
Haberin Sonu
Bu bilgisayar başında oturan genç adam için de geçerli. En sevdiği bilimkurgunun tüm bölümlerini ezbere bilen ve güçlü yıldız kruvazörlerinde Dünya’dan uzaklaşmayı tercih eden meşhur inek gibi görünmüyor. Daha ziyade, Joseph Agnew yan taraftaki arkadaş canlısı genç mühendislik öğrencisine benziyor: pratik, pragmatik, teknolojiyle ilgili ama yeterince iyi.
Bu metin ilk olarak MIT Technology Review 8/2020’de yayınlandı. Burada ücretsiz olarak yayınlıyoruz. Sayının bir pdf’i Haberler dükkanında mevcuttur.
Yine de Agnew’in büyük planları var: Uzay gemileri için ışık ötesi itmenin gerçekten mümkün olduğuna inanıyor ve bunu kanıtlamak istiyor. Alabama Üniversitesi’nde makine mühendisliği okuyan Agnew, ısınma egzersizi olarak 2019’da konuyla ilgili bilimsel bir makale yazdı. Profesyonel çevrelerde heyecan uyandıran formüller ve grafiklerle dolu 14 sayfa. O zamana kadar birçok bilim adamı, fikrin oldukça spekülatif olduğunun, ancak bilimsel olarak imkansız olmadığının farkında değildi.
Bu farkındalık 25 yıl önce zaten belliydi: Yerçekimi teorisi ile uğraşan Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre, 1994 yılında boş zamanlarında – efsaneye göre “Uzay Yolu”nun birkaç bölümünü izledikten sonra – Geleneksel Olarak Olduğu gibi değil, aklına bir fikir geldi. Belirli bir kütlenin -diyelim ki bir yıldızın- uzay-zaman sürekliliği üzerindeki etkisini hesaplamak için kullanılan Alcubierre, evrenin dokusunu ışıktan hızlı yolculuğa izin verecek kadar bükmek için hangi kütle dağılımının gerekli olacağını hesapladı.
Agnew, “Arkasındaki matematiği tam olarak anladığımı hâlâ söyleyemem,” diye itiraf ediyor. “Tensorlar sadece bu dönem mevcut olacak.” Bu matematiksel yapıların yardımıyla eğri uzaylarda fiziksel büyüklükleri hesaplayabilirsiniz, ancak yöntem tam olarak net değildir – Einstein’ın bile bu matematiksel aparat üzerinde yıllardır çalıştığı söyleniyor. “Fakat prensip görece basit. Geminin önündeki alanın sıkıştırılmasına ve arkasındaki uzay-zamanın genişletilmesine ihtiyacımız var,” diye açıklıyor Agnew. Bu uzay-zaman bükülmesinin ortasında bulunan bir uzay gemisi, çevredeki uzaya göre sabit olacaktır, bu nedenle yolcuları herhangi bir g-kuvvetine maruz kalmayacaktır. Ancak uzamsal bozulma, evrende, ışıktan hızlı hareket eden bir geminin yelken açtığı bir dalga gibi hareket ederdi.
Uzay-zaman büzülüp genişleyebilir mi?
Kulağa harika gelse de: spekülasyonun odak noktası aslında katı fiziktir: Albert Einstein, özel görelilik teorisinde ilk kez sözde evrensellik ilkesinin sonuçlarını tartıştı: bu, aralarında görece hareket eden sistemlerde olduğunu belirtir. sabit bir hızda, aynı fizik kanunları geçerli olmalıdır. Bundan, ilk olarak, uzay ve zamanın değişmez olmadığı, çeşitli sistemlerde birbirinden farklı olduğu sonucu çıkar. İkincisi, uzay ve zaman birbirinden bağımsız olarak tanımlanamaz. Einstein, genel görelilik kuramıyla nihayet bu “uzay-zaman sürekliliğinin” kütleler tarafından çarpıtıldığını gösterebildi.
Joseph Agnew (Alabama Üniversitesi): “Bir warp sürücüsünün enerji gereksinimi önemli ölçüde azaltılabilir.”
(Resim: UAH)
Sağduyu bu teoriyle ilgili çok fazla sorun yaşıyor çünkü bu uzay-zaman çarpıklıklarını fark edemiyoruz. Yerel bir gözlemci için uzay aslında “düzdür”: bir metre bize herhangi bir yönde ve herhangi bir noktada bir metre olarak görünür. Gerçekte, genel görelilik kuramına göre, uzay-zamanda elma üzerinde sürünen karıncalar gibi hareket ediyoruz. A noktasından B noktasına en kısa yoldan gitmek için, küçük hayvanlar kendi bakış açılarından tamamen düz yollarda yürürler, ama gerçekte sözde jeodezikler üzerinde. Einstein’a göre uzayın bir kütleden kaynaklanan bu eğriliği, gezegenlerin hareket ettiği yörüngeleri de açıklıyor. Bu nedenle, iki kütlenin birbirine uyguladığı çekici etki, yalnızca uzayın eğriliğinin bir etkisidir.
Bu kütleler uzay-zamanı çarpıtıyor, kulağa harika geliyor. Ancak daha da mantıksız olan, uzay-zamanın, ışık ötesi yolculuğun tam da koşulu olan büzülüp genişlemesi gerektiği gerçeğidir. Gerçekten de kozmologlar, evrenin muhteşem başlangıcı olan Büyük Patlama’dan bu yana genişlediğini varsayıyorlar. Diğer galaksilere olan mesafeler sürekli olarak artıyor çünkü aralarındaki boşluk genişliyor.
Yani Agnew’in makalesi, teknolojinin son durumuyla çelişmiyor. “Işık hızından daha hızlı uzay araçları olacağını iddia etmiyorum. Bakın, burada bununla ilgili bir şeyler yayınlayan çok sayıda ciddi, zeki bilim insanı var diyorum” dedi.
Bu, şu soruyu doğurur: uzay-zaman bu amaç için nasıl manipüle edilebilir? Kolay olmayacak, hadi şimdi alalım. Çünkü akademik çalışmalarında ve eleştirdiği kitaplarında yerçekimi ve kuantum yerçekimini ele alan fizikçi ve yazar Sabine Hossenfelder, Alcubierre’nin hesaplamalarının Einstein’ın alan denklemlerinin çözümü olduğu gerçeğinin “matematiksel olarak doğru, ancak fiziksel olarak kesinlikle hiçbir anlamı yok” diyor. modern fiziğin matematiksel sapmaları. “Denklemleri geriye doğru hesaplayabilir ve sonra az önce belirttiğiniz şekilde uzayı bozan bir kütle dağılımına ulaşabilirsiniz. Bu, gerçekten bunu yapmak için kullanılabilecek bir kütle dağılımı olduğu anlamına gelmez.”
Haberin Sonu