Putem atinge viteza luminii? Cristian Presură: Un caiet ar avea masa cât a universului. Cine poate să împingă universul?

Veşti deloc îmbucurătoare pentru fanii filmelor SF care sperau că o să poată circula cu nave spaţiale capabile să depăşească viteza luminii, precum în universul fictiv din Star Trek. Fizicianul Cristian Presură explică la Digi24 de ce o astfel de ipoteză este foarte puțin probabilă în realitate.

Unul dintre cele mai contraintuitive aspecte ale universului nostru, şi din acest motiv larg dezbătute şi combătute de către pasionaţii de ştiinţă, este următorul: de ce nu putem călători cu viteza luminii sau viteze superioare acesteia? Viteza luminii sau vitezele superluminice ar putea permite călătorii în alte galaxii într-un timp rezonabil. Răspunsul cel mai adesea oferit de fizicieni în materiale de popularizare este: pentru că orice corp care se apropie de viteza luminii are nevoie de energie din ce în ce mai mare, iar, la limită, are nevoie de energie infinită pentru a atinge viteza luminii. Totodată odată cu apropierea de viteza luminii, masa corpului ar tinde către infinit.

Pe baza a ceea ce știm în prezent, este imposibil să ne deplasăm mai repede decât lumina, ceea ce înseamnă că imperiile, federațiile, confederațiile galactice sunt practic imposibile. Acest lucru este un inconvenient. Pentru a putea totuşi depăşi viteza limită cosmică, scriitorii de literatură ştiinţifico-fantastică au inventat „motoarele warp”, „hiperspațiul”, „subspațiul” și alte trucuri care s-au întipărit în memoria cititorilor.

Toată lumea știe de nava spaţială Enterprise din serialul Star Trek şi de modul prin care aceasta se putea deplasa prin spaţiul cosmic: viteza superluminică a moroarelor warp. Greu de crezut că așa ceva s-ar putea inventa vreodată în lumea reală și nu numai în carțile și filmele SF.

Fizicianul Cristian Presură a explicat la Digi24 că un caiet, dacă ar fi împins aproape de viteza luminii, ar ajunge să aibă o masă inerțială la fel de mare ca a întregului univers.

„Viteza luminii, din păcate, conform teoriei relativității, nu poate fi depășită de ființele umane. Există doar niște particule care merg cu viteza luminii și anume particulele care au masă de repaus nulă, printe care fotonul, chiar particula luminii. Dar tot ce are masă, tot ce are greutate nu poate fi accelerat la o viteză egală cu viteza luminii”, a spus el.

Fizicianul a explicat ce se întâmplă cu un obiect în funcție de viteza cu care se deplasează folosind un caiet ca exemplu.

„Dacă împingem un caiet, punem energie și mai împingem, o să aibă viteză și mai mare. Și atunci de ce nu putem să-l accelerăm la ce viteză vrem noi? În teoria relativității se întâmplă un lucru ciudat, pe care noi nu îl observăm în timp ce împingem acest caiet. Teoria relativității ne spune că odată ce acest caiet se apropie de viteza luminii, el va deveni mai greu, în termeni fizici spunem că are o masă inerțială mai mare. Devine mai greu de împins”, a spus Presură.

„Cu cât acest caiet se apropie de viteza luminii, cu atât masa lui inerțială este mai mare și cu atât ne va fi mai greu să-l împingem. Ați văzut că e mai greu să împingem un frigider decât un scaun, pentru că frigiderul are o masă inerțială mai mare. La un moment dat, acest caiet, la o viteză apropiată de viteza luminii, masa lui inerțială va fi cât a unui frigider. Încă putem să-l împingem. Ne apropiem mai mult de viteza luminii, iar masa lui inerțială va fi cât cea a unei planete. Deja va fi foarte dificil să-l împingem mai departe. Iar când masa acestui caiet va fi aproximativ cât masa universului – pentru că acest lucru se va întâmpla când viteza va fi aproape cât a luminii – cine mai poate să împingă universul? Trebuie să cedăm și să spunem: gata, nu putem să depășim viteza luminii”, a explicat fizicianul la Digi24.

Motorul warp…

Dintre toate încercările propuse pentru depăşirea vitezei limită a lui Einstein, probabil cea mai ”plauzibilă” dintre ele este „motorul warp”. Acesta a fost propus de fizicianul Miguel Alcubierre şi el nu încalcă viteza limită de deplasare în Cosmos. Încercaţi să umpleţi o tigaie unsuroasă cu apă şi apoi adaugaţi o picătură de săpun în tigaie. Unsoarea se va îndepărta către marginile tăvii.

Motorul warp al lui Alcubierre face exact acelaşi lucru cu spațiul. Alcubierre a arătat că printr-o distribuție adecvată a materiei se poate contracta spațiul din fața unei nave spaţiale în timp ce spaţiul din spatele acesteia se va dilata. În acest fel se formează o bulă mică în jurul navei care se poate deplasa cu viteza dorită. Deoarece spațiul se contractă în fața navei, aceasta nu se poate deplasa mai repede decât viteza luminii.

De fapt, nava s-ar afla în repaus faţă de bula warp, iar oamenii din interiorul navei nici nu ar simți acceleraţia acesteia.

Există însă o mică problemă… Deformarea spaţiului propusă de Alcubierre poate fi generată doar prin încălcarea „condiţiei de energie slabă” („weak energy condition”). Oamenii de ştiinţă nu pot dovedi că această condiţie de energie slabă este întotdeauna adevărată, dar orice încălcare a acesteia ar produce o mulţime de lucruri ciudate, cum ar fi o densitate de energie negativă sau găuri de vierme.

Tot pe baza încălcării acestei condiţii s-ar putea construi maşini de călătorit în timp. Cu toate acestea, niciodată nu s-a observat vreo încălcare a condiţiei de energie slabă. În consecinţă, soluţia motorului warp nu poate fi exclusă în totalitate, dar nici nu este foarte plauzibilă.

La ora actuală, cea mai mare reuşită în acest domeniu aparţine celor de la NASA care au dezvoltat nava spaţială Parker Solar Probe care poate atinge o viteză de 690,000 km / h, adică doar 0.064% din viteza luminii.

Şi atunci, cum va ajunge omenirea la stele? Va trebui să găsim o altă soluţie.