Star Trek realitou: Fyzici už ví, jak cestovat rychleji než světlo

Autoři vědecko-fantastických filmů to vyřešili po svém a nehledě na omezení fyziky teorií relativity, dovolili vesmírným lodím cestovat nadsvětelnou rychlostí, pro kterou se podle ikonického sci-fi Star Trek, vžilo označení warpová rychlost. Je příroda opravdu tak neúprosná, že nám vlastně nedovolí vycestovat jinam než do toho malinkého okolí Země a Slunce? Vypadá to, že ne.

Jedním ze základních postulátů speciální teorie relativity je konečná rychlost světla 299 792 458 m/s. Její rychlostí se mohou pohybovat pouze fotony, jakékoliv hmotné částice se jí sice mohou přiblížit, ale nikdy jí nedosáhnou. O platnosti teorie relativity se rozhodně nemá cenu přít, důkazů pro ni existuje větší než malé množství od ‘posunutí’ polohy hvězd vlivem gravitace Slunce po prodlouženou dobu existence elementárních částic urychlených na rychlosti blízké rychlostem světla.

Skulinky v teorii relativity

Cestování nadsvětelnými rychlostmi musí být v souhlasu s teorií relativity. Jinak řečeno, v matematické formulaci teorie relativity by měla být schovaná nějaká skulinka, která nám dovolí obejít zdánlivě neprůchodné postuláty. Vypadá to, že onu skulinku našel fyzik Miguel Alcubierre, a to už v roce 1994, kdy publikoval svoji odvážnou teorii.

Kosmická loď Enterprise. Foto: Paramount

Pokud se totiž pořádně zamyslíme nad omezením, které nám teorie relativity předkládá, mluví o tom, že hmotné částice nedokážou dosáhnout rychlosti světla. Vesmírná loď samozřejmě hmotná je, s tím nic neuděláme.

Seriál Star Trek Voyager vysílá každý všední den Prima Cool, vždy v 17.35

Prostor kolem ní ale hmotný není a právě v tom tkví celé tajemství warpového pohonu, který je v souladu s teorií relativity. Nadsvětelnou rychlostí necestuje loď samotná, ale prostor kolem ní. Jak si to představit? O tom, že prostor můžeme různě ohýbat a natahovat, není pochyb, jinak by ani nebylo možné rozpínání vesmíru. Představme si tedy, že prostor před lodí ‘smrskneme’, zatímco prostor za lodí expandujeme.

SPECIÁL JANY POLEDNIKOVÉ O VESMÍRU NAJDETE TADY

Kontrakce i expanze nejsou rychlostně omezeny, protože se nejedná o nic hmotného, ale o prostor samotný, takže mohou dosahovat nadsvětelných rychlostí. Loď tak bude v jakési warpové bublině, která ji bude posunovat časoprostorem, sama ale rychlost světla nikdy nepřesáhne. Matematicky se jedná o elegantní řešení, ale jak je na tom uvedení do praxe?

Modelování zakřivení časoprostoru, které umožňuje warpový pohon podle teorie Miguela Alcubierra. Zdroj Harols White, NASA.

O autorce: Jana Poledniková (*1987) vystudovala obecnou fyziku a astrofyziku na Masarykově univerzitě v Brně. Doktorské studium tráví na Instituto de Astrofysica de Canarias na Tenerife, kde se snaží proniknout do tajů vzdálených supermasivních černých děr. Kromě pracovního studia se věnuje spoluorganizaci Fyzikálního korespondenčního semináře (FYKOS) pro nadané středoškoláky. Jakkoliv se startrekovský warpový pohon může zdát přitažený za vlasy, NASA na studiu takové možnosti skutečně pracuje. Motivace je jasná. Představte si Voyager 1, sondu vypuštěnou v roce 1977. V současné chvíli se nachází na hranici Sluneční soustavy a ke Slunci nejbližší hvězdě, Proximě Centauri, by jí cesta trvala 75 000 let. To je docela dlouhá doba. Co kdybychom cestovní dobu zkrátili na čtrnáct dní? Otevřela by se nám jedinečná šance pro studium mezihvězdného prostoru a blízkého studia jiných hvězdných soustav. Každému vědci se s takovým příslibem tají dech.

Jak je na tom testování technologie? V současné chvíli se technologickými možnostmi a nástrahami zabývají v Johnsonově vesmírném středisku NASA. Testování zatím probíhá na miniaturní škále. V prvé fázi to vypadalo, že pro generování warpové bubliny bude potřeba energie odpovídající energii schované v hmotnosti odpovídající hmotnosti Jupiteru. Vedoucí projektu Harold ‘Sonny’ White ale přišel na elegantní řešení, které by dovolilo použít ‘pouze‘ necelou tunu hmoty.

Celý test prováděný v laboratořích stojí na tom, že vakuum vlastně není prázdné a vesmír, jak jej známe, je takové velmi slušné vakuum. Projevuje se zde tzv. Casimirův efekt, který je projevem existence virtuálních částic, jež se chovají jako elektromagnetické vlny. Efekt si můžete představit jako dvě nenabité desky ve vakuu. Ačkoliv jsou nenabité, malou silou se přitahují vlivem fluktuací vakua. Narušením vln generovaných touto fluktuací by mělo být možné zakřivit časoprostor a vytvořit warpovou bublinu.

Nejnovější film Star Trek: Do temnoty měl premiéru 16. května 2013. Podívejte se na oficální trailer:

Test toho, zdali byl časoprostor warpován, se dělá pomocí dvou superpřesných laserů. Pokud je paprsek jednoho laseru oproti druhému významně opožděn, znamená to změnu v časoprostoru. V současné chvíli nejsou k dispozici žádné konkrétní závěry, ale to je jen otázkou času.

Vypadá to, že příroda warpový pohon dovolí, otázkou je: dokážeme jej zkonstruovat?