Een sneller dan licht ruimteschip zou veel op Star Trek’s Enterprise lijken

DE USS Enterprise het was een onmogelijke droom weergegeven in glasvezel. Ontworpen voor StarTrekhet zag eruit als een creatie rechtstreeks uit de verbeelding van schepper Gene Roddenberry: tweelinggondels – die lange, glimmende motorpods ondersteund door elegante pylonen – die zich uitstrekten van een centrale schijf die de motoren bevatte waarmee Kapitein Kirk, Mr. Spock, Doctor Bones en de rest van de bemanning door de kosmos konden reizen.

In die gondels, zo dachten de makers van de show, lag het geheim dat deze reizen mogelijk maakte: een warpaandrijving die de ruimtetijd zelf kon buigen, het universum voor het schip kon vouwen en het achter zich kon ontvouwen, waardoor reizen sneller dan het licht mogelijk werd, niet door snelheid maar door geometrie. Decennia lang hebben natuurkundigen het afgedaan als mooie onzin: de koortsdroom van elke propmaster.

Maar nu heeft de wiskunde deze droom ingehaald.

Harold “Sonny” White, een werktuigbouwkundig ingenieur en toegepast natuurkundige die werkte aan warpdrive-concepten bij NASA’s Advanced Propulsion Physics Laboratory, gepubliceerd een peer-reviewed artikel in het prestigieuze Klassieke en kwantumzwaartekracht die een nieuw ontwerp voorstelt voor een warpaandrijving die veel op de Bedrijf.

Wit gezegd wetenschappelijke en technologische publicaties Het rapport dat “de gelijkenis met de tweelinggondels van (Star Trek) USS Enterprise het is niet louter esthetisch, maar weerspiegelt een potentiële convergentie tussen fysieke vereisten en technisch ontwerp, waarbij science fiction-architecturen praktische paden suggereren naar configuraties in de echte wereld die kunnen kromtrekken.’ Met andere woorden: toen White en zijn collega-onderzoekers een ontwerp bedachten dat de ruimtetijd kon opvouwen maar ook de bemanning veilig in het schip kon houden, was de optimale geometrie die naar voren kwam die van tweemotorige pods die rond een centrale bewoonbare zone waren gerangschikt.

Dit is de Bedrijf.

Misschien komt het doordat er maar een bepaald aantal manieren is waarop de natuurkunde exotische energie efficiënt kan organiseren. StarTrekDe decorontwerpers van , die werkten aan pure intuïtie en de esthetiek van de jaren zestig, kwamen per ongeluk tot een zeldzame optimale oplossing. Het is alsof iemand in 1920 het ontwerp van een ideale auto schetste zonder iets van aerodynamica af te weten, en een eeuw later zei de natuurkunde: ‘Eigenlijk had je gelijk.’

De warpaandrijving

Volgens White en zijn collega’s betrof het oorspronkelijke wiskundige model voor een warpaandrijving een ruimtevaartuig dat was ingekapseld in een continue donutvormige ring van negatieve energie, een bizarre vorm van materie die net als de omgekeerde zwaartekracht werkt en de ruimte uit elkaar duwt in plaats van samenbrengt.

Natuurkundige Miguel Alcubierre stelde dit model in 1994 voor nadat hij het had waargenomen StarTrek afleveringen en vroeg zich af of wetenschap echt zou kunnen werken. Deze theoretische geometrie zou een object feitelijk sneller dan het licht kunnen verplaatsen door de ruimte eromheen te vervormen, maar zijn idee bracht hoofdpijn veroorzakende problemen met zich mee voor elke ingenieur die het probeerde te bouwen.

De beurt van wit was eenvoudiger. In plaats van te proberen het donutvormige ontwerp van Alcubierre te laten werken, stelde hij een andere vraag: wat zou er gebeuren als je de energiering in afzonderlijke buizen, zoals motorpods, rond het schip zou opsplitsen? Deze kleine geometrische verschuiving, van een doorlopende ring naar meerdere afzonderlijke cilinders, verandert alles aan de manier waarop de natuurkunde zich afspeelt in bubbels. De rekeningen werden plotseling beheersbaar. Het interieur kon vlak en veilig blijven. Gevaarlijke krachten kunnen worden beperkt tot gondels, weg van de bemanning.

“De resultaten van dit onderzoek suggereren een nieuwe klasse van warpbelgeometrieën”, legt White uit. Door de exotische materie in deze specifieke capsules te organiseren, zouden ingenieurs theoretisch een volledig vlak en rustig interieur van het schip kunnen behouden, terwijl de externe geometrie de gewelddadige vervorming van de ruimte beheert.

Maar dit onderzoek betekent niet dat dit ook zo zal zijn vreemd EN spikkelen in korte tijd naar de Krabnevel. Sneller dan licht reizen blijft een theoretische, maar mogelijke manier om door de kosmos te reizen, die van veel factoren afhangt, zoals het produceren van de brandstof die nodig is om dit mogelijk te maken. Als het ooit gebeurt, zal het generaties verder zijn. White’s artikel biedt echter een wiskundig model voor praktisch ontwerp en engineering. Eenmaal gebouwd zal zijn voorgestelde ontwerp resulteren in iets dat zal lijken op het favoriete ruimteschip van elke nerd.

De berekeningen van White geven aan dat om de interne klok van het schip synchroon te houden met de buitenwereld en te voorkomen dat de piloot in stukken wordt geblazen, het meest efficiënte ontwerp bestaat uit het plaatsen van deze energiebuizen rond het vaartuig, net als de dubbele gondels van het schip. USS Enterprise.

“Ik wist dat het mogelijk zou zijn om warpbellen te bouwen op basis van een gondelachtige topologie”, zegt White, waarbij hij opmerkt dat de nieuwe geometrie structuren mogelijk maakt die fungeren als modulaire voortstuwingseenheden in plaats van als een enkel, onbeheersbaar energieveld.

De hallucinaties van de mensheid

Dit fenomeen van fictie, dat functioneert als een kristallen bol/onderzoeks- en ontwikkelingslaboratorium voor de werkelijkheid, is in de vooruitgang van de beschaving doorgedrongen sinds Jules Verne’s voorspellingen over reizen naar de maan en kernonderzeeërs. Neem Ryan McClelland, een onderzoeksingenieur bij het Goddard Space Flight Center van NASA, die tijdens de pandemie naar het scherm staarde en keek De uitgestrektheideen serie die een realistisch scenario voor de mensheid voorstelt, verspreid over ons zonnestelsel.

“Ze hebben enorme structuren in de ruimte, en het zette me aan het denken… we gaan daar niet komen op de manier waarop we de dingen nu doen”, vertelde McClelland me in een interview in 2023. Die sci-fi bingewatch leidde tot Evolved Structures, een project waarin McClelland gebruikt generatieve AI om onderdelen van ruimtevaartuigen te hallucineren die er organisch griezelig uitzien, alsof ze zijn geplukt uit een buitenaards schip dat in het geheim is opgeslagen in een Area 51-hangar.

DE NAAR DEniet belast door menselijke vooroordelen over wat een haakje is Zou moeten ze zien er uit, ontwerpen gedraaide, botachtige metalen vormen die een derde lichter zijn dan menselijke ontwerpen, maar net zo sterk. McClelland gelooft dat dit de enige manier is waarop we de toekomst van ruimtekolonisatie massaal kunnen produceren.

De vertaling van pagina naar blok is vaak nog directer. NASA-ingenieur Les Johnson raakte na het lezen van de roman geobsedeerd door het idee van laserzeilen Het stipje in Gods oog geschreven door Jerry Pournelle en Larry Niven in 1974, waarin een zeil wordt beschreven dat fotonen gebruikt als stuwkracht om een ​​ruimtevaartuig met extreem hoge snelheden over grote afstanden te verplaatsen. Het maakte hem tot ingenieur.

“Ik kreeg de kans om betrokken te zijn bij een project waarbij naar verschillende soorten voortstuwing werd gekeken, en dit is wat ik aan de mix heb toegevoegd om te overwegen”, vertelde hij me tijdens een interview voor een artikel over hoe hij en zijn team het grootste zonnezeil ooit ontwierpen. “Nu is de technologie er: we kunnen deze dingen bouwen. En dat is een onderdeel van waar ik de afgelopen twintig jaar aan heb gewerkt.”

De lijst met fictieve technologieën die nu alledaagse realiteiten zijn, is zo lang dat hij eigenlijk uitputtend is. Soms duurt het een paar jaar voordat ze werkelijkheid worden. Andere keren verstrijken tientallen jaren tussen de droom en het apparaat.

In 1945 publiceerde Arthur C. Clarke een technisch artikel waarin hij het gebruik van geostationaire satellieten voor het doorgeven van communicatie voorstelde; 19 jaar later zond NASA’s Syncom 3 de Olympische Spelen in Tokio uit naar de Verenigde Staten, waarmee de profetie werd vervuld. Clarke theoretiseerde ook over zonnezeilen in zijn korte verhaal ‘Sunjammer’ uit 1964. Veel eerder, in 1933, had HG Wells zich videogesprekken op glazen schermen voorgesteld De vorm van de dingen die komen gaan; het duurde 87 jaar voordat het Zoom-tijdperk ons ​​er ziek van maakte.

Het is niet de eerste keer dat dit gebeurt StarTrek. Het is niet overdreven om te zeggen dat de serie de mensheid heeft gevormd zoals we die nu kennen. Hij introduceerde ideeën die vele decennia later leidden tot ontwerpen en technologieën die de mensheid vooruit brachten.

Niet alleen automatische deurenmaar ook mobiele telefoons, tablets en touchscreen-interfaces, spraakgestuurde AI-assistenten, medische scanapparatuur en virtual reality. StarTrek het voorspelde niet alleen de toekomst: het werd de blauwdruk die ingenieurs feitelijk volgden om het te ontwerpen.

Het is duidelijk dat hier sprake is van een patroon van het onmogelijke dromen, het op een scherm of in een boek zetten om onszelf te vermaken, en dan, langzaam maar zeker, evolueren onze wiskunde en onze machines totdat ze de fantasie bereiken. Het lijkt alsof we niet alleen het universum observeren; we ontwerpen het zodat het past bij de verhalen die we onszelf vertellen, wat bewijst dat de krachtigste kracht in de natuurkunde wel eens de deadline van een goede schrijver zou kunnen zijn. Sommige wetenschappers denken dat we allemaal deel kunnen uitmaken van een kosmische simulatie in een buitenaardse computer. Misschien zijn we allemaal een gigantische kunstmatige intelligentie, zoals in het verhaal van Asimov”De laatste vraag.” Hoe het ook zij, feit is dat de mensheid een bijzonder talent lijkt te hebben voor het reverse-engineeren van haar eigen hallucinaties.

Nieuwsbron