Voyage plus rapide que la lumière: le warp drive est-il vraiment possible?

dans L’univers de Star Trek, l’humanité s’aventure dans la galaxie le 5 avril 2063 avec le tout premier voyage à bord d’un vaisseau capable de voyager plus vite que la lumière. Le « warp drive » nouvellement inventé permet non seulement aux humains d’explorer le cosmos, mais attire également l’attention des Vulcains et provoque notre premier contact avec une espèce extraterrestre.,

cela fait 54 ans que nous avons été présentés à L’entreprise, et de nombreuses technologies futuristes de Star Trek ont depuis été inventées, des communicateurs portables aux traducteurs universels. Warp drive est le prochain choix évident: Voyager 1, qui a voyagé le plus loin de la Terre de tous les vaisseaux spatiaux, a mis près de 35 ans à quitter le système solaire. Pas vraiment pratique pour les voyages interstellaires.

heureusement pour l’humanité, des physiciens théoriciens y ont travaillé., En mai 2020, Le scientifique de la NASA Harold « Sonny” White a publié un rapport de faisabilité interne discutant de la technologie du point de vue de la « planification précoce de la mission ».,

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la première théorie scientifique le physicien théoricien Miguel Alcubierre a utilisé la théorie de la relativité générale d’Einstein pour développer un cadre qui permettrait un voyage plus rapide que la lumière dans les limites des lois de la physique., La clé qui le rend possible est que, techniquement, le navire lui-même ne voyage pas plus vite que la lumière.

« ce que warp drive fait, c’est essentiellement dire qu’il n’y a aucune loi de la physique qui dit que l’espace-temps lui-même ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière”, explique le Dr Erin Macdonald, astrophysicienne et consultante scientifique pour Star Trek.

« et donc le concept de warp drive est de dire, d’accord, prenons notre vaisseau, construisons une bulle d’espace-temps autour de lui, et ensuite nous aurons qui nous propulserons plus vite que la vitesse de la lumière”, dit-elle., C’est similaire à l’idée d’une voiture de course conduisant à bord d’un train: quelqu’un debout près des pistes verrait la voiture voyager beaucoup plus vite que sa vitesse maximale.

selon la relativité générale, l’univers est une feuille plate d’espace-temps qui est déformée par tout objet de masse. ” Nous pensons à la boule de bowling sur le trampoline et cette boule de bowling plonge le trampoline vers le bas », explique Macdonald,  » et c’est ce que la masse fait à l’espace-temps. »Cette distorsion de l’espace-temps est ce que nous expérimentons en tant que gravité.,

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Le Alcubierre lecteur utilise le même concept. La « bulle » entourant le navire est une zone d’espace-temps qui est comprimée devant le navire et étendue derrière lui. Comme avec la gravité, vous pouvez créer cette distorsion en utilisant une grande quantité de masse. Alternativement, grâce à E = mc2 D’Einstein (l’énergie est égale à la masse, fois la vitesse de la lumière au carré), vous pouvez également utiliser une énorme quantité d’énergie.,

à l’intérieur de la bulle, l’espace-temps est complètement plat, ce qui signifie que les voyageurs de l’espace ne remarqueraient aucun effet étrange et relativiste. Le résultat est que la bulle de l’espace-temps est projetée à travers l’univers, avec les voyageurs assis confortablement à l’intérieur de leur navire, compteur de vitesse lisant toujours le même numéro.

malheureusement, la création d’un lecteur de distorsion est encore plus difficile qu’il n’y paraît. « Vous devez avoir une très, très grande quantité d’énergie”, explique José Natário, Professeur Agrégé de mathématiques à l’Instituto Superior Técnico de l’Université de Lisbonne.,

« Pour avoir la déformation que vous avez besoin pour ce genre de chose à travailler, vous aurez besoin de beaucoup, beaucoup plus d’énergie que le Soleil ou la Galaxie”, dit-il. « Mais aussi, c’est de l’énergie négative. »

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l’énergie négative n’est pas quelque chose que nous pouvons actuellement créer – certainement pas dans les quantités nécessaires Comment pourrait énergie négative à tous?,

Une façon de penser est de considérer une particule de masse négative. Ces particules réagiraient à la gravité de la manière exactement opposée aux particules de masse positive. Au lieu d’être tirés vers une planète ou une étoile, ils seraient jetés.

« Si nous avions une sorte de composant comme celui-là où nous avions une masse négative, tout ce qui maintient cette masse ensemble serait cette énergie négative”, dit Macdonald.

Ce n’est pas non plus un problème qui disparaîtra avec le raffinage de l’idée: Natário a prouvé mathématiquement que toute forme d’entraînement de chaîne nécessitera de l’énergie négative.,

Joseph Agnew est un étudiant diplômé de L’Université de L’Alabama à Huntsville dont les travaux de premier cycle sur warp drive ont été publiés dans le AIAA journal. Il pense que plus de recherche sur les fondements de la physique est la voie à suivre pour warp drive.

« Une étude expérimentale plus poussée des ondes gravitationnelles naturelles et peut-être une étude sur la tentative de générer des ondes gravitationnelles artificielles ferait vraiment progresser la compréhension de la gravité, et donc de l’espace-temps et de toute la science connectée », dit Agnew.,

Natário pense qu’il y a un problème encore plus grand avec le concept du lecteur Alcubierre. Imaginez un avion supersonique voyageant plus vite que la vitesse du son. Vous n’entendez pas l’avion jusqu’à ce qu’il soit déjà passé, car les ondes sonores ne peuvent pas suivre. Le lecteur de chaîne subit le même effet avec les ondes lumineuses, ce qui signifie qu’il n’y a aucun moyen d’envoyer un message devant vous.,

« j’appelle cela le problème” vous en avez besoin pour en faire un », explique Natário. Comment créez – vous la géométrie espace-temps déformée autour de votre vaisseau? Tout d’abord, vous devez envoyer un signal devant vous pour « dire » à l’espace-temps de se déformer, dit Natário. « Pour que cela aille plus vite que la lumière, vous avez besoin de quelque chose qui irait plus vite que la lumière pour commencer afin de pouvoir communiquer en dehors de l’horizon. »

ces deux problèmes – combinés avec le léger problème que les voyageurs seraient bombardés avec un rayonnement d’énergie incroyablement élevée-sont la chute de warp drive, estime Nátario., « L’essentiel est, à mon avis, c’est complètement impossible”, dit-il.

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Agnew est plus optimiste. « Beaucoup de ces concepts théoriques de transport spatial reposent largement sur une compréhension approfondie de la gravité et de l’espace-temps, ce qui n’est tout simplement pas le cas actuellement », dit-il.

« Je ne vois pas encore comment nous pouvons dire, avec une certitude absolue, que cela « n’arrivera jamais dans un million d’années »., En cas de doute, l’histoire dicte qu’il vaut mieux se tromper du côté de l’optimisme prudent et scientifique. »

Macdonald, lui aussi, est plein d’espoir. « Je suis une éternelle optimiste avec cela parce que je veux rejoindre Starfleet”, dit-elle. « La façon dont j’y pense est que c’est comme si nous ne savions jamais ce qui va arriver avec ces expériences de pensée étranges, exotiques et amusantes.

« je suis d’accord à ce stade, en ce moment, c’est une expérience de pensée amusante. Mais cela n’empêche pas une découverte massive que nous ne pouvons pas prédire.,”