Скорость света и варп-двигатели в общей теории относительности

Дорога Алькубьерре похожа на эскалатор. Пространство позади корабля расширяется, и это похоже на движущуюся лестницу, выходящую из пола позади вас, в то время как пространство перед кораблем сжимается, как движущаяся лестница, исчезающая в полу перед вами. Однако это не описание реального процесса Алькубьерре.

Мы живем в пространстве де Ситтера, характеризуемом положительной энергией вакуума, которая способствует расширению Вселенной. Отрицательная энергия вакуума характерна для пространства анти-де Ситтера, которого нет в нашей Вселенной, насколько мне известно, хотя Алькубьер утверждал, что эффект Казимира ( http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum /casimir.html ) из-за квантово-вакуумных флуктуаций электромагнитного поля может быть источником отрицательной энергии.

Поскольку эффект Казимира является квантовым явлением, а общая теория относительности не включает квантовые эффекты, разработка жизнеспособной теории квантовой гравитации может сделать движение Алькубьерре более вероятным.

Поскольку волна Алькубьерре представляет собой флуктуацию пространства-времени, всадники на волне не будут перемещаться в пространстве и времени в их локальной окрестности. Эффекта инерции не было бы, если бы всадники не двигались внутри пузыря. Из-за этого не было бы конфликта с общей теорией относительности.

Расчеты количества необходимой отрицательной энергии варьируются от большей массы, чем существует во всей наблюдаемой Вселенной (первоначальный расчет Алькубье), до трех масс Солнца, до массы Юпитера и до ~ 700 кг. Другая возможная трудность заключается в том, что наездники в пузыре могут быть неспособны посылать сигналы в искривленное пространство перед пузырем, что, возможно, делает невозможным контроль скорости и направления. По каким координатам можно было бы рулить в «гиперпространстве»?

Еще одна проблема — взаимодействие классических явлений с варп-двигателем при его включении и выключении, что может оказаться фатальным. Излучение Хокинга может создать экстремальные термодинамические условия ( http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.79.124017 ).

Статья в Википедии кажется хорошим источником, но это может быть более удобочитаемым введением: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110015936.pdf . Кроме того, в этой статье исследуются некоторые дополнительные области интересов с использованием метрики Алькубьерре: http://www.earthtech.org/publications/davis_STAIF_conference_2.pdf .

Что именно здесь называется «быстрее света»? 

Под «быстрее света» это означает, что если вы направите световой луч слева и справа от себя, и ваш мяч взлетит, как гонщики, бегущие к финишной черте, вы доберетесь до финиша первым.

И как это работает? Вы собираете комок экзотической материи спереди/сзади, и это искривляет пространство-время?

Есть разные варп-приводы, один из них сжимает пространство перед вами, но выдавливает его, как блин, так что объем не меняется, другие буквально сжимают пространство перед вами. И да, вы это сделаете, это будет экзотическая материя, потому что пространство-время обычно не делает этого само по себе.

О каких энергетических уровнях здесь идет речь?

Зависит от того, насколько большим вы хотите его сделать, проблема в плотности энергии. Представьте себе самую большую плотность, которую вы видели. А теперь представьте что-то большее. Представьте себе нечто еще большее, бесконечную плотность, а теперь представьте себе нечто еще большее, плотность отрицательной энергии.

И не забывайте, что определенный вид плотности энергии движется в соответствии со своими собственными уравнениями, поэтому вам, возможно, придется заранее договориться, чтобы она появилась в нужном вам месте и в нужное время.

Можем ли мы сегодня, с современными технологиями, создать такую ​​мощность, которая необходима для того, чтобы так сильно искривлять пространство-время?

Если бы вы попытались использовать, например, плотность энергии Казмира, то плотность отрицательной энергии стала бы больше, чем ближе пластины друг к другу, так что, возможно, вы могли бы сделать действительно маленькую, которая не уходила бы очень далеко, поскольку пластины так близко друг к другу. Я не думал, что кому-то это нужно, поэтому я не знаю никого, кто пытался бы его построить.

Есть ли остаточные продукты (выбросы/отходы) и как с ними обращаются?

Когда метрика была записана, это было просто в стиле «а что, если бы существовало такое пространство-время, на что была бы похожа метрика и, следовательно, энергия напряжения». Но реальность такова, что энергия-импульс известных форм материи имеет свои собственные эволюционные уравнения, пыль движется по геодезическим, газы следуют градиентам давления, заряженные частицы выталкиваются электромагнитными полями и т. д. Не было проведено никаких исследований того, как сделать из этих форм материи движутся в правильном направлении, потому что они в любом случае не будут работать.

Если у вас есть некоторая отрицательная плотность энергии, вы можете спросить, как заставить ее двигаться. Например, энергия Казмира должна иметь более положительную плотность энергии в пластинах, чем отрицательную плотность энергии между пластинами, поэтому, если вы хотите, чтобы она двигалась быстро, вы должны заставить эти пластины двигаться быстро, и если вы попытаетесь ускорить пластины, тогда Физика другая.

Дело в том, что для ускорения традиционной ракеты необходим постоянный ввод энергии. Как эта энергия обеспечивается варп-двигателем и в какой форме? 

Если у вас есть полезная нагрузка, которая не является экзотической, и вы также перевозите экзотическую материю, не очевидно, что вам нужно какое-либо топливо, поскольку, насколько нам известно, вы получаете одинаковое количество положительной и отрицательной энергии и, возможно, то же самое для импульса.

Настоящая проблема заключается в том, что пространство не пусто, и это будет мешать вам. Настолько плохо, что, возможно, вы просто не можете летать в сверхсветовом режиме даже с экзотической материей. И это не только космический мусор, даже квантовый вакуум может быть проблемой. И исходный привод не мог вращаться, не запускался и не замедлялся, поэтому, даже если исходный привод был возможен, если вы не можете начать работу, это может быть проблемой.

Так сколько поле для начала или рулить? у исходного привода не было рулевого управления, а также запуска или замедления. Может быть, это нельзя сделать.

Должен ли он постоянно вкладывать больше энергии, чтобы поддерживать кривизну, или он может просто «плавать» по пузырю?

Часть посередине определенно просто путешествует, они могли бы отдыхать со своей точки зрения. Но экзотическая материя должна подчиняться своим собственным законам, которые зависят от конкретного вида экзотической материи.

Если бы вместе с варп-двигателем был послан луч света, что бы он пришёл первым, как замерят наблюдатели на Земле, в варп-двигателе и в пункт назначения?

Варп-двигатель прибывает первым, если предположить, что они находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы не влиять друг на друга.