Του Λουκά Μπαφατάκη, Μηχανολόγου Μηχανικού Ε.Μ.Π.
Σε δύο προηγούμενα άρθρα εξετάσαμε δύο πολύ διαφορετικούς τρόπους προσέγγισης του ίδιου προβλήματος: το διαστρικό ταξίδι.
Στο πρώτο άρθρο είδαμε τι συμβαίνει αν προσπαθήσουμε να κάνουμε το Ηλιακό Σύστημα, και αργότερα τα κοντινά άστρα, προσβάσιμα με ένα διαστημόπλοιο που επιταχύνει συνεχώς. Το συμπέρασμα ήταν εντυπωσιακό αλλά απογοητευτικό: με συνεχή επιτάχυνση και επιβράδυνση 1g, ο Άρης θα ήταν θέμα ημερών, ο Ποσειδώνας περίπου δύο εβδομάδων και ο Άλφα Κενταύρου μερικών ετών για το πλήρωμα. Όμως η ενέργεια, η ισχύς, η πρόωση, η θερμική διαχείριση και η θωράκιση κάνουν ένα τέτοιο σκάφος αδιανόητο με τα σημερινά δεδομένα.
Στο επόμενο άρθρο αντιστρέψαμε το πρόβλημα. Αντί να στείλουμε ένα σκάφος στα άστρα, εξετάσαμε την ιδέα των αστρικών μηχανών: θεωρητικών κατασκευών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τον ίδιο τον Ήλιο ως πηγή ενέργειας και πρόωσης, μετακινώντας σταδιακά ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα. Εκεί η φυσική δεν απαγορεύει την ιδέα, αλλά οι χρόνοι είναι ασύλληπτοι: εκατοντάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια χρόνια.
Άρα έχουμε δύο άκρα. Στο πρώτο σενάριο, το ταξίδι μπορεί να γίνει σε ανθρώπινους χρόνους, αλλά απαιτεί εξωφρενική ενέργεια και πρόωση και ουσιαστικά αφορά μόνο το Ηλιακό μας Σύστημα. Στο δεύτερο, η ενέργεια υπάρχει, γιατί την παρέχει το ίδιο το άστρο, αλλά ο χρόνος παύει να είναι ανθρώπινος. Υπάρχει όμως και μια τρίτη, πολύ πιο ριζοσπαστική ιδέα. Τι γίνεται αν δεν προσπαθήσουμε ούτε να κινηθούμε πάρα πολύ γρήγορα μέσα στο Διάστημα, ούτε να μετακινήσουμε αργά ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα; Τι γίνεται αν προσπαθήσουμε να αλλάξουμε την ίδια τη γεωμετρία της διαδρομής;
Εδώ μπαίνουμε στον κόσμο των κινητήρων δίνης και των σκουληκότρυπων και χρειάζεται μεγάλη προσοχή. Γιατί αυτά τα θέματα βρίσκονται στο όριο ανάμεσα στη σοβαρή θεωρητική φυσική και στην καθαρή επιστημονική φαντασία.
Το όριο της ταχύτητας του φωτός δεν είναι απλώς “όριο ταχύτητας”
Στην καθημερινή μας εμπειρία, όταν λέμε ότι κάτι έχει όριο ταχύτητας, εννοούμε κάτι πρακτικό. Ένα αυτοκίνητο μπορεί να αναπτύξει κάποια συγκεκριμένη τελική ταχύτητα επειδή περιορίζεται από την ισχύ του κινητήρα, την αεροδυναμική, τα ελαστικά, τη μετάδοση, τη θερμική αντοχή ή τη σταθερότητα. Στο Σύμπαν όμως, η ταχύτητα του φωτός δεν είναι απλώς ένα τεχνικό όριο, είναι κάτι βαθύτερο.
Η ταχύτητα του φωτός στο κενό, περίπου 299.792 km/s, είναι το θεμελιώδες όριο με το οποίο μπορεί να διαδοθεί πληροφορία, αιτία και αποτέλεσμα μέσα στον χωροχρόνο. Δεν είναι απλώς ότι δεν έχουμε αρκετά καλό κινητήρα για να ξεπεράσουμε το φως. Είναι ότι, σύμφωνα με την ειδική σχετικότητα, ένα σώμα με μάζα δεν μπορεί να επιταχυνθεί τοπικά μέχρι την ταχύτητα του φωτός, πόσο μάλλον να την ξεπεράσει. Όσο πλησιάζει το φως, η απαιτούμενη ενέργεια αυξάνεται χωρίς όριο. Αυτό είναι το πρώτο μεγάλο εμπόδιο για κάθε κλασικό διαστημόπλοιο.
Από την πλευρά του ταξιδιώτη, σε ακραία σχετικιστικές ταχύτητες ο ιδιοχρόνος μπορεί να γίνει πολύ μικρότερος λόγω διαστολής του χρόνου. Για να γίνει, για παράδειγμα, το ταξίδι μέχρι την Ανδρομέδα περίπου τρεις μήνες για το ίδιο το σκάφος, θα χρειαζόταν θεωρητική ταχύτητα περίπου 0,999999999999995c, δηλαδή περίπου 99,9999999999995% της ταχύτητας του φωτός.
Ο παρακάτω πίνακας δείχνει και τις δύο όψεις του προβλήματος: τον χρόνο που μετρά η Γη και τον χρόνο που θα μετρούσε το ίδιο το σκάφος σε αυτή την ακραία ταχύτητα.
Σημείωση: Η τελευταία στήλη αφορά υποθετικό υλικό διαστημόπλοιο που κινείται με σταθερή ταχύτητα περίπου 0,999999999999995c, χωρίς να υπολογίζονται οι φάσεις επιτάχυνσης και επιβράδυνσης.
Η τιμή έχει επιλεγεί ώστε το ταξίδι μέχρι την Ανδρομέδα να αντιστοιχεί σε περίπου τρεις μήνες ιδιοχρόνου πάνω στο σκάφος. Για ένα φωτόνιο ο ιδιοχρόνος κατά μήκος της διαδρομής είναι μηδενικός, αλλά δεν υπάρχει σύστημα αναφοράς στο οποίο το φως να βρίσκεται ακίνητο.
Είναι ξεκάθαρο από τον πίνακα, ότι ένα υποθετικό τέτοιο ταξίδι, για το πλήρωμα είναι πρακτικά ταξίδι στον χρόνο. Για να κάνουμε τέτοια ταξίδια σε ανθρώπινους χρόνους, πρέπει είτε να κινηθούμε πάρα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, είτε να βρούμε τρόπο να μη χρειαστεί να διανύσουμε την απόσταση με τον συνηθισμένο τρόπο.
Για διαστημόπλοιο 1.000 τόνων, η ιδανική κινητική ενέργεια μόνο για την επιτάχυνση θα ήταν περίπου 9 × 10²⁹ J. Αν απαιτηθεί και επιβράδυνση στον προορισμό, ο λογαριασμός διπλασιάζεται σε περίπου 1,8 × 10³⁰ J. Πρόκειται για περίπου 500 τρισεκατομμύρια TWh, δηλαδή τάξη μεγέθους δισεκατομμυρίων ετών της σημερινής παγκόσμιας ηλεκτροπαραγωγής. Και αυτό πριν υπολογιστούν προωθητικό μέσο, απώλειες, θερμότητα και πραγματική αρχιτεκτονική σκάφους. Είναι ξεκάθαρο λοιπόν, ότι για ταξίδι βαθέος διαστήματος, χρειαζόμαστε κάτι άλλο…
Η βασική ιδέα: δεν ξεπερνάμε το φως τοπικά
Υπάρχει ένα σημείο που συχνά παρεξηγείται. Οι ιδέες τύπου κινητήρας δίνης ή σκουληκότρυπας δεν λένε απαραιτήτως ότι ένα διαστημόπλοιο κινείται τοπικά πιο γρήγορα από το φως. Αυτό θα παραβίαζε άμεσα την ειδική σχετικότητα. Η ιδέα είναι διαφορετική: το σκάφος δεν ξεπερνά το φως μέσα στον τοπικό χώρο γύρω του. Αντίθετα, επιχειρεί να εκμεταλλευτεί ή να αλλάξει τη γεωμετρία του ίδιου του χωροχρόνου. Στη Γενική Σχετικότητα, η βαρύτητα δεν είναι απλώς μια δύναμη με τη Νευτώνεια έννοια. Είναι καμπυλότητα του χωροχρόνου. Η μάζα και η ενέργεια λένε στον χωροχρόνο πώς να καμπυλωθεί, και ο καμπυλωμένος χωροχρόνος λέει στην ύλη και στο φως πώς να κινηθούν.
Άρα, σε πολύ θεμελιώδες επίπεδο, η “διαδρομή” δεν είναι απλώς ένας σταθερός καμβάς πάνω στον οποίο ταξιδεύουμε, αλλά ο ίδιος ο καμβάς μπορεί να καμπυλώνεται. Το ερώτημα είναι: μπορούμε να τον καμπυλώσουμε με ελεγχόμενο τρόπο; Και ακόμη πιο δύσκολα: μπορούμε να τον καμπυλώσουμε τόσο ώστε να κάνουμε ταξίδια που μοιάζουν υπερφωτεινά για έναν εξωτερικό παρατηρητή;
Alcubierre drive: ο πιο διάσημος κινητήρας δίνης
Το πιο γνωστό θεωρητικό μοντέλο κινητήρα δίνης προτάθηκε το 1994 από τον φυσικό Miguel Alcubierre, ο οποίος, όχι τυχαία, ήταν μεγάλος θαυμαστής του Star Trek. Η ιδέα, σε πολύ απλή περιγραφή, είναι η εξής: ένα διαστημόπλοιο βρίσκεται μέσα σε μια “φυσαλίδα” χωροχρόνου. Τοπικά, μέσα στη φυσαλίδα, το σκάφος δεν κινείται πιο γρήγορα από το φως. Μπορεί μάλιστα να θεωρηθεί σχεδόν ακίνητο ως προς τον τοπικό χώρο γύρω του. Όμως ο χωροχρόνος μπροστά από τη φυσαλίδα συστέλλεται και ο χωροχρόνος πίσω της διαστέλλεται. Έτσι, η ίδια η φυσαλίδα μετατοπίζεται σε σχέση με μακρινούς παρατηρητές με υπερφωτεινή ταχύτητα, χωρίς το ίδιο το σκάφος να κινείται τοπικά μέσα στον χώρο με αυτήν την ταχύτητα.
Αν αυτό σας μοιάζει με επιστημονική φαντασία, έχετε δίκιο. Αλλά η σημαντική λεπτομέρεια είναι ότι δεν ξεκίνησε ως σενάριο ταινίας. Ξεκίνησε ως μαθηματική λύση μέσα στο πλαίσιο της Γενικής Σχετικότητας και εδώ βρίσκεται η μεγάλη γοητεία, αλλά και η μεγάλη παγίδα. Το γεγονός ότι κάτι τέτοιο μπορεί να περιγραφεί μαθηματικά μέσα στη Γενική Σχετικότητα, δεν σημαίνει ότι μπορούμε και να το υλοποιήσουμε. Με άλλα λόγια: άλλο πράγμα είναι να υπάρχει μια γεωμετρία του χωροχρόνου στα μαθηματικά. Άλλο πράγμα είναι να υπάρχει μηχανή που τη δημιουργεί.
Αρνητική ενέργεια
Το κλασικό Alcubierre drive απαιτεί κάτι εξαιρετικά προβληματικό: περιοχές με αρνητική ενεργειακή πυκνότητα. Στην καθημερινή φυσική, όταν μιλάμε για ενέργεια, εννοούμε θετική ενέργεια. Μάζα, ακτινοβολία, θερμότητα, κινητική ενέργεια, ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Όλα αυτά έχουν θετική ενεργειακή συνεισφορά. Η αρνητική ενέργεια δεν είναι κάτι που μπορούμε απλώς να αποθηκεύσουμε σε μια δεξαμενή.
Υπάρχουν κβαντικά φαινόμενα, όπως το φαινόμενο Casimir, όπου μπορούν να εμφανιστούν καταστάσεις που ερμηνεύονται ως τοπικά αρνητική ενεργειακή πυκνότητα σε σχέση με το κενό. Όμως αυτές οι καταστάσεις είναι εξαιρετικά περιορισμένες, μικροσκοπικές και δεν μοιάζουν καθόλου με κάτι που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τυλίξει ένα διαστημόπλοιο μέσα σε φυσαλίδα.
Εδώ βρίσκεται το βασικό πρόβλημα. Για να δημιουργήσουμε ένα Alcubierre drive, δεν χρειαζόμαστε απλώς πολλή ενέργεια, χρειαζόμαστε μορφή ενέργειας που δεν ξέρουμε αν μπορεί να υπάρξει μακροσκοπικά, να συγκεντρωθεί και να ελεγχθεί, οπότε μιλάμε για “άγνωστη” ακόμη φυσική.
Πόση ενέργεια θα χρειαζόταν;
Στις πρώτες εκτιμήσεις, οι απαιτήσεις του Alcubierre drive ήταν ασύλληπτες. Οι ποσότητες αρνητικής ενέργειας που απαιτούνταν έμοιαζαν μεγαλύτερες από τη μάζα ολόκληρου του ορατού Σύμπαντος ή, σε πιο μετριοπαθείς μεταγενέστερες μορφές, συγκρίσιμες με πλανητικές ή αστρικές μάζες.Αργότερα έγιναν θεωρητικές προτάσεις που μείωσαν δραστικά αυτές τις απαιτήσεις μέσω αλλαγής της γεωμετρίας της φυσαλίδας, του πάχους των τοιχωμάτων, της κατανομής ενέργειας και της ταχύτητας. Ορισμένες πιο αισιόδοξες αναλύσεις έφεραν τους αριθμούς σε πολύ μικρότερες κλίμακες.
Όμως αυτό δεν πρέπει να μας παραπλανήσει. Ακόμη και αν μειώσουμε τις ενεργειακές απαιτήσεις κατά πολλές τάξεις μεγέθους, εξακολουθούμε να έχουμε το ίδιο θεμελιώδες πρόβλημα: χρειαζόμαστε αρνητική ενέργεια ή εξωτική κατανομή ενέργειας, ακραία καμπύλωση χωροχρόνου, σταθερή φυσαλίδα, έλεγχο της κατεύθυνσης και της ταχύτητας, τρόπο να ξεκινήσουμε και τρόπο να σταματήσουμε. Ένας κινητήρας δίνης δεν είναι χρήσιμος αν δεν μπορούμε να ελέγξουμε πού και πότε θα βγει η φυσαλίδα από την κατάσταση δίνης. Καθώς δεν θέλουμε απλώς να “παραμορφώσουμε τον χωροχρόνο”, θέλουμε να ταξιδέψουμε στο Σύμπαν.
Το πρόβλημα του ελέγχου
Ακόμη και αν δεχθούμε, για χάρη της συζήτησης, ότι ένας πολιτισμός μπορεί να δημιουργήσει μια φυσαλίδα, προκύπτει αμέσως το επόμενο ερώτημα: πώς την ελέγχει; Στην κλασική πρόωση, όσο δύσκολη και αν είναι, η λογική είναι σαφής. Έχουμε μάζα, ώση, κατεύθυνση, επιτάχυνση, καύσιμο, σύστημα ελέγχου. Μπορούμε να σκεφτούμε το πρόβλημα μηχανολογικά. Σε έναν κινητήρα δίνης, το διαστημόπλοιο δεν σπρώχνεται απλώς μέσα στον χώρο. Βρίσκεται μέσα σε μεταβαλλόμενη γεωμετρία χωροχρόνου. Πώς δημιουργούμε τη φυσαλίδα μπροστά μας αν το ίδιο το πεδίο που τη δημιουργεί πρέπει να οργανωθεί πριν από την άφιξή μας; Πώς επικοινωνεί το εσωτερικό της φυσαλίδας με το εμπρός άκρο της; Πώς διορθώνουμε πορεία; Πώς βλέπουμε τι υπάρχει μπροστά μας; Πώς σταματάμε με ακρίβεια; Αυτά δεν είναι μικρές τεχνικές λεπτομέρειες, είναι κεντρικά προβλήματα. Ένας κινητήρας δίνης που μπορεί μαθηματικά να υπάρχει αλλά δεν μπορεί να ελεγχθεί από το εσωτερικό του, δεν είναι διαστημόπλοιο.
Υπάρχει και ένα ακόμη πρόβλημα που συχνά υποτιμάται. Αν μια φυσαλίδα κινείται μέσα στο Διάστημα, σωματίδια, ακτινοβολία και πεδία μπορεί να συσσωρεύονται ή να αλληλεπιδρούν με τα όρια της φυσαλίδας. Σε ορισμένα θεωρητικά σενάρια, όταν η φυσαλίδα σταματήσει, η συσσωρευμένη ενέργεια θα μπορούσε να απελευθερωθεί με καταστροφικό τρόπο. Με απλά λόγια: ακόμη και αν καταφέρουμε να “διπλώσουμε” τη γεωμετρία του χωροχρόνου, δεν σημαίνει ότι το ταξίδι είναι ασφαλές. Το κενό δεν είναι πραγματικά άδειο και ο χωροχρόνος δεν είναι ένα παθητικό ύφασμα που μπορούμε να τεντώνουμε χωρίς συνέπειες.
Σκουληκότρυπες
Η δεύτερη μεγάλη ιδέα είναι οι σκουληκότρυπες. Αν ο κινητήρας δίνης προσπαθεί να μετακινήσει μια φυσαλίδα χωροχρόνου, η σκουληκότρυπα προσπαθεί κάτι διαφορετικό: να δημιουργήσει ή να εκμεταλλευτεί μια συντόμευση ανάμεσα σε δύο μακρινές περιοχές του Σύμπαντος. Η κλασική εικόνα είναι γνωστή: έχουμε ένα φύλλο χαρτί, σημειώνουμε δύο σημεία μακριά μεταξύ τους, διπλώνουμε το χαρτί και τα φέρνουμε κοντά. Αν μπορούσαμε να ανοίξουμε μια δίοδο ανάμεσά τους, θα πηγαίναμε από το ένα στο άλλο χωρίς να διανύσουμε την επιφάνεια ανάμεσα. Μια σκουληκότρυπα δεν είναι “τούνελ μέσα στον χώρο” με την καθημερινή έννοια. Είναι γεωμετρική σύνδεση δύο περιοχών του χωροχρόνου.
Στη Γενική Σχετικότητα υπάρχουν λύσεις που μοιάζουν με γέφυρες, όπως η γέφυρα Einstein-Rosen. Όμως οι απλές τέτοιες λύσεις δεν είναι πρακτικά διαπερατές. Καταρρέουν πολύ γρήγορα ή βρίσκονται πίσω από ορίζοντες γεγονότων. Για να είναι χρήσιμη για ταξίδι, μια σκουληκότρυπα πρέπει να είναι προσπελάσιμη. Δηλαδή πρέπει να παραμένει ανοιχτή, να είναι αρκετά μεγάλη, να μην καταστρέφει ό,τι περνά από μέσα, να μην έχει ορίζοντα γεγονότων που παγιδεύει τον ταξιδιώτη και να είναι σταθερή για αρκετό χρόνο. Και αυτό είναι το δύσκολο μέρος.
Η σταθεροποίηση της σκουληκότρυπας
Οι προσπελάσιμες σκουληκότρυπες, όπως συνήθως περιγράφονται στη θεωρητική φυσική, απαιτούν επίσης εξωτική ύλη ή αρνητική ενέργεια για να κρατηθεί ανοιχτός ο “λαιμός” τους. Με λίγα λόγια απαιτείται κάτι που να έχει τις συνέπειες της αντιβαρύτητας. Χωρίς κάτι τέτοιο, η βαρύτητα θα τείνει να κλείσει τη δίοδο και έχουμε ξανά το ίδιο μοτίβο. Η Γενική Σχετικότητα δεν απαγορεύει τις σκουληκότρυπες, όμως η ύλη και η ενέργεια που απαιτούνται για να τις στηρίξουν είναι το μεγάλο πρόβλημα. Αν το Alcubierre drive είναι μια προσπάθεια να δημιουργήσουμε μια κινούμενη φυσαλίδα παραμορφωμένου χωροχρόνου, η σκουληκότρυπα είναι μια προσπάθεια να κρατήσουμε ανοιχτή μια γεωμετρική συντόμευση. Και στις δύο περιπτώσεις απαιτείται χειραγώγηση του ίδιου του χωροχρόνου.
Το πρόβλημα της αιτιότητας
Εδώ τα πράγματα γίνονται ακόμη πιο σοβαρά. Οι υπερφωτεινές συντομεύσεις, είτε μέσω κινητήρα δίνης είτε μέσω σκουληκότρυπας, δεν δημιουργούν μόνο πρόβλημα ενέργειας, δημιουργούν και πρόβλημα αιτιότητας. Στη σχετικότητα, ο χρόνος και ο χώρος δεν είναι ανεξάρτητα πράγματα. Είναι ενιαία δομή: χωροχρόνος. Αν επιτρέψουμε διαδρομές που συνδέουν γεγονότα με τρόπο ισοδύναμο με υπερφωτεινή μετάδοση, τότε σε ορισμένα συστήματα αναφοράς μπορεί να προκύψει δυνατότητα επικοινωνίας με το παρελθόν. Με απλά λόγια: αν μπορούμε να ταξιδέψουμε αρκετά “γρήγορα” μέσα στον χωροχρόνο, ίσως μπορούμε να δημιουργήσουμε μηχανή χρόνου. Αυτό δεν είναι απλώς παράδοξο επιστημονικής φαντασίας. Είναι πραγματικό θεωρητικό πρόβλημα.
Αν μια τεχνολογία επιτρέπει παραβίαση της αιτιακής σειράς, τότε το Σύμπαν μπορεί να απαντά με κάποιον μηχανισμό προστασίας. Ο Stephen Hawking είχε προτείνει την «εικασία προστασίας της χρονολογίας», δηλαδή ότι οι νόμοι της φυσικής ίσως εμποδίζουν τη δημιουργία κλειστών χρονοειδών καμπυλών και άρα μηχανών του χρόνου. Δεν ξέρουμε αν αυτό ισχύει με βεβαιότητα, αλλά είναι πολύ σοβαρή προειδοποίηση. Έτσι οι κινητήρες δίνης και οι σκουληκότρυπες δεν είναι απλώς δύσκολες τεχνολογίες, μπορεί να αγγίζουν τα όρια του τι επιτρέπει η ίδια η αιτιότητα.
Μαθηματικά επιτρεπτό δεν σημαίνει μηχανικά υλοποιήσιμο
Αυτό είναι ίσως το σημαντικότερο συμπέρασμα μας. Στη φυσική, ειδικά στη Γενική Σχετικότητα, μπορούμε να γράψουμε πολλές μαθηματικές λύσεις. Κάποιες περιγράφουν μαύρες τρύπες, κάποιες περιγράφουν διαστελλόμενα Σύμπαντα, άλλες βαρυτικά κύματα ή γεωμετρίες που μοιάζουν με σκουληκότρυπες ή φυσαλίδες. Όμως μια μαθηματική λύση δεν είναι αυτόματα τεχνολογία. Για να γίνει τεχνολογία, πρέπει να απαντηθούν ερωτήματα όπως: ποια φυσική ύλη ή ενέργεια δημιουργεί αυτή τη γεωμετρία; Μπορεί αυτή η ύλη ή ενέργεια να υπάρξει; Μπορεί να παραχθεί; Μπορεί να αποθηκευτεί; Μπορεί να ελεγχθεί; Είναι σταθερή; Είναι ασφαλής; Μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί; Μπορεί να λειτουργήσει χωρίς να καταστρέψει το σκάφος, τον προορισμό ή τη γύρω περιοχή; Και, κυρίως, μήπως παραβιάζει βαθύτερες αρχές που ακόμη δεν έχουμε κατανοήσει πλήρως; Εδώ βρίσκεται η διαφορά ανάμεσα στη θεωρητική δυνατότητα και στη μηχανική πραγματικότητα.
Είναι όλα αυτά αδύνατα; Η είναι: δεν ξέρουμε. Δεν μπορούμε να πούμε με απόλυτη βεβαιότητα ότι κάθε μορφή κινητήρα δίνης ή προσπελάσιμης σκουληκότρυπας είναι αδύνατη. Η ιστορία της φυσικής μας έχει διδάξει ότι πρέπει να είμαστε προσεκτικοί με τη λέξη “αδύνατο”. Ωστόσο με τη σημερινή γνωστή φυσική, δεν έχουμε κανέναν πρακτικό μηχανισμό για να δημιουργήσουμε, να σταθεροποιήσουμε ή να ελέγξουμε τέτοιες γεωμετρίες.
Πού μπορεί να βρεθεί ένας μελλοντικός πολιτισμός;
Αν τα πρώτα δύο άρθρα μάς οδήγησαν σε πολιτισμούς με τεράστια ενεργειακή και βιομηχανική ισχύ, αυτό το τρίτο άρθρο μάς οδηγεί σε κάτι ακόμη πιο ακραίο. Ένας πολιτισμός που μπορεί να κατασκευάσει κινητήρα δίνης ή προσπελάσιμη σκουληκότρυπα δεν είναι μόνο πολιτισμός τύπου ΙΙ στην κλίμακα Kardashev αλλά που κατανοεί και ελέγχει τη γεωμετρία του χωροχρόνου σε μακροσκοπική κλίμακα, δηλαδή ποιοτικά διαφορετικό επίπεδο. Που να να απαιτεί φυσική πέρα από το σημερινό Καθιερωμένο Πρότυπο και πέρα από τη σημερινή Γενική Σχετικότητα, να ζητά κβαντική βαρύτητα, κατανόηση του κενού, της ενέργειας μηδενικού σημείου, της αιτιότητας και της τοπολογίας του Σύμπαντος σε βαθμό που σήμερα δεν διαθέτουμε.
Ακόμη και αν δεν κατασκευαστούν ποτέ, αυτές οι ιδέες έχουν αξία. Γιατί μας αναγκάζουν να ξεχωρίσουμε τρία διαφορετικά επίπεδα δυνατότητας.
- Πρώτο επίπεδο: φαντασία. Μια ιδέα είναι αφηγηματικά ελκυστική. Θέλουμε να είναι αληθινή.
- Δεύτερο: μαθηματική δυνατότητα. Μια ιδέα μπορεί να γραφτεί ως λύση ή ως επιτρεπτή γεωμετρία μέσα σε κάποιο θεωρητικό πλαίσιο.
- Τρίτο επίεδο: μηχανική υλοποίηση. Υπάρχει τρόπος να κατασκευαστεί, να ελεγχθεί, να τροφοδοτηθεί, να σταθεροποιηθεί και να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια.
Το μεγάλο λάθος στη δημοφιλή συζήτηση είναι ότι συχνά περνάμε από το δεύτερο στο τρίτο πολύ γρήγορα. Λέμε: “Η Γενική Σχετικότητα το επιτρέπει, άρα κάποτε θα το φτιάξουμε”, κάτι που δεν είναι σωστό. Η Γενική Σχετικότητα μπορεί να επιτρέπει μια γεωμετρία. Αυτό δεν σημαίνει ότι το Σύμπαν επιτρέπει έναν πολιτισμό να την κατασκευάσει με διαθέσιμη ύλη και ενέργεια.
Συμπέρασμα
Στο πρώτο άρθρο είδαμε ότι τα γρήγορα διαστημόπλοια σκοντάφτουν στην ενέργεια, στην ισχύ, στην πρόωση, στη θερμότητα και στη θωράκιση. Στο δεύτερο άρθρο είδαμε ότι οι αστρικές μηχανές θα μπορούσαν θεωρητικά να μετακινήσουν ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα, αλλά μόνο σε χρόνους που ξεπερνούν κάθε ανθρώπινη κλίμακα. Σε αυτό το τρίτο άρθρο εξετάσαμε την πιο ριζοσπαστική ιδέα: να μη διανύσουμε την απόσταση με τον συνηθισμένο τρόπο, αλλά να εκμεταλλευτούμε τη γεωμετρία του χωροχρόνου. Όμως εδώ το τίμημα είναι ακόμη βαρύτερο. Δεν ζητούν απλώς πολλή ενέργεια. Ζητούν εξωτικές μορφές ενέργειας και πρόωσης και απαιτούν έλεγχο της γεωμετρίας του χωροχρόνου.
Άρα, προς το παρόν, το συμπέρασμα είναι καθαρό: το ταξίδι βαθέος διαστήματος σε ανθρώπινους χρόνους ίσως δεν απαιτεί μόνο καλύτερους κινητήρες. Ίσως απαιτεί βαθύτερη κατανόηση της ίδιας της πραγματικότητας. Και αυτό είναι ίσως το πιο συναρπαστικό και ταυτόχρονα το πιο ταπεινωτικό στοιχείο. Το Σύμπαν μπορεί να αφήνει μικρά μαθηματικά παράθυρα για συντομεύσεις. Αλλά μέχρι να μάθουμε αν αυτά τα παράθυρα ανοίγουν πραγματικά, και όχι μόνο στις εξισώσεις, τα άστρα, το Κέντρο του Γαλαξία, το Μέγα Νέφος του Μαγγελάνου και η Ανδρομέδα παραμένουν εκεί που ήταν πάντα: ορατά, μετρήσιμα, κατανοητά σε κάποιο βαθμό, αλλά πρακτικά απρόσιτα.
