वार्प ड्राइव

अंतरिक्ष को ही हिलाकर यान को प्रकाश से तेज़ ले जाना: इसके लिए क्या चाहिए और भीतर से कैसा दिखेगा

एक परिकल्पना: भौतिकी काग़ज़ पर इसकी अनुमति देती है, पर किसी ने इसे कभी नहीं देखा। सब कुछ आज के सिद्धांत के अनुसार है।

कदम-दर-कदम

अंतरिक्ष को हिलाना, यान को नहीं

सापेक्षता की गति-सीमा अंतरिक्ष में चलने वाली चीज़ों के लिए है। वह अंतरिक्ष के स्वयं चलने के विरुद्ध कुछ नहीं कहती: दूर की आकाशगंगाएँ प्रकाश से तेज़ दूर हटती हैं क्योंकि उनके बीच का अंतरिक्ष बढ़ता रहता है। अल्कुबियेरे का विचार है ऐसे एक छोटे टुकड़े को जान-बूझकर घटित करना और उसमें एक यान ले जाना।

बुलबुला समतल अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जिसके चारों ओर दीवार है, जिसमें अंतरिक्ष सामने सिकुड़ा और पीछे खिंचा है। यान बीच में स्थिर रहता है, लहर द्वारा ले जाए जा रहे सर्फ़र की तरह। उसका दल समतल अंतरिक्ष में मुक्त पतन में होता: कोई धक्का नहीं, समय-विस्तार नहीं, घड़ियाँ बाहर जैसी चलतीं।

यह आइंस्टाइन के समीकरणों का एक हल है, कोई मशीन नहीं। कोने का ग्राफ़ हल का अपना है: यात्रा-रेखा के साथ अंतरिक्ष कितनी तेज़ी से खिंच रहा है (रेखा के ऊपर) या सिकुड़ रहा है (नीचे)। चित्र वह है जो बुलबुले के पीछे का पर्यवेक्षक देखता जब वह प्रकाश की दोगुनी गति से दूर भागता: सामने टेढ़े आकाश की एक तश्तरी, जो उसके जाते-जाते छोटी होती जाती।

दीवार को क्या थामता है

दीवार को थामने के लिए पूरे बुलबुले के चारों ओर, सबसे ज़्यादा उसके किनारों पर, ऋणात्मक ऊर्जा वाला पदार्थ चाहिए। 1997 में फ़ेनिंग और फ़ोर्ड ने पाया कि एक यान को दस वर्ष में आकाशगंगा के आर-पार ले जाने वाले बुलबुले को लगभग −10⁶⁴ किग्रा चाहिए, जो प्रेक्षणीय ब्रह्मांड में मौजूद से कहीं ज़्यादा है।

अल्कुबियेरे के ऊर्जा-सूत्र में हर जगह ऋण का चिह्न है: वही विलक्षण पदार्थ जो वर्महोल को खुला रखता है। यात्रा-रेखा के साथ यह शून्य है और यान के मध्य के चारों ओर की दीवार में, बैंगनी छल्ले में, सबसे अधिक। छल्ला बनाकर दिखाया गया है।

1997 में माइकल फ़ेनिंग और लैरी फ़ोर्ड ने ऋणात्मक ऊर्जा पर क्वांटम सिद्धांत द्वारा लगाई सीमाएँ बुलबुले पर लागू कीं। उन्होंने पाया कि उसकी दीवार केवल कुछ सौ प्लांक लंबाइयों जितनी मोटी हो सकती है, और यान को दूर ले जाने लायक बड़े बुलबुले की ऊर्जा लगभग −10⁶⁴ किग्रा: प्रेक्षणीय ब्रह्मांड के द्रव्यमान का, लगभग 10⁵³ किग्रा, कोई सौ अरब गुना।

बाद के डिज़ाइनों ने बिल घटाया। वैन डेन ब्रोएक का 1999 का डिज़ाइन परमाणु जितनी छोटी चीज़ ले जाने वाले बुलबुले के लिए तीन सूर्यों से कम माँगता है। 2021 में बोब्रिक और मार्टिरे ने दिखाया कि प्रकाश से धीमे बुलबुले साधारण पदार्थ से बनाए जा सकते हैं, और लेंट्ज़ ने एक तेज़ बुलबुला सुझाया जिसे केवल धनात्मक ऊर्जा चाहिए, जिसे दूसरे चुनौती देते हैं। कोई सस्ता नहीं, कोई सर्वसम्मत नहीं।

कोई एक कैसे बनाया जाता

कागज़ पर वार्प ड्राइव तीन चरणों में बनता है: बहुत सारी ऋणात्मक ऊर्जा बनाना, उसे यान के चारों ओर पतली दीवार का रूप देना, और उसे यान के आगे चालू करना। कोई नहीं जानता इनमें से कोई कैसे किया जाए। यहाँ का छल्ला बनाया गया है।

1. ऋणात्मक ऊर्जा बनाना। जो एकमात्र प्रकार हम बना सकते हैं वह नन्हा है: कैसिमिर प्रभाव एक माइक्रोमीटर की दूरी की प्लेटों के बीच प्रति घन मीटर लगभग −4 × 10⁻⁴ जूल देता है, और निचोड़ा प्रकाश छोटे स्पंद बनाता है। फ़ोर्ड और रोमन की पाई सीमाएँ बस इतनी ही और इतनी कम देर के लिए देती हैं। बुलबुले को लगभग −10⁶⁴ किलोग्राम चाहिए।

2. उसे दीवार का रूप देना। अलकुबियरे का सूत्र पदार्थ को यान के चारों ओर एक खोल में रखता है: यात्रा रेखा पर कुछ नहीं, किनारों पर सबसे ज़्यादा, चिकनी दीवार के साथ। फ़ेनिंग और फ़ोर्ड ने पाया कि दीवार केवल कुछ सौ प्लांक लंबाई मोटी, लगभग 10⁻³³ मीटर, होनी चाहिए, किसी भी ऐसे पदार्थ से पतली जो हम बना सकते हैं।

3. उसे यान के आगे चालू करना। यान अपने आगे की दीवार को संकेत नहीं भेज सकता, इसलिए बुलबुले को भीतर से शुरू नहीं कर सकता। क्रास्निकोव ने 1995 में सुझाया कि धीमा यान रास्ते में मार्ग तैयार कर सकता है, पीछे बदले हुए अंतरिक्ष की एक नली छोड़ते हुए, जिससे उसके सहारे बाद की यात्राएँ तेज़ होंगी।

इनमें से कुछ भी मशीन के रूप में मौजूद नहीं। हर चरण वह है जो गणित माँगता है, तकनीक नहीं। चित्र का ऋणात्मक ऊर्जा का छल्ला और आगे का मार्ग बनाए गए हैं।

बुलबुले के भीतर

भीतर आपको कुछ महसूस नहीं होता। यान समतल अंतरिक्ष में स्थिर है: कोई धक्का नहीं, समय-विस्तार नहीं, घड़ियाँ हर जगह जैसी चलती हैं। जो बदलता है वह आकाश है। ड्राइव बढ़ाइए और सामने के तारे सिमट आते हैं, चमकते हैं और नीले पड़ जाते हैं।

केंद्र में अंतरिक्ष समतल और स्थिर है। बुलबुले के तेज़ होने पर कुछ आपको नहीं धकेलता, क्योंकि आप तेज़ नहीं हो रहे; बुलबुले की दीवार चलती है। आपकी घड़ी वही समय रखती है जो सबकी घड़ी रखती है।

केवल भीतर आता प्रकाश दिखाता है कि क्या हो रहा है। उसे दीवार पार करनी होती है, जहाँ अंतरिक्ष बह रहा है, और वह विस्थापित होकर निकलता है: सामने से आता प्रकाश 1 जमा गति से आवृत्ति में बढ़ता है, पीछे से आता 1 घटा गति से घटता है। यहाँ की हर किरण वार्प ज्यामिति में से अनुसरण की गई है।

रंगतें विस्थापित रंगों का सरल विकल्प हैं, और चमक डॉप्लर गुणक का अनुसरण करती है। केंद्र में यान स्वयं बनाकर नहीं दिखाया गया।

यान क्या देखता है

क्लार्क, हिस्कॉक और लार्सन ने 1999 में प्रकाश को बुलबुले में से अनुसरण किया, और थॉमस म्यूलर व स्टुटगार्ट के सहयोगियों ने बाद में दृश्य की फ़िल्में बनाईं। प्रकाश की गति से आगे, आगे के आधे भाग के तारे यात्रा की दिशा के वास्तव से अधिक पास दिखते हैं और उसकी ओर और चमकीले और नीले होते जाते हैं।

यान के पीछे डॉप्लर गुणक, 1 घटा गति, प्रकाश की गति पर शून्य हो जाता है, और उसके पार ठीक पीछे के चारों ओर एक शंकु खुलता है जिससे कोई प्रकाश आता ही नहीं। उसका अर्ध-कोण वह चाप है जिसकी कोज्या 1 बटा गति है: प्रकाश की दोगुनी गति पर 60°, यान के तेज़ जाने पर और अधिक।

शंकु एक क्षितिज है, ध्वनि से तेज़ जेट के पीछे के माख शंकु की तरह: उसके भीतर की चीज़ को उसका अपना प्रकाश पीछे छोड़ देता है। सीधे पीछे देखने पर दल को केवल अँधेरा दिखता, उसके किनारे की ओर कुछ धुँधले लाल तारों के साथ।

पर्यवेक्षक क्या देखता है

बाहर से वार्प बुलबुला लगभग अदृश्य है: न चमक, न देखने लायक दीवार। पीछे से वह सामने टेढ़े आकाश की एक तश्तरी के रूप में दिखता है जो बुलबुले के दूर भागने पर छोटी होती जाती है; बगल से उसके गुज़र जाने तक आपको कुछ पता नहीं चलेगा।

सामने के दूर के तारों का प्रकाश आप तक पहुँचने से पहले बुलबुले की दीवार पार करता है, और दीवार उसे दसियों अंश मोड़ती और उसका रंग खिसकाती है। जो आप देखते हैं वह आकाश की एक तश्तरी है जो असल में आसमान की एक चौड़ी पट्टी की है, यात्रा की दिशा के चारों ओर एक छोटे वृत्त में ठुँसी हुई: बुलबुला जितना दूर, तश्तरी उतनी छोटी। यहाँ कैमरा अंतरिक्ष में स्थिर है, बुलबुले के पीछे।

बुलबुला किसी भी प्रकाश के उसे दिखा सकने से तेज़ चलता है: उसकी छवि आप तक उसके गुज़र जाने के बाद ही पहुँचती। उसके रास्ते में जो होता उसे आते देखने से पहले ही लाँघ लिया जाता, जैसे ध्वनि से तेज़ विमान के पीछे ध्वनि-विस्फोट आता है।

बीच का यान बनाकर नहीं दिखाया गया, और दीवार की अपनी चमक भी नहीं, यदि होती: केवल वही दिखाया गया है जो समीकरण तारों के प्रकाश के साथ करते हैं।

न चलाना, न रोकना

1995 में सेर्गेई क्रास्निकोव ने बताया कि यान जो कुछ भेजता है वह प्रकाश से तेज़ बुलबुले के आगे नहीं पहुँच सकता, इसलिए दल न दीवार बना सकता है, न उसे चला सकता है, न रोक सकता है। दीवार के बारे में सब कुछ यान के आगे, उसके आने से पहले व्यवस्थित होना पड़ता।

क्लार्क, हिस्कॉक और लार्सन को यहाँ बने दोनों शंकु मिले: आगे एक जिसमें यान कोई संकेत नहीं भेज सकता, और पीछे वह जिससे कोई प्रकाश उस तक नहीं पहुँच सकता। हर एक का अर्ध-कोण ऐसा है जिसकी कोज्या 1 बटा गति है।

तो वार्प बुलबुले में यान अपने गंतव्य पर तब तक नहीं रुक सकता जब तक वहाँ पहले से मौजूद मशीनरी ऐसा न करे। क्रास्निकोव का अपना उत्तर मार्ग के साथ पहले से बिछी मुड़े अंतरिक्ष की एक नली थी। ये विचार हैं, डिज़ाइन नहीं।

दो और समस्याएँ

यदि बुलबुले को समतल अंतरिक्ष से चालू किया जाए, तो गणनाएँ कहती हैं कि क्वांटम प्रभाव उसकी सामने की दीवार पर बिना सीमा जमा होते हैं और उसे नष्ट कर देते हैं। और प्रकाश से तेज़ जाने का एक तरीका समय में पीछे जाने का भी एक तरीका हो सकता है।

फ़िनाज़ी, लिबेराती और बार्सेलो ने 2009 में दिखाया कि समतल अंतरिक्ष से बना प्रकाश से तेज़ बुलबुला अपनी सामने की दीवार पर एक क्षितिज पा लेता है, और वहाँ क्वांटम क्षेत्रों की ऊर्जा समय के साथ चरघातांकी रूप से बढ़ती है। उनका परिणाम गुरुत्वाकर्षण को शास्त्रीय और पदार्थ को क्वांटम मानता है, इसलिए क्वांटम गुरुत्वाकर्षण का पूरा सिद्धांत अलग हो सकता है।

एलन एवरेट ने 1996 में दिखाया कि मॉडल में एक सरल बदलाव किसी यान को ऐसा फंदा चलने देता है जो उसे रवाना होने से पहले घर ले आए। वर्महोल की तरह, प्रकाश से तेज़ बुलबुला ड्राइव के साथ एक टाइम मशीन भी है।

स्टीफ़न हॉकिंग का कालक्रम-संरक्षण अनुमान कहता है कि प्रकृति ऐसे फंदों को बनने से हमेशा रोकती है। यह वार्प बुलबुलों पर लागू होता है या नहीं, ज्ञात नहीं। सामने की दीवार पर बनी धड़कती चमक जमा होती ऊर्जा को दर्शाती है; वह बनाकर दिखाई गई है।

क्या किसी ने बनाया है?

नहीं। हैरल्ड व्हाइट के नेतृत्व में नासा की एक टीम ने 2011 और 2012 में लेज़र इंटरफ़ेरोमीटर से एक नन्हे वार्प क्षेत्र को खोजा और कोई विश्वसनीय संकेत नहीं मिला। वार्प ड्राइव समीकरणों में ही है, उस ऋणात्मक ऊर्जा की प्रतीक्षा में जो उसे चाहिए।

नासा के जॉनसन स्पेस सेंटर में व्हाइट और रिचर्ड जूडे ने सिरेमिक संधारित्रों के एक नन्हे छल्ले से अंतरिक्ष के विरूपण को खोजने के लिए एक इंटरफ़ेरोमीटर बनाया। परिणाम अनिर्णायक रहे, और 2014 के एक विश्लेषण ने तर्क दिया कि ऐसा उपकरण जो विरूपण बना सकता है वह उसके देख पाने के लिए बहुत छोटा है।

सामान्य सापेक्षता बुलबुले के आकार की अनुमति देती है; जो कम है वह पदार्थ है। कोई ज्ञात सामग्री ज़रूरी मात्रा में ऋणात्मक ऊर्जा नहीं रखती, और क्वांटम सिद्धांत केवल नन्ही मात्राएँ, कैसिमिर प्रभाव जैसी, थोड़े समय के लिए अनुमति देता है।

विचार अब भी उपयोगी काम करता है। वह दिखाता है कि सापेक्षता क्या अनुमति देती और क्या मना करती है, और उसने भौतिकविदों को पूछने को प्रेरित किया कि ऊर्जा के नियमों में से कौन-से प्रकृति सचमुच मानती है। साधारण पदार्थ से प्रकाश से धीमे बुलबुलों का अब इंजन के रूप में नहीं, गुरुत्वाकर्षण के बारे में उनके कथनों के लिए अध्ययन होता है।