การขับเคลื่อนแบบอัลคับเบียร์

การขับเคลื่อนแบบอัลคับเบียร์ (อังกฤษ : Alcubierre drive) หรือ อัลคับเบียร์เมตริก (Alcubierre metric) (หมายถึง เทนเซอร์เมตริก) เป็นแนวความคิดที่อยู่บนพื้นฐานการพิจารณาการแก้ปัญหาของสมการสนามของไอน์สไตน์ (Einstein's field equations) ในสัมพัทธภาพทั่วไปตามที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวเม็กซิกันชื่อ มิเกล อัลคับเบียร์ (Miguel Alcubierre), โดยที่ยานอวกาศสามารถบรรลุการเดินทางที่เร็วกว่าแสงได้ถ้ามวลที่มีค่าเป็นลบมีอยู่จริง แทนที่จะใช้การเคลื่อนที่เกินกว่าความเร็วของแสงภายในตำแหน่งที่ตั้งของกรอบอ้างอิงของมันเอง, ยานอวกาศจะตัดข้ามผ่านระยะทางโดยหดพื้นที่ด้านหน้าของมันและขยายพื้นที่ที่อยู่เบื้องหลังทำให้เกิดการเดินทางที่เร็วกว่าแสงอย่างมีประสิทธิภาพ

วัตถุไม่สามารถเร่งอัตราเร็วได้เท่ากับอัตราเร็วของแสงภายในกาล-อวกาศปกติได้; ดังนั้น การเคลื่อนที่แบบอัลคับเบียร์จึงใช้วิธีการขยับเลื่อนพื้นที่รอบ ๆ วัตถุเพื่อให้วัตถุสามารถเคลื่อนที่มาถึงจุดหมายปลายทางได้ด้วยอัตราการเคลื่อนที่ที่เร็วกว่าแสงเมื่อเทียบกับสภาพพื้นที่ที่ปกติได้แทน แม้ว่าเมตริกที่เสนอโดยอัลคับเบียร์ จะถูกต้องในทางคณิตศาสตร์ในการที่จะมีความสอดคล้องกับสมการสนามของไอน์สไตน์, แต่ก็อาจจะไม่มีความหมายทางกายภาพหรือแสดงให้เห็นได้ว่าการขับเคลื่อนดังกล่าวจะสามารถทำให้เกิดขึ้นได้ การนำเสนอกลไกของการขับเคลื่อนแบบอัลคับเบียร์ หมายถึงความหนาแน่นของพลังงานที่มีค่าเชิงลบและดังนั้นจึงต้องมีการใช้สสารประหลาด (exotic matter), ดังนั้นถ้าสสารประหลาดที่มีคุณสมบัติที่ถูกต้องไม่มีอยู่จริงแล้วก็ไม่สามารถที่จะสร้างการขับเคลื่อนแบบนี้ขึ้นมาได้ อย่างไรก็ตาม, จากการเฝ้าติดตามอย่างใกล้ชิดจากเอกสารงานวิจัยฉบับดั้งเดิมของเขา ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ (จากข้อโต้แย้งที่พัฒนาขึ้นโดยนักฟิสิกส์ที่ได้มีการวิเคราะห์ทฤษฎีเกี่ยวกับรูหนอนทะลุได้) ว่า สูญญากาศแคสสิเมียร์ (Casimir vacuum) ระหว่างแผ่นเพลทคู่ขนานสองแผ่น สามารถตอบสนองต่อความต้องการพลังงานที่มีค่าเป็นลบสำหรับการขับเคลื่อนแบบอัลคับเบียร์ได้จริงหรือไม่  อีกเรื่องที่เป็นไปได้คือว่า แม้ว่าอัลคับเบียร์เมตริกจะมีความสอดคล้องกับสัมพัทธภาพทั่วไป, แต่สัมพัทธภาพทั่วไปก็ไม่ได้รวมเอากลศาสตร์ควอนตัมเข้าไว้ด้วย, และนักฟิสิกส์บางคนยังได้นำเสนอข้อโต้แย้งที่จะแสดงให้เห็นว่า ทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัมซึ่งรวมเอาสองทฤษฎีเข้าไว้ด้วยกันจะกำจัดการแก้ปัญหาที่อยู่ในสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งจะอนุญาตให้มีการเดินทางข้ามเวลาย้อนกลับไปในอดีตได้ (ดู การคาดคะเนการป้องกันของลำดับเหตุการณ์ (chronology protection conjecture)) ซึ่งการขับเคลื่อนแบบอัลคับเบียร์ก็เป็นหนึ่งในการแก้ปัญหานั้น

ประวัติ 

ในปี 1994, นักฟิสิกส์ชื่อ อัลคับเบียร์ (Alcubierre) เสนอวิธีการสำหรับการเปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตของพื้นที่ หรือ ปริภูมิโดยการสร้างคลื่นที่จะเป็นเหตุทำให้โครงสร้างของพื้นที่ หรือ ปริภูมิข้างหน้าของยานอวกาศจะเกิดการหดตัวและพื้นที่ หรือ ปริภูมิที่อยู่เบื้องหลังของยานจะเกิดการขยายตัว  ยานก็จะเกาะหรือขี่คลื่นชนิดนี้อยู่ภายในขอบเขตอาณาบริเวณของพื้นที่หรือปริภูมิที่มีลักษณะแบนราบ, ที่เรียกว่าฟองวาร์ป (warp bubble), และจะไม่เกิดการเคลื่อนที่ออกไปจากภายในอาณาบริเวณของฟองนี้ แต่จะถูกนำพาให้เกิดการเคลื่อนที่ไปตามอาณาบริเวณพื้นที่หรือปริภูมิของรอบ ๆ ตัวยานเองเพราะการกระทำของตัวขับเคลื่อนหรือไดรฟ์ชนิดนี้  คิดว่าน่าจะใช้พลังงานที่มีค่าเชิงลบมากจนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์อย่าง แฮโรลด์ ซันนี่ ไวท์ (Harold Sonny White)  ได้กล่าวว่า ปริมาณพลังงานที่ต้องการใช้จะลดลงหากมีการเปลี่ยนจากฟองวาร์ปเป็นวงแหวนวาร์ป (warp ring)

ดูเพิ่ม
Exact solutions in general relativity (for more on the sense in which the Alcubierre spacetime is a solution)
Spacecraft propulsion
Faster-than-light
Krasnikov tube
White-Juday Warp Field interferometer

หมายเหตุ

อ้างอิง

  Apparently a popular book by a science writer, on space travel in general.
 

Amoroso, Richard L. (2011) Orbiting the Moons of Pluto: Complex Solutions to the Einstein, Maxwell, Schrodinger & Dirac Equations, New Jersey: World Scientific Publishers; ISBN 978-981-4324-24-3, see Chap. 15, pp. 349–391, Holographic wormhole drive: Philosophical breakthrough in faster than light "Warp Drive" technology. (Amoroso claims to have solved problems of the Alcubierre metric such as need for large negative mass energy.)