Die Alcubierre Drive (oder metrischer Alcubierre sieh: Metrischer Tensor) ist eine spekulative auf einer gültigen Lösung der Feldgleichungen von Einstein gestützte Idee, wie vorgeschlagen, durch Miguel Alcubierre, durch den ein Raumfahrzeug zu Geschwindigkeiten beschleunigt werden könnte, die größer sind als die Geschwindigkeit des Lichtes, um das Ziel des interstellaren Flugs zu erreichen.

Geschichte

1994 hat Alcubierre eine Weise vorgeschlagen, die Geometrie des Raums zu ändern, indem er eine Welle geschaffen hat, die den Stoff des Raums vor einem Raumfahrzeug veranlassen würde sich zusammenzuziehen und der Raum dahinter, um sich auszubreiten. Das Schiff würde dann diese Welle innerhalb eines Gebiets des flachen Raums reiten, der als eine Verziehen-Luftblase bekannt ist, und würde sich innerhalb dieser Luftblase nicht bewegen, aber stattdessen vorwärts getragen werden, weil sich das Gebiet selbst demzufolge der Handlungen des Laufwerkes bewegt. Wenn das so ist, würden herkömmliche relativistische Effekten wie Zeitausdehnung in der Weise nicht gelten, wie sie im Fall von einem Schiff würden, das sich an einer sehr großen Geschwindigkeit durch die flache Raum-Zeit hinsichtlich anderer Gegenstände bewegt. Diese Methode des Antriebs würde Gegenstände in die Bewegung mit Geschwindigkeiten schneller nicht einschließen als Licht in Bezug auf den Inhalt der Verziehen-Luftblase; d. h. ein leichter Balken innerhalb der Verziehen-Luftblase würde sich noch immer schneller bewegen als das Schiff. So widerspricht die mathematische Formulierung des metrischen Alcubierres dem herkömmlichen Anspruch nicht, dass die Gesetze der Relativität keinem als Licht langsameren Gegenstand erlauben, sich zu als Licht schnelleren Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Die Alcubierre Drive bleibt jedoch ein hypothetisches Konzept mit anscheinend unüberwindlichen Problemen: Der Betrag der erforderlichen Energie ist nicht erhältlich groß, es gibt keine Methode, eine Verziehen-Luftblase in einem Gebiet zu schaffen, das ein nicht bereits enthält, und es keine Methode gibt, sich von der Verziehen-Luftblase zu bewegen, die einmal einen angenommenen Bestimmungsort erreicht hat.

Metrischer Alcubierre

Das Alcubierre metrische definiert die Verziehen-Laufwerk-Raum-Zeit. Das ist eine Sammelleitung von Lorentzian, die, wenn interpretiert, im Zusammenhang der allgemeinen Relativität, einer Verziehen-Luftblase erlaubt, in der vorher flachen Raum-Zeit zu erscheinen und an effektiv superluminal Geschwindigkeit abzufahren. Einwohner der Luftblase fühlen keine Trägheitseffekten. Der Gegenstand (E) innerhalb der Luftblase bewegt sich (lokal) schneller nicht als Licht, statt dessen bewegt sich der Raum um sie, so dass der Gegenstand (E) seinen Bestimmungsort schneller erreicht, als Licht im normalen Raum würde.

Alcubierre hat eine spezifische Form für die Funktion f gewählt, aber andere Wahlen geben eine einfachere Raum-Zeit, die die gewünschten "Verziehen Laufwerk" Effekten klarer und einfach ausstellt.

Mathematik der Alcubierre Drive

Mit dem ADM Formalismus der allgemeinen Relativität wird die Raum-Zeit durch eine Blattbildung von raumähnlichen Hyperoberflächen der unveränderlichen Koordinatenzeit t beschrieben. Die allgemeine Form des innerhalb des Zusammenhangs dieses Formalismus beschriebenen metrischen ist:

:

wo

: ist die Versehen-Funktion, die den Zwischenraum der richtigen Zeit zwischen nahe gelegenen Hyperoberflächen, gibt

: ist der Verschiebungsvektor, der die Raumkoordinatensysteme auf verschiedenen Hyperoberflächen verbindet

: ist ein positiver bestimmter metrischer auf jeder der Hyperoberflächen.

Die besondere Form, die Alcubierre studiert hat, wird definiert durch:

::::wo::

und

:

mit und willkürliche Rahmen. Die spezifische Form von Alcubierre des metrischen kann so geschrieben werden;

:

Mit dieser besonderen Form des metrischen kann es gezeigt werden, dass die Energiedichte, die von Beobachtern gemessen ist, deren 4-Geschwindigkeiten-zu den Hyperoberflächen normal ist, durch gegeben wird

:

wo die Determinante des metrischen Tensor ist.

So, weil die Energiedichte negativ ist, braucht man exotische Sache, um schneller zu reisen, als die Geschwindigkeit des Lichtes. Die Existenz der exotischen Sache wird nicht theoretisch ausgeschlossen; jedoch, wie man denkt, sind das Erzeugen genug exotischer Sache und das Unterstützen davon, um Leistungen wie als Licht schnelleres Reisen durchzuführen (und auch offen der 'Hals' eines Wurmloches zu halten), unpraktisch. Niedrig hat behauptet, dass innerhalb des Zusammenhangs der allgemeinen Relativität es unmöglich ist, einen Verziehen-Laufwerk ohne exotische Sache zu bauen. Es wird allgemein geglaubt, dass eine konsequente Theorie des Quant-Ernstes solche Probleme ein für allemal auflösen wird.

Physik der Alcubierre Drive

Für diejenigen, die mit den Effekten der speziellen Relativität, wie Zusammenziehung von Lorentz und Zeitausdehnung vertraut sind, hat der metrische Alcubierre einige anscheinend eigenartige Aspekte. Insbesondere Alcubierre hat gezeigt, dass, selbst wenn sich das Schiff beschleunigt, es auf einem geodätischen freien Fall reist. Mit anderen Worten ist ein Schiff mit dem Verziehen, um sich zu beschleunigen und sich zu verlangsamen, immer im freien Fall, und die Mannschaft würde keine accelerational G-Kräfte erfahren. Enorme Gezeitenkräfte würden in der Nähe von den Rändern des Flach-Raumvolumens wegen der großen Raumkrümmung dort da sein, aber durch die passende Spezifizierung des metrischen würden diese sehr klein innerhalb des durch das Schiff besetzten Volumens gemacht.

Der ursprüngliche Verziehen-Laufwerk metrische und einfache Varianten davon, haben Sie zufällig die ADM-Form, die häufig im Besprechen der Anfangswert-Formulierung der allgemeinen Relativität verwendet wird. Das kann die weit verbreitete falsche Auffassung erklären, dass diese Raum-Zeit eine Lösung der Feldgleichung der allgemeinen Relativität ist. Die Metrik in der ADM-Form wird an eine bestimmte Familie von Trägheitsbeobachtern angepasst, aber diese Beobachter sind von anderen solchen Familien nicht wirklich physisch bemerkenswert. Alcubierre hat seine "Verziehen-Luftblase" in Bezug auf eine Zusammenziehung "des Raums" vor der Luftblase und einer Vergrößerung hinten interpretiert. Aber diese Interpretation könnte irreführend sein, seit der Zusammenziehung und Vergrößerung bezieht sich wirklich auf die Verhältnisbewegung von nahe gelegenen Mitgliedern der Familie von ADM Beobachtern.

In der allgemeinen Relativität, eine gibt häufig zuerst einen plausiblen Vertrieb der Sache und Energie an, und findet dann die Geometrie der damit vereinigten Raum-Zeit; aber es ist auch möglich, die Feldgleichungen von Einstein in der anderen Richtung zu führen, zuerst einen metrischen angebend und dann den Energieschwung-Tensor vereinigt damit findend, und das ist, was Alcubierre im Gebäude seines metrischen getan hat. Diese Praxis bedeutet, dass die Lösung verschiedene Energiebedingungen verletzen und exotische Sache verlangen kann. Das Bedürfnis nach der exotischen Sache führt zu Fragen darüber, ob es wirklich möglich ist, eine Weise zu finden, die Sache in einer anfänglichen Raum-Zeit zu verteilen, die an einer "Verziehen-Luftblase" auf solche Art und Weise Mangel hat, dass die Luftblase in einer späteren Zeit geschaffen wird. Und doch besteht ein anderes Problem darin, dass, gemäß Serguei Krasnikov, es unmöglich sein würde, die Luftblase zu erzeugen, ohne im Stande zu sein, die exotische Sache zu zwingen, sich mit lokal FTL Geschwindigkeiten zu bewegen, die die Existenz von tachyons verlangen würden. Einige Methoden sind angedeutet worden, der das Problem der tachyonic Bewegung vermeiden würde, aber wahrscheinlich eine nackte Eigenartigkeit an der Front der Luftblase erzeugen würde.

Schwierigkeiten

Bedeutende Probleme mit der metrischen von dieser Form stammen von der Tatsache, dass der ganze bekannte Verziehen-Laufwerk spacetimes verschiedene Energiebedingungen verletzt. Es ist wahr, dass bestimmte experimentell nachgeprüfte Quant-Phänomene, wie die Wirkung von Casimir, wenn beschrieben, im Zusammenhang der Quant-Feldtheorien, zu Betonungsenergie-Tensor führen, der auch die Energiebedingungen wie negative Massenenergie verletzt, und so man hoffen kann, dass Alcubierre-Typ-Verziehen-Laufwerke durch das kluge Technikausnutzen solcher Quant-Effekten physisch begriffen werden können. Jedoch, wenn bestimmte Quant-Ungleichheit, die von Ford und Römer vermutet ist, hält, dann können die Energievoraussetzungen für einige Verziehen-Laufwerke z.B absurd riesig sein die von-10 Grammen gleichwertige Energie könnte erforderlich sein, ein kleines Raumschiff über die Milchstraße-Milchstraße zu transportieren. Das ist Größenordnungen, die größer sind als die geschätzte Masse des Weltalls. Gegenargumente zu diesen offenbaren Problemen sind auch angeboten worden.

Chris Van Den Broeck 1999 hat versucht, die potenziellen Probleme zu richten. Indem er die 3+1 dimensionale Fläche der 'Luftblase' zusammengezogen hat, die durch den Laufwerk wird transportiert, während er, zur gleichen Zeit das 3 dimensionale Volumen enthalten innen ausgebreitet hat, Van Den Broeck ist im Stande gewesen abzunehmen die Gesamtenergie musste kleine Atome zu weniger als 3 Sonnenmassen transportieren. Später, indem er den metrischen Van Den Broeck ein bisschen modifiziert hat, hat Krasnikov die notwendige Summe der negativen Energie zu einigen Milligrammen reduziert.

Krasnikov hat vorgeschlagen, dass, wenn tachyonic Sache nicht gefunden oder verwendet werden kann, dann könnte eine Lösung sein Vorkehrungen zu treffen, dass Massen entlang dem Pfad des Behälters auf solche Art und Weise in Gang gesetzt wurden, dass das erforderliche Feld erzeugt wurde. Aber in diesem Fall ist der Behälter der Alcubierre Drive nicht im Stande zu gehen, um die Milchstraße nach Wunsch sausend. Es ist nur im Stande, Wege zu reisen, die, wie eine Gleise, zuerst mit der notwendigen Infrastruktur ausgestattet worden sind. Der Pilot innerhalb der Luftblase wird mit seinen Wänden kausal getrennt und kann keine Handlung außerhalb der Luftblase ausführen. So, weil der Pilot Infrastruktur vor der Luftblase nicht legen kann, während "unterwegs" die Luftblase für die erste Reise nach einem entfernten Stern nicht verwendet werden kann. Mit anderen Worten, um Vega zu reisen (der 25 Lichtjahre von der Erde ist) muss ein erster alles einordnen, so dass die Luftblase, die sich zu Vega mit einer superluminal Geschwindigkeit bewegt, erscheinen würde und diese Maßnahmen immer mehr als 25 Jahre nehmen werden.

Coule hat behauptet, dass Schemas wie von Alcubierre vorgeschlagenes dasjenige unausführbar sind, als Sache gelegt en route des beabsichtigten Pfads eines Handwerks mit der superluminal Geschwindigkeit gelegt werden muss. So, gemäß Coule, ist die Alcubierre Drive erforderlich, um die Alcubierre Drive zu bauen. Seit niemandem sind bewiesen worden, bereits dann zu bestehen, der Laufwerk ist unmöglich zu bauen, selbst wenn das metrische physisch bedeutungsvoll ist. Coule behauptet, dass ein analoger Einwand für jede vorgeschlagene Methode gelten wird, die Alcubierre Drive zu bauen.

Ein Vortrag von José Natário hat 2002 diskutiert veröffentlicht, dass es für das Schiff unmöglich sein würde, Signale zur Vorderseite der Luftblase zu senden, bedeutend, dass Besatzungsmitglieder nicht kontrollieren, steuern oder das Schiff aufhören konnten.

Ein neuerer Vortrag von Carlos Barceló, Stefano Finazzi und Stefano Liberati macht von der Quant-Theorie Gebrauch zu behaupten, dass die Alcubierre Drive an FTL Geschwindigkeiten unmöglich ist; größtenteils wegen äußerst hoher verursachter Temperaturen durch die Falknerei der Radiation, die irgendetwas innerhalb der Luftblase an superluminal Geschwindigkeiten zerstört und zu Instabilität der Luftblase selbst führt. Diese Probleme entstehen nicht, wenn die Luftblase-Geschwindigkeit subluminal behalten wird, aber es ist noch notwendig, exotische Sache für den Laufwerk zur Verfügung zu stellen, um zu arbeiten.

Mehr Schwierigkeiten erscheinen in Rücksichten im Wert von der exotischen für solch einen Antrieb erforderlichen Sache. Gemäß dem Pfennig und Allen Everett von Büscheln muss eine Verziehen-Luftblase, die in Leicht-Gang-10mal reist, eine Wanddicke von nicht mehr als 10 Metern haben. Das ist nur ein bisschen länger als die Länge von Planck, 10. Eine Luftblase, die makroskopisch groß genug ist, um ein Schiff 200 Meter darüber einzuschließen, würde eine Summe der exotischen Sache verlangen, die 10 Milliarden Male der Masse des erkennbaren Weltalls gleich ist. Das Belasten der exotischen Sache zu einem äußerst dünnen Band von 10 Metern wird unpraktisch betrachtet. Ähnliche Einschränkungen gelten für die superluminal U-Bahn von Krasnikov. Eine Modifizierung des Modells von Alcubierre wurde kürzlich von Chris van den Broeck von der katholischen Universität von Louvain in Belgien gebaut. Es verlangt viel weniger exotische Sache, aber legt das Schiff in eine gekrümmte Raum-Zeit-"Flasche", deren Hals ungefähr 10 Meter ist. So genannte kosmische Schnuren, hat in einigen kosmologischen Theorien Hypothese aufgestellt, schließen Sie sehr große Energiedichten in lange, schmale Linien ein. Aber alle bekannten physisch angemessenen Modelle der kosmischen Schnur haben positiv (positive Raum-Zeit-Verwerfen-Effekten) Energiedichten. Diese Ergebnisse scheinen, es ziemlich kaum zu machen, dass man Verziehen-Laufwerke von Alcubierre mit der exotischen durch Quant-Effekten erzeugten Sache bauen konnte.

Die Alcubierre Drive und Sciencefiction

Als Licht schnelleres Reisen wird häufig in der Sciencefiction verwendet, um ein großes Angebot an imaginären Antrieb-Methoden anzuzeigen, von denen die meisten nichts haben, um mit der Alcubierre Drive oder jeder anderen physischen Theorie zu tun. Einige Sciencefictionsarbeiten, besonders des 'harten' Genres, haben von der Theorie von Alcubierre wie die neuartige Arche von Stephen Baxter ausführlich Gebrauch gemacht.

Die Theorie der Alcubierre Drive wird als ein möglicher Grund für Ereignisse vorgeschlagen, die im grafischen neuartigen "Orbiter" von Warren Ellis und Colleen Doran vorkommen.

Der Ian Douglas "" Transportunternehmen-Sternreihe verwendet exklusiv die Alcubierre Drive als die Hauptweise des interstellaren Reisens.

Außerdem im neuartigen Licht von M John Harrison der Charakter behauptet Ed Chianese, während er versucht, einen Job mit dem Zirkus von Pathet Lao zu bekommen, dass er "Navigator auf Schiffen von Alcubierre geritten hat."

Siehe auch

• Genaue Lösungen in der allgemeinen Relativität (für mehr auf dem Sinn, in dem die Raum-Zeit von Alcubierre eine Lösung ist).

Raumfahrzeugantrieb

• Als Licht schneller
• Tube von Krasnikov

Referenzen

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:* Anscheinend ein populäres Buch von einem Wissenschaftsschriftsteller, auf der Raumfahrt im Allgemeinen.

:*T. S. Taylor, T. C. Powell, "Aktueller Status der Metrischen Technik mit Implikationen für die Warp Drive," AIAA-2003-4991 39. AIAA/ASME/SAE/ASEE-Gelenk-Antrieb-Konferenz und Ausstellungsstück, Huntsville, Alabama, am 20-23 Juli 2003

:*H. E. Puthoff, "verziehen SETI, die Beschränkung der Geschwindigkeit des Lichtes und Alcubierre Laufwerk: eine Integrierungsübersicht," Physik-Aufsätze 9, 156-158 (1996).

:*Amoroso, Richard L. (2011) das Umkreisen der Monde des Pluto: Komplizierte Lösungen von Einstein, Maxwell, Schrodinger & Dirac Equations, New Jersey: Wissenschaftliche Weltherausgeber; internationale Standardbuchnummer 978-981-4324-24-3, sieh Jungen. 15, Seiten 349-391, Holografischer Wurmloch-Laufwerk: Philosophischer Durchbruch in der FTL Technologie 'der Warp Drive'. (Amoroso behauptet, Probleme von Alcubierre metrisch wie Bedürfnis nach der großen negativen Massenenergie behoben zu haben.)

Links

• Der Verziehen-Laufwerk: hyperschnelles Reisen innerhalb der allgemeinen Relativität - das ursprüngliche Papier von Alcubierre (PDF Datei)
• Probleme mit der Warp Drive untersucht - (PDF Datei)
• Die Seite von Marcelo B. Ribeiro auf der Theorie der Warp Drive
• Eine kurze Videobüroklammer der hypothetischen Effekten des Verziehen-Laufwerkes.
• Die (Im) Möglichkeit der Warp Drive (Van Den Broeck)
• Reduzierte Energievoraussetzungen für die Warp Drive (Loup, Waite)
• Raum-Zeit der Warp Drive (González-Díaz)
• Die Alcubierre Warp Drive: Auf der Sache der Sache (McMonigal, Lewis, O'Byrne) - (PDF Datei)
• Es beschreibt das Konzept in Laymans-Begriffen