Prędkość warp

Ten artykuł od 2012-04 zawiera treści, przy których brakuje odnośników do źródeł. Należy dodać przypisy do treści niemających odnośników do źródeł. Dodanie listy źródeł bibliograficznych jest problematyczne, ponieważ nie wiadomo, które treści one uźródławiają. Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary) Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Prędkość warp lub prędkość warpowa – szybkość, z jaką porusza się statek kosmiczny używający fikcyjnego napędu warp, wymyślonego na potrzeby serialu Star Trek. Warp 1 to prędkość światła w próżni. Kolejne prędkości warp wzrastają w sposób nieliniowy.

Definicja

Prędkość warp to prędkość równa lub większa od prędkości światła w próżni, którą statki kosmiczne osiągają dzięki ruchowi bąbla czasoprzestrzeni w którym się znajdują, generowanego przez napęd warp.

Przyczyna wymyślenia

Napęd nadświetlny jest stałym motywem w twórczości science fiction, prawie zawsze tam, gdzie akcja toczy się w głębokim kosmosie. Oddalone o wiele lat świetlnych planety są podobne do wysp, a ich mieszkańców łączą zależności polityczne nierzadko podobne do tych, jakie można było zaobserwować w czasach wielkich odkryć: kolonizacja, federacje, wielkie imperia i wojny o zasoby naturalne. Bez mechanizmu szybkiego poruszania się między planetami tego typu fabuła byłaby niemożliwa do zrealizowania. Twórcy filmu zamiast korzystać z tzw. napędów nadprzestrzennych wykorzystali nową koncepcję omijającą ograniczenia Szczególnej Teorii Względności.

Technologia warp

Gene Roddenberry, projektując fikcyjny świat przedstawiony w Star Trek, współpracował z ekspertami z NASA i fizykami przy ustalaniu możliwości wynalazków przedstawionych w serialu. Owocem tego są częściowe wyjaśnienia budowy i zasad działania wielu elementów statków kosmicznych, czerpiące nierzadko z najnowszych teorii naukowych. Zwykle jednak są one w świetle dzisiejszej nauki nawet teoretycznie niemożliwe lub możliwe jedynie przy założeniu istnienia fikcyjnych zjawisk (np. istnienie podprzestrzeni) lub urządzeń (np. kompensator Heisenberga). W środowisku fanów Star Trek język, będący częstym elementem dialogów w serialu, nazywany jest technobełkotem (od ang. technobabble).

Napęd warp

Wynalazcą napędu warp był w świecie Star Trek doktor Zefram Cochrane. Pierwszy lot z prędkością warp odbył statek Phoenix w roku 2063 (według chronologii Star Trek). Epizod ten był centralnym wątkiem filmu Star Trek: First Contact.

Zdolność napędu do przekraczania prędkości światła w próżni jest tłumaczona w następujący sposób: statek generuje tzw. pole warp, czyli lokalne zakrzywienie czasoprzestrzeni. Przestrzeń zagęszcza się przed statkiem i rozciąga za nim, dzięki czemu statek pokonuje ogromne odległości, nie przekraczając prędkości światła w próżni. Można to porównać do deski surfingowej generującej swoją własną falę.

Takie zakrzywienie czasoprzestrzeni wymaga ogromnej energii. Sercem napędu warp jest tzw. rdzeń warp, w którym zachodzi kontrolowana reakcja antymaterii z materią, produkująca wysokoenergetyczną plazmę. Plazma ta jest następnie pompowana przez serię cewek warp zlokalizowanych w gondolach warp, w których mieści się mechanizm generujący pole warp.

Co ważne, prędkość warp 1 jest równa prędkości światła w próżni, ale warp 2 nie wynosi już dwukrotności tej prędkości, lecz 10-krotność. Dokładnie jest to opisanie w poniższej tabeli:

Wielokrotność prędkości warp	Wielokrotność prędkości światła w próżni	Prędkość
warp 1	1	0,3 mln km/s
warp 2	10	3 mln km/s
warp 3	39	11,7 mln km/s
warp 4	102	30,6 mln km/s
warp 5	214	64,2 mln km/s
warp 6	392	117,6 mln km/s
warp 7	656	196,8 mln km/s
warp 8	1024	372 mln km/s
warp 9	1516	454,8 mln km/s
warp 10	${\displaystyle \infty }$	${\displaystyle \infty }$

Współczynnik warp

W oryginalnej serii Star Trek współczynnik warp (Warp Factor, WF) był wyznaczany według następującego wzoru:

${\displaystyle {\mathcal {WF}}={\sqrt[{3}]{\frac {v}{c}}}=\left({\frac {v}{c}}\right)^{\frac {1}{3}},}$

gdzie ${\displaystyle v}$ to prędkość sygnału lub statku, c ≈ 300 000 km/s  (prędkość światła w próżni)

Z prędkością warp 1 statek porusza się z prędkością światła w próżni c; z prędkością warp 6 przekracza ją 216 razy.

Na potrzeby kolejnych seriali z cyklu Star Trek (w roku 2312, według chronologii serialu) powyższy wzór został zmieniony na następujący:

${\displaystyle {\mathcal {WF}}={\sqrt[{10}]{\left({\frac {v}{c}}\right)^{3}}}=\left({\frac {v}{c}}\right)^{\frac {3}{10}}}$

W tej skali warp 1 to nadal c (tak jak poprzednio), natomiast warp 6 wynosi w przybliżeniu 392·c.

Prędkość warp 10 jest w Star Trek „ostatecznym limitem” (ang. threshold lub trans-warp) – nieosiągalną, nieskończoną prędkością. Przyjmuje się, że statek znajduje się wtedy w każdym miejscu wszechświata.

Pierwsze przekroczenie warp 10 nastąpiło w 22 odcinku drugiego sezonu serialu Star Trek: Original series, kiedy to w wyniku modyfikacji zrobionych przez Kelvinów, którzy przejęli statek Enterprise, żeby wrócić do swojej galaktyki, osiągnął prędkość warp 11 (jego maksymalna prędkość to warp 9,8) i przekroczył barierę energetyczną otaczającą Drogę Mleczną i znalazł się poza naszą galaktyką.

Kolejna informacja dotycząca możliwości przekroczenia prędkości warp 10 pochodzi z serialu Star Trek: Voyager, z odcinka 31 (sezon 2, odcinek 15) zatytułowanego „Threshold”^[1]. Udało się tego dokonać przy pomocy małego wahadłowca (sam Voyager nigdy nie poruszał się z taką prędkością). Jednakże konsekwencje tego wyczynu (przyspieszenie naturalnej ewolucji ludzkiej z milionów lat do 24 godzin – w wyniku czego pilotujący wahadłowiec Tom Paris zmienił się w wielką jaszczurkę) spowodowały zarzucenie jakichkolwiek dalszych prób.

Przy okazji – twórcy serialu Star Trek: Voyager sugerują w tym odcinku, że lot z prędkością warp 10 odbył się po raz pierwszy w historii Federacji i ludzkości – co stoi w sprzeczności z informacjami podanymi w poprzednim akapicie.

Kolejne nawiązanie do prędkości trans-warp można odnaleźć w odcinku 108 serialu Star Trek: Voyager (sezon 5, odcinek 15) zatytułowanym „Dark Frontier. Part 1”^[2]. W odcinku tym załoga statku Voyager NCC-74656 podejmuje próbę infiltracji sfery Borg uszkodzonej przez burzę jonową, aby wykraść z niego cewkę trans-warp, zintegrować ją z własnym napędem warp Voyagera i przyspieszyć swój powrót do Kwadrantu Alfa.

W ostatnim odcinku Star Trek: Następne Pokolenie użycie frazy warp 13 tłumaczy się najczęściej przedefiniowaniem skali warp.

Zgodność z nauką

Ogólna teoria względności zakłada, że każdy obiekt obdarzony masą zakrzywia przestrzeń wokół siebie; żeby napęd typu warp mógł istnieć konieczne jest otrzymanie ujemnego zakrzywienia czasoprzestrzeni, związanego z ujemną masą i odpychaniem grawitacyjnym. Spekuluje się, że takie właściwości miałaby tzw. egzotyczna materia i trzeba by nią dysponować uruchamiając napęd typu warp.

Dyskusję na temat możliwości konstrukcji napędu warp przeprowadził fizyk i popularyzator nauki Lawrence M. Krauss w książce Fizyka podróży międzygwiezdnych (The physics of Star Trek)^[3]. Stwierdza on, że nie można wprawdzie pokonać prędkości światła w próżni, ale przestrzeń może robić co jej się podoba. Ideę napędu opartego na koncepcji warp zaproponował Miguel Alcubierre, który swoje przemyślenia zamieścił w piśmie Classical and Quantum Gravity. Zasugerował następujący system: statek na orbitę dotarłby za pomocą zwykłych silników rakietowych, a po pewnym czasie włączyłoby się coś, co Alcubierre nazwał „bąblem czasoprzestrzennym”. Czasoprzestrzeń kurczyła by się przed statkiem i rozszerzałaby się za nim. W ten sposób wehikuł bezpiecznie doleciałby w wyznaczone miejsce, gdzie „bąbel” zostanie wyłączony.

Badania NASA

Możliwość wcielenia napędu warp w życie (napęd Alcubierre’a) została zaproponowana przez Miguela Alcubierre’a w 1994 roku^[4].

W NASA, w latach 1996–2002 prowadzono badania koncepcyjne nad tego rodzaju napędem. Badania sprowadziły się do przeglądu istniejącej literatury naukowej i rozważań teoretycznych, przeprowadzonych przez zespół pod kierunkiem Marca G. Millisa z John H. Glenn Research Center at Lewis Field. Badania te zostały podsumowane w roku 2006^[5]. Finansowanie tych badań zostało ostatecznie zakończone 1 października 2008 r. Prace nigdy nie wyszły poza etap teoretyczno-koncepcyjny^[6].

Przypisy