¿Masa negativa y materia oscura en Alcubierre Drive?

Estoy escribiendo una novela de ciencia ficción, por lo tanto, estoy usando la idea del impulso de Alcubierre para viajes warp que involucra algo de handwavium pero tiene raíces en la física teórica (que es mi objetivo). Mientras miraba el diseño de la NASA para su hipotética nave warp:

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Noté los dos anillos (que supuse que serían para la compresión del espacio en el frente y la expansión del espacio en la parte posterior). Esto me hizo preguntarme sobre el requisito de masa negativa. Entiendo que usar masa negativa permitiría una repulsión, por lo tanto, permitiría la expansión en la parte posterior. Sin embargo, ¿por qué el anillo en el frente también necesitaría una masa negativa si comprime el espacio? ¿Tendría sentido teórico usar materia oscura en su lugar (sé que la materia oscura se llama oscura porque no sabemos exactamente qué es, pero sabemos que es una fuerte fuerza de atracción)? Si no, ¿por qué ambos anillos necesitan la masa negativa? Gracias por la ayuda y los pensamientos.

FWIW: Creo que la materia oscura se llama "oscura" porque no interactúa con la radiación EM y, por lo tanto, es "no luminosa", no porque ignoremos su verdadera naturaleza. (Somos , pero esa no es la razón detrás del nombre).
¿Por qué crees que ambos anillos necesitan masa negativa?
Solo por curiosidad, no veo enlaces... Me pregunto dónde miraste este "diseño de la NASA", preferiría una ilustración aquí, explicando los anillos. Cuando busco, encuentro este oneliner crítico nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/warp.html que se refiere a algunos sueños del futuro interestelar coffeeordie.com/alcubierre-white-warp-drive pero no hay concreto ( diseños basados ​​en la ciencia). La referencia Wiki en el tema de Alcubierre (2012) se refiere a una página inexistente. ¿Quizás me perdí algo?
... La NASA ha guardado silencio sobre el tema desde 2015. Es más fácil encontrar referencias a la NASA en sitios web de ciencia ficción. ¿Quizás te refieres a futurism.com? la página es de 2014, la NASA se presenta como fuente, se presentan varios diseños futurism.com/meet-nasas-newest-design-for-a-warp-drive-ship
El cálculo resulta implicar un anillo de densidad de energía negativa, ¡2 anillos se deben al modo de ahorro de energía, también conocido como presupuesto ajustado! Desafortunadamente, no me siento cómodo con las matemáticas; de lo contrario, obtendré la prueba en el papel de Alcubierre, jajaja; D
Ah, +1 bonita foto gracias a @Daron... aunque no es un diseño de la NASA, todos excepto la NASA pusieron esta imagen. Es posible que la NASA lo haya eliminado, consulte spaceanswers.com/space-exploration/… La NASA parece haber eliminado todo sobre Alcubiere en 2015.
@Goodies Suena como un movimiento inteligente de su parte.
@Daron, según la mayoría de las investigaciones teóricas que encontré, siempre afirmaron que la unidad necesitaría una masa negativa o un anillo de energía negativa. Para la repulsión eso tendría sentido, pero no estoy seguro de cómo eso ayudaría con la compresión frente a la nave.
@user6760 estos dos anillos... ¿no eran necesarios porque la deformación del espacio-tiempo frente a la nave tiene el gradiente opuesto? ¿Necesita 2 anillos, porque necesita ambas polaridades de campo para que funcione? (supongo: p) y en lo que respecta al presupuesto ... Me pregunto cuánto cuesta convertir la masa del planeta Saturno en energía, para poner a funcionar el impulsor de Alcumbierre (me encantan las preguntas FTL basadas en la ciencia jajaja)
@Goodies, ese también fue mi proceso de pensamiento desde la masa negativa como un efecto repulsivo, que parece ser lo opuesto a la compresión. Por lo tanto, tendría más sentido que el primer anillo tuviera un tipo de fuerza de atracción extrema y que la parte posterior usara la negativa. A menos que la masa negativa se comprima debido a que es más baja que el vacío, no estoy seguro de si es así como funciona (¿creo que así es como funciona el barco de The Orville?)
@HM No creo que necesite una masa negativa como objeto , necesita una masa negativa virtual que se proyecte (o enfoque) en un lugar determinado, por los generadores de campo de la unidad Alcubierre. Ver respuesta.
@HM Parece que nadie aquí puede pensar en una razón por la cual ambos anillos también necesitan masa negativa. Tiene más sentido que el de atrás sea negativo y el de adelante positivo.
@HM Lo último que escuché sobre la unidad de Alcubierre es "posible" en el sentido de que no contradice GR. es decir, si dios crea un universo con una burbuja de Alcubierre que ya se está moviendo a través de él, la burbuja seguirá funcionando sin más intervención. El jurado está deliberando sobre si es posible (a) detener tal burbuja o moverse entre el interior y el exterior o (b) crear una burbuja en primer lugar (incluso con materia negativa) sin violar GR de otras maneras.
@HM En el caso (a) es imposible, el impulso es más una curiosidad matemática que una forma de viajar, ya que el exterior y el interior de la burbuja son, a todos los efectos, universos separados y cualquier mención de la "posición" de uno dentro del otro es puramente semántico.

Respuestas (2)

Sé que la materia oscura se llama oscura porque no sabemos exactamente qué es, pero sabemos que es una fuerte fuerza de atracción.

El problema con la materia oscura es que no es una fuerza de atracción fuerte. Solo parece interactuar con el resto del universo a través de la fuerza nuclear débil (que es muy débil y de muy corto alcance) y a través de la gravedad (que es débil, pero de largo alcance).

Debido a esto, no existe una forma conveniente de acorralar una cantidad útil de materia oscura en un volumen razonable... no puede guardarla en un contenedor, porque pasará directamente a través de las paredes básicamente sin obstáculos, y no puede... No atraparlo en un campo electromagnético que realmente solo deja atracción gravitacional. Y si puede generar campos gravitatorios fuertes y agradables en un volumen compacto, ¡entonces en realidad no necesita la masa gravitatoria proporcionada por la materia oscura en primer lugar!

mirando el diseño de la NASA para su hipotética nave warp, noté los dos anillos

Este tipo de cosas son siempre impresiones de artistas, porque nadie tiene idea de cuál sería la naturaleza de un generador de campo warp. Trátelos como inspiración, no como pautas de ingeniería.

Ni siquiera está claro que la materia oscura interactúe a través de la fuerza nuclear débil. Quizás sólo a través de la gravedad.
@doneal24 existe alguna posibilidad de que detectemos partículas de materia oscura que interactúan débilmente, pero necesita detectores más sensibles de los que tenemos ahora. Sin embargo, no apostaría dinero a que se descubran nuevas partículas.
@StarfishPrime Me gustó el diseño como inspiración, ya que tiene sentido para mí porque hay dos anillos para la compresión y expansión de una unidad warp. Simplemente estoy atascado en el aspecto de la compresión ya que agito a mano un material que puede producir la masa negativa para la repulsión en la parte posterior y me preguntaba si necesitaría agitar a mano un material que tiene efectos similares a la materia oscura para la compresión ya que todo el los periódicos dijeron que solo necesitan una tonelada de masa o energía negativa. Espero que haya tenido sentido xD
@HM es difícil describir o imaginar realmente lo que está sucediendo en un campo warp en el espacio 3D, pero la implicación de al menos algunas de las cosas que he visto es que el unobtanium que viola la densidad de energía negativa es el único lo que realmente necesitas para una burbuja warp al estilo de Alcubierre. Lo organiza en una forma adecuada y distorsiona efectivamente el espacio al expandirlo y comprimirlo. No se requiere una fuente de gravedad adicional.

Ensillando sobre el espacio-tiempo

El anillo en la parte posterior empujará, el anillo en el frente tirará

El motor de Alcubierre se basa en la deformación del propio espacio-tiempo, creando un medio de propulsión hacia adelante al plegar (o deformar) el espacio-tiempo en una superficie de silla de montar alrededor de la nave, que se ve así (proyectada en 3d)

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Tenga en cuenta que el barco no está pegado a la superficie, como sería el caso en los modelos clásicos. La nave en realidad viaja en línea recta a través del espacio-tiempo, y la superficie doblada frente a la nave proporciona un atajo en largas distancias. La cantidad de FTL depende de la cantidad de espacio-tiempo "puenteado" por el movimiento de avance de la nave. Cuanto más empinados sean los gradientes, más espacio-tiempo será atajo y más rápido viajará tu nave.

Los anillos son de diferente polaridad.

Para crear un valle de espacio-tiempo frente a la nave, debe haber una "masa positiva", pero esa no es una masa física real, ni ninguna masa de objeto. Los anillos de la nave contienen generadores de campo que generan un campo gravitacional artificial, lo que hace que exista la superficie de la silla de montar en el espacio-tiempo. El barco "cae" en dirección hacia adelante.

La superficie del sillín no puede tener un solo lóbulo. En la parte trasera de la nave, tienes un generador similar que tiene polaridad opuesta: proyectará una masa negativa detrás de la nave, por lo que el gradiente (o la gravedad percibida) es negativo.

La superficie del sillín es enorme, puede abarcar años luz. Pero ese modo de operación solo es seguro en el espacio interestelar. En las primeras semanas de viaje, la superficie de la silla se expandirá gradualmente, manteniendo la parte central inclinada, acelerando de hecho el barco. En algún punto viajará FTL sobre el valle... cuando llega al otro lado se genera una nueva silla y se repite el procedimiento, hasta alcanzar el objetivo.

Cómo golpeas los frenos o cambias de dirección cuando usas una unidad de Alcubierre

La nave en realidad es empujada moviéndose a través del espacio-tiempo. Ese empuje termina cuando se forma una plataforma. La plataforma se verá de la siguiente manera:

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Mientras la nave esté "en" la plataforma, experimentará 0G y viajará con una sola velocidad. Puede desacelerar, debilitar las pendientes o cambiar de dirección. Durante el viaje, la forma de la silla permite cierto control de la velocidad, pero la nave no puede cambiar de dirección. Las dos ruedas hacen que la nave solo viaje en línea recta, durante FTL.

Cuidado con el escape: interferencia de ondas gravitacionales

Una pequeña nota que puedo dejar sobre esta antigua tecnología de deformación FTL: habrá efectos secundarios al usarla. Tu nave afectará el espacio por el que viaja. Mientras se expande, la superficie del sillín invocará ondas gravitacionales, que no son saludables para la vida, cuando se las somete a corta distancia. Por esa razón, no puede encender una unidad Alcubierre, en ningún lugar cerca de planetas habitados. Se recomienda una distancia de aproximadamente 80 AU, que es aproximadamente 2x la órbita de Plutón.

¿Masa negativa y materia oscura en Alcubierre Drive?
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