Velocidad de la luz y unidades warp en relatividad general

El paseo de Alcubierre es como una escalera mecánica. El espacio se expande detrás de la nave, y esto es como las escaleras móviles que salen del piso detrás de ti, mientras que el espacio se contrae frente a la nave, como las escaleras móviles que desaparecen en el piso frente a ti. Esta no es, sin embargo, una descripción del proceso de Alcubierre real.

Vivimos en el espacio de De Sitter, caracterizado por una energía de vacío positiva que impulsa la expansión del universo. La energía negativa del vacío es característica del espacio anti-de Sitter, que no está en nuestro universo, que yo sepa, aunque Alcubierre argumentó que el efecto Casimir ( http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Quantum /casimir.html ) debido a las fluctuaciones del campo electromagnético en el vacío cuántico podría ser una fuente de energía negativa.

Como el efecto Casimir es un fenómeno cuántico, y como la relatividad general no incorpora efectos cuánticos, el desarrollo de una teoría viable de la gravedad cuántica puede hacer que el impulso de Alcubierre sea más probable.

Como la ola de Alcubierre es una fluctuación del espacio-tiempo, los pasajeros de la ola no se moverían a través del espacio y el tiempo en su vecindad local. No habría efectos de inercia a menos que los ciclistas se movieran dentro de la burbuja. Debido a esto, no habría conflicto con la relatividad general.

Los cálculos de la cantidad de energía negativa requerida van desde más masa que la que existe en todo el universo observable (cálculo original de Alcubier), hasta tres masas solares, hasta la masa de Júpiter y hasta ~700 kg. Otra posible dificultad es que los pasajeros en la burbuja no puedan enviar señales al espacio deformado frente a la burbuja, lo que quizás imposibilite el control de la velocidad y la dirección. ¿Cuáles serían las coordenadas por las que se navegaría en el "hiperespacio"?

Otro problema más es la interacción de los fenómenos clásicos con el impulso warp cuando se enciende y se apaga, lo que podría ser fatal. La radiación de Hawking podría proporcionar condiciones termodinámicas extremas ( http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.79.124017 ).

El artículo de Wikipedia parece un buen recurso, pero esta puede ser una introducción más legible: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110015936.pdf . Además, este documento investiga algunas áreas auxiliares de interés utilizando la métrica de Alcubierre: http://www.earthtech.org/publications/davis_STAIF_conference_2.pdf .

¿Exactamente a qué se refiere aquí como "más rápido que la luz"? 

Por más rápido que la luz significa que si pones un haz de luz a tu izquierda y a tu derecha y despegas la pelota como los corredores que corren hacia una línea de meta, llegarás primero a la línea de meta.

¿Y cómo funciona esto? ¿Estás agrupando un puñetazo de materia exótica en la parte delantera/trasera y eso dobla el espacio-tiempo?

Hay diferentes unidades warps, una de ellas comprime el espacio frente a ti pero lo presiona como un panqueque para que el volumen no cambie, otros literalmente contraen el espacio frente a ti. Y sí, lo harás, será un asunto exótico porque el espacio-tiempo normalmente no lo hace por sí solo.

¿De qué tipo de niveles de energía estamos hablando aquí?

Depende de lo grande que quieras que sea, el problema es la densidad de energía. Imagina la mayor densidad que hayas visto. Ahora imagina algo más grande. Ahora imagina algo aún más grande, una densidad infinita, ahora imagina algo aún más grande, una densidad de energía negativa.

Y no olvide que un tipo particular de densidad de energía se mueve de acuerdo con sus propias ecuaciones, por lo que es posible que deba organizarlo con anticipación para que aparezca en el lugar que desea en el momento que desea.

¿Podemos incluso producir tal poder necesario para doblar tanto el espacio-tiempo hoy, con la tecnología actual?

Si trataste de usar, por ejemplo, las densidades de energía de Casmir, entonces las densidades de energía negativa aumentan cuanto más juntas están las placas, así que tal vez podrías hacer una muy pequeña que no vaya muy lejos ya que las placas están muy juntas. No pensé que nadie quisiera eso, así que no conozco a nadie que intente construir uno.

¿Son los demás productos (escape/residuos) y cómo se manejan?

Cuando se escribió la métrica, fue simplemente del estilo de "¿y si hubiera un espacio-tiempo como este, cómo sería la métrica y, por lo tanto, la energía de estrés?". Pero la realidad es que la tensión-energía de formas conocidas de materia tiene sus propias ecuaciones de evolución, el polvo se mueve en geodésicas, los gases siguen gradientes de presión, las partículas cargadas son empujadas por campos electromagnéticos, etc. de estas formas de materia se mueven de la manera correcta porque de todos modos no funcionarían.

Si tiene alguna densidad de energía negativa, puede preguntar cómo hacer que se mueva. Por ejemplo, la energía de Casmir tiene que tener más densidad de energía positiva en las placas que densidad de energía negativa entre las placas, así que si quieres que se mueva rápido, tienes que hacer que esas placas se muevan rápido y si tratas de acelerar las placas, entonces el La física es diferente.

El punto es que se necesita una entrada constante de energía para que un cohete tradicional se acelere. ¿Cómo se proporciona esta energía en un impulso warp y en qué forma? 

Si tiene una carga útil que no es exótica y también está transportando materia exótica, no es obvio que necesite combustible ya que, por lo que sabemos, está recibiendo cantidades iguales de energía positiva y negativa y tal vez lo mismo para el impulso.

El verdadero problema es que el espacio no está vacío y esto se interpondrá en tu camino. Tan mal que tal vez no puedas ir FTL incluso con materia exótica. Y esto no es solo basura espacial, incluso el vacío cuántico podría ser un problema. Y la unidad original no podía girar y no arrancaba ni disminuía la velocidad, por lo que incluso si la unidad original fuera posible, si no puede iniciar, podría ser un problema.

Entonces, ¿cuánto campo para empezar o dirigir? la unidad original no tenía dirección ni arranque ni desaceleración. Tal vez eso no se pueda hacer.

¿Tiene que poner constantemente más energía para mantener la curvatura, o puede simplemente "navegar a lo largo" de la burbuja?

La parte en el medio definitivamente solo cruza, podrían estar en reposo desde su propio punto de vista. Pero la materia exótica tiene que seguir sus propias leyes que dependen del tipo particular de materia exótica.

Si se enviara un haz de luz a lo largo del motor warp, ¿cuál llegaría primero según lo medido por los observadores en la Tierra, en el motor warp y en el destino?

El impulso warp llega primero, suponiendo que estén lo suficientemente lejos entre sí para no afectarse entre sí.