آیا می‌توان ماشینی ساخت که سریع‌تر از نور حرکت کند؟‌

بیشترین سرعت‌هایی که بشر توانسته دست پیدا کند از سرعت نور بسیار کمترند. فضاپیماهای آپولو برای این که به ماه برسند هنگام برخاستن از زمین چیزی حدود 40 هزار کیلومتر در ساعت سرعت داشتند. به هر حال همیشه رسیدن به سرعت نور یا فراتر از آن، غیر از این‌که موضوع کتاب‌ها و فیلم‌های علمی- تخیلی باشد، از آرزوهای واقعی بشر نیز بوده و هست. بتازگی اعلام شد سازمان فضایی ایالات متحده (ناسا)، آزمایش‌هایی در این خصوص انجام داده و ضمن نرسیدن به نتیجه مطلوب اعلام کرده هنوز موفقیتی در ساخت سامانه‌های پیشرانی که بتوانند به سرعتی فراتر از سرعت نور برسند به دست نیامده است.

سامانه‌های پیشران

موتورهای سوخت فسیلی و شیمیایی، موتورهای هیدروژنی و موتورهای یونی ازجمله پیشران‌هایی هستند که امروزه در وسیله‌های متحرک گوناگون مورد استفاده‌اند؛ از خودروها و موتورسیکلت‌ها گرفته تا موشک‌ها و فضاپیماهایی که در منظومه شمسی سفر می‌کنند. با وجود این، اگر دانشمندان بخواهند به سرعت نور برسند، باید سراغ شیوه‌های جدیدتر و نامتعارف بروند. سامانه پیشران محفظه تشدید (Resonant Cavity Thruster) یاموتور الکترومغناطیسی(EmDrive) یکی از همین روش‌هاست. در این شیوه از نوعی لامپ خلأ که امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه تولید می‌کند (مگنترون) استفاده می‌شود. این امواج به داخل محفظه تشدیدی فلزی و عایق‌بندی‌شده‌ای که به شکل مخروط باریک شونده است، فرستاده می‌شود. امواج ریز موج از قسمت بازتر محفظه وارد می‌شوند و در قسمت باریک‌تر آن به دام می‌افتند و با تشدیدکننده دی‌الکتریکی که در آنجا قرار داده شده اندرکنش می‌کنند. بنا به ادعای راجر شوویر (Roger Showyer) ابداع‌کننده بریتانیایی این سامانه محرک، این سازوکار، نیروی پیشرانی به سمت قسمت باریک محفظه مخروطی‌شکل اعمال می‌‌کند. از سال 2000 که شوویر به دنبال طرح این اندیشه، مرکزی نیز برای توسعه آن دایر کرد (مرکز تحقیقات پیشرانش فضاپیما) تاکنون تحقیق و بررسی در مورد این روش ادامه دارد. سازوکار پیشران محفظه تشدیدی مخالفان خود را نیز دارد؛ کسانی که می‌گویند به دلیل نقض اصل پایستگی انرژی (اصلی فیزیکی که بر اساس آن انرژی تولید نمی‌شود و از بین نمی‌رود بلکه از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود) و مشابه آن، اصل پایستگی اندازه حرکت، این روش پیشرانش قابل عملیاتی شدن نیست.

موتورهای یونی

بنا به اعلام ناسا، در حال حاضر سفرهای بین ستاره‌ای موضوع مورد بحث در این سازمان و آزمایشگاه‌های پیشرفته آن نیست. اما دانشمندان در حال کار روی روش‌‌های پیشرانش یونی هستند تا بتوانند از دستاوردهای آن در سفرهای فضایی دوری که دیگر استفاده از نیروی تابشی خورشید (انرژی خورشیدی) ممکن نیست، بهره ببرند. ناسا از نمونه‌های اولیه موتور یا پیشران یونی در مأموریت‌های اخیر خود مانند فضاپیمای سپیده‌دم (Dawn)استفاده کرده است. در این موتورها ذرات گاز با کسب انرژی اولیه به شکل یون (ذرات دارای بار الکتریکی) درمی‌آیند. نیروی دافعه بین ذرات باردار همنام (مانند یون‌های مثبت) در خروجی موتور یونی، سبب می‌شود موتور رو به جهت مخالف شتاب بگیرد. موتور یونی فضاپیمای سپیده‌دم، سرعت آن را تا 145 هزار کیلومتر بر ساعت می‌رساند. نکته بسیار مهم و قابل توجه در مورد این موتورها مصرف سوخت بسیار کمترشان (نسبت به موتورهای معمولی) است. در حالی که پیشران یونی 860 گرم گاز زنون مصرف می‌کند، برای تولید شتابی معادل در موتوری معمولی 10 تن سوخت لازم است. ناسا با جدیت تمام در حال پژوهش در مورد موتورهای یونی است. محققان ناسا در سال 2013 اعلام کردند برای آزمایش نمونه‌ای از موتورهای یونی، آن را 48 هزار ساعت یعنی پنج سال و نیم روشن نگه داشته بودند. این رکوردی بزرگ و دست‌نیافتنی محسوب می‌شود. این روش در واقع بعد از نهایی شدن، سریع‌ترین و اثرگذارترین سازوکار حرکتی تا امروز خواهد بود.

پیشران‌هایی با توانایی منحرف کردن فضا و زمان

وارپ درایو (Warp drive) که اگر بتوانیم آن را موتور پیچ و تابی، یعنی موتوری که با پیچ و تاب دادن به فضا و زمان پیش می‌رود نامگذاری کنیم، از دیگر شیوه‌های رسیدن به سرعت نور است. فضاپیمایی که موتور آن بتواند با چین و شکن دادن به ساختار فضا و زمان حرکت کند می‌تواند تا چند مرتبه بیشتر از سرعت نور نیز حرکت کند. این سازوکار برخلاف دیگر نظریه‌های مطرح شده در زمینه رسیدن به سرعت‌‌های بسیار بالا، سفر آنی و بلافاصله بین دو نقطه دوردست را ممکن نمی‌داند. در مقابل، زمان مشخصی را برای این سفر سریع در نظر می‌گیرند که قابل اندازه‌گیری است. محققان ناسا می‌گویند در سابقۀ علمی بشر نظریه‌هایی وجود داشته‌اند که ابتدا مضحک و پوچ به نظر می‌رسیدند، اما بعد از سال‌ها تلاش و تحقیق علمی به واقعیت تبدیل یا نزدیک شده‌اند. با این حال دست‌کم در آینده نزدیک، مفهوم موتورهایی که بتوانند سریع‌تر از نور حرکت کنند، بویژه موتور پیچ و تاب‌دهنده فضا و زمان، هنوز هم رویایی بیش نخواهد بود.با این‌که ناسا عدم دریافت نتیجه مناسب از انجام آزمایش‌های مبتنی بر فراتر رفتن از سرعت نور را به طور رسمی اعلام کرده، اما خودِ همین هم موضوع جذابی است: این که ناسا در این زمینه تحقیق و بررسی می‌کند و این بررسی نشان‌دهنده این است که ناسا امکان رسیدن به سرعت‌های بسیار بالا (حتی سرعت نور) را منتفی نمی‌داند.از زمانی که دیوار صوتی شکسته شد و بشر توانست از سدی بزرگ به نام سرعت صوت عبور کند، توجه همه بتدریج به این موضوع معطوف شد که آیا «دیوار نوری» را نیز می‌توان شکست؛ یا به بیان دیگر می‌توان از سد سرعت نور عبور کرد یا خیر. به نظر می‌رسد در حال حاضر و با استناد به دانسته‌های فعلی بشر، منتفی دانستن امکان سفر با سرعتی بیش از سرعت نور به واقعیت نزدیک‌تر است تا تائید آن.

‌جام‌جــم

حامد الطافی مهربانی