Można powiedzieć, że właśnie o to chodzi Obraz grawitacji Izaaka Newtona robi – podając związek między masą obiektu a wywieraną przez niego siłą grawitacji. I miałbyś rację. Jednak koncepcja krzywizny czasoprzestrzeni daje początek znacznie bogatszemu zakresowi zjawisk niż zwykła siła. Umożliwia powstanie pewnego rodzaju odpychającej grawitacji, która napędza nasz wszechświat do rozszerzania się, powoduje dylatację czasu wokół masywnych obiektów i fal grawitacyjnych w czasoprzestrzeni oraz – przynajmniej w teorii – umożliwia napędy warp.
Alcubierre podszedł do swojego problemu w zupełnie odwrotny sposób niż zwykle. Wiedział, jakiego rodzaju krzywizny czasoprzestrzeni chce. Był to taki, w którym obiekt mógł surfować po obszarze zakrzywionej czasoprzestrzeni. Pracował więc wstecz, aby określić rodzaj konfiguracji materii potrzebnej do stworzenia tego. Nie było to naturalne rozwiązanie równań, ale raczej coś „szytego na zamówienie”. Nie było to jednak dokładnie to, co by zamówił. Stwierdził, że jest mu potrzebny egzotyczna materiacoś o ujemnej gęstości energii, aby wypaczać przestrzeń we właściwy sposób.
Fizycy na ogół patrzą na rozwiązania materii egzotycznej ze sceptycyzmem i słusznie. Chociaż matematycznie można opisać materiał o energii ujemnej, prawie wszystko, co znamy, wydaje się mieć energię dodatnią. Jednak w fizyce kwantowej zaobserwowaliśmy, że mogą wystąpić drobne, tymczasowe naruszenia dodatniości energetycznej, dlatego też „brak energii ujemnej” nie może być absolutnym, podstawowym prawem.
Od napędów warp do fal
Biorąc pod uwagę model czasoprzestrzeni napędu warp autorstwa Alcubierre’a, możemy zacząć odpowiadać na nasze pierwotne pytanie: jak wyglądałby wysyłany z niego sygnał?
Jednym z kamieni węgielnych współczesnych obserwacji fal grawitacyjnych i jednym z jej największych osiągnięć jest możliwość dokładnego przewidywania kształtów fal na podstawie scenariuszy fizycznych za pomocą narzędzia zwanego „względność numeryczna”.
To narzędzie jest ważne z dwóch powodów. Po pierwsze, dane, które otrzymujemy z detektorów, są nadal bardzo zaszumione, co oznacza, że często musimy z grubsza wiedzieć, jak wygląda sygnał, aby móc go wyciągnąć ze strumienia danych. Po drugie, nawet jeśli sygnał jest tak głośny, że wyróżnia się ponad hałasem, potrzebny jest model, aby go zinterpretować. Oznacza to, że musimy zamodelować wiele różnych typów zdarzeń, aby móc dopasować sygnał do jego typu; w przeciwnym razie możemy ulec pokusie, aby odrzucić to jako szum lub błędnie nazwać połączeniem czarnych dziur.
Jednym z problemów związanych z czasoprzestrzenią napędu warp jest to, że w naturalny sposób nie wytwarza on fal grawitacyjnych, chyba że się uruchomi lub zatrzyma. Nasz pomysł polegał na zbadaniu, co się stanie, gdy napęd warp się zatrzyma, szczególnie w przypadku, gdy coś pójdzie nie tak. Załóżmy, że pole powstrzymujące napęd warp zawaliło się (podstawowy wątek science-fiction); przypuszczalnie nastąpi wybuchowe uwolnienie zarówno egzotycznej materii, jak i fal grawitacyjnych. Jest to coś, co możemy symulować i rzeczywiście zrobiliśmy, korzystając z numerycznej teorii względności.
Odkryliśmy, że załamanie się bańki napędu warp jest rzeczywiście niezwykle gwałtownym wydarzeniem. Ogromna ilość energii potrzebna do zakrzywienia czasoprzestrzeni zostaje uwolniona zarówno w postaci fal grawitacyjnych, jak i fal dodatniej i ujemnej energii materii. Niestety, najprawdopodobniej to już koniec kolejki dla załogi statku, która zostałaby rozerwana przez siły pływowe.
