ماشینی ساخت که سریع‌تر از نور حرکت مي​کند؟‌

بیشترین سرعت هایی 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 این که موضوع کتاب ها و فیلم های علمی- تخیلی باشد، از آرزوهای واقعی بشر نیز بوده و هست. بتازگی اعلام شد سازمان فضایی ایالات متحده (ناسا)، آزمایش هایی در این خصوص انجام داده و ضمن نرسیدن به نتیجه مطلوب اعلام کرده هنوز موفقیتی در ساخت سامانه های پیشرانی که بتوانند به سرعتی فراتر از سرعت نور برسند به دست نیامده است.

سامانه های پیشران
موتورهای سوخت فسیلی و شیمیایی، موتورهای هیدروژنی و موتورهای یونی ازجمله پیشران هایی هستند که امروزه در وسیله های متحرک گوناگون مورد استفاده اند؛ از خودروها و موتورسیکلت ها گرفته تا موشک ها و فضاپیماهایی که در منظومه شمسی سفر می کنند. با وجود این، اگر دانشمندان بخواهند به سرعت نور برسند، باید سراغ شیوه های جدیدتر و نامتعارف بروند. سامانه پیشران محفظه تشدید (Resonant Cavity Thruster) یاموتور الکترومغناطیسی(EmDrive) یکی از همین روش هاست. در این شیوه از نوعی لامپ خلأ که امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه تولید می کند (مگنترون) استفاده می شود.

این امواج به داخل محفظه تشدیدی فلزی و عایق بندی شده ای که به شکل مخروط باریک شونده است، فرستاده می شود. امواج ریز موج از قسمت بازتر محفظه وارد می شوند و در قسمت باریک تر آن به دام می افتند و با تشدیدکننده دی الکتریکی که در آنجا قرار داده شده اندرکنش می کنند. بنا به ادعای راجر شوویر (Roger Showyer) ابداع کننده بریتانیایی این سامانه محرک، این سازوکار، نیروی پیشرانی به سمت قسمت باریک محفظه مخروطی شکل اعمال می کند. 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 می گویند به دلیل نقض اصل پایستگی انرژی (اصلی فیزیکی که بر اساس آن انرژی تولید نمی شود و از بین نمی رود بلکه از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود) 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 ستاره ای موضوع مورد بحث در این سازمان و آزمایشگاه های پیشرفته آن نیست. اما دانشمندان در حال کار روی روش های 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 نمونه های اولیه موتور یا پیشران یونی در مأموریت های اخیر خود مانند فضاپیمای سپیده دم (Dawn)استفاده کرده است. در این موتورها ذرات گاز با کسب انرژی اولیه به شکل یون (ذرات دارای بار الکتریکی) درمی آیند. نیروی دافعه بین ذرات باردار همنام (مانند یون های مثبت) در خروجی موتور یونی، سبب می شود موتور رو به جهت مخالف شتاب بگیرد. موتور یونی فضاپیمای سپیده دم، سرعت آن را تا 145 هزار کیلومتر بر ساعت می رساند.

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 می کند، 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 نمونه ای از موتورهای یونی، آن را 48 هزار ساعت یعنی پنج سال و نیم روشن نگه داشته بودند. این رکوردی بزرگ و دست نیافتنی محسوب می شود. این روش در واقع بعد از نهایی شدن، سریع ترین و اثرگذارترین سازوکار حرکتی تا امروز خواهد بود.

پیشران هایی 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 می رود نامگذاری کنیم، از دیگر شیوه های رسیدن به سرعت نور است. فضاپیمایی که موتور آن بتواند با چین و شکن دادن به ساختار فضا و زمان حرکت کند می تواند تا چند مرتبه بیشتر از سرعت نور نیز حرکت کند. این سازوکار برخلاف دیگر نظریه های مطرح شده در زمینه رسیدن به سرعت های بسیار بالا، سفر آنی و بلافاصله بین دو نقطه دوردست را ممکن نمی داند. در مقابل، زمان مشخصی را برای این سفر سریع در نظر می گیرند که قابل اندازه گیری است. محققان ناسا می گویند در سابقۀ علمی بشر نظریه هایی وجود داشته اند که ابتدا مضحک و پوچ به نظر می رسیدند، اما بعد از سال ها تلاش و تحقیق علمی به واقعیت تبدیل یا نزدیک شده اند.

با این حال دست کم در آینده نزدیک، مفهوم موتورهایی که بتوانند سریع تر از نور حرکت کنند، بویژه موتور پیچ و تاب دهنده فضا و زمان، هنوز هم رویایی بیش نخواهد بود.با این که ناسا عدم دریافت نتیجه مناسب از انجام آزمایش های 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 می کند و این بررسی نشان دهنده این است که ناسا امکان رسیدن به سرعت های بسیار بالا (حتی سرعت نور) را منتفی نمی داند.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 می توان شکست؛ یا به بیان دیگر می توان از سد سرعت نور عبور کرد یا خیر. به نظر می رسد در حال حاضر و با استناد به دانسته های فعلی بشر، منتفی دانستن امکان سفر با سرعتی بیش از سرعت نور به واقعیت نزدیک تر است تا تائید آن.