Negative Masse und Dunkle Materie im Alcubierre Drive?

Ich schreibe einen Science-Fiction-Roman, deshalb verwende ich die Idee des Alcubierre-Antriebs für Warp-Reisen, der etwas Handwavium beinhaltet, aber Wurzeln in der theoretischen Physik hat (was mein Ziel ist). Beim Betrachten des NASA-Designs für ihr hypothetisches Warp-Schiff:

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Ich bemerkte die beiden Ringe (von denen ich annahm, dass sie den Raum vorn komprimieren und den Raum hinten erweitern würden). Dies brachte mich dazu, mich über die negative Massenanforderung zu wundern. Ich verstehe, dass die Verwendung einer negativen Masse eine Abstoßung ermöglichen und daher eine Ausdehnung im Rücken ermöglichen würde. Aber warum sollte der vordere Ring auch negative Masse benötigen, wenn er den Raum komprimiert? Wäre es theoretisch sinnvoll, stattdessen Dunkle Materie zu verwenden (ich weiß, dass Dunkle Materie Dunkel genannt wird, weil wir nicht genau wissen, was sie ist, aber wir wissen, dass sie eine starke Anziehungskraft ist). Wenn nicht, warum brauchen dann beide Ringe die negative Masse? Vielen Dank für die Hilfe und Gedanken.

FWIW: Ich denke, dunkle Materie wird "dunkel" genannt, weil sie nicht mit EM-Strahlung interagiert und daher "nicht leuchtend" ist, nicht weil wir ihre wahre Natur nicht kennen. (Wir sind , aber das ist nicht der Grund für den Namen.)
Warum brauchen Ihrer Meinung nach beide Ringe eine negative Masse?
Nur aus Neugier, ich sehe keine Links. Ich frage mich, wo Sie sich dieses "NASA-Design" angesehen haben. Ich würde hier eine Illustration bevorzugen, die die Ringe erklärt. Wenn ich auf die Suche gehe, finde ich diesen kritischen Einzeiler nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/warp.html , der sich auf einige Träume der interstellaren Zukunft bezieht, coffeeordie.com/alcubierre-white-warp-drive , aber es gibt keine konkreten ( wissenschaftsbasierte) Designs. Die Wiki-Referenz im Thema Alcubierre (2012) verweist auf eine nicht existierende Seite. Vielleicht habe ich etwas übersehen?
.. Die NASA schweigt seit 2015 zu diesem Thema. Es ist einfacher, Verweise auf die NASA auf Science-Fiction-Websites zu finden. Vielleicht beziehen Sie sich auf futurism.com ? Seite ist 2014, NASA wird als Quelle präsentiert, verschiedene Designs werden vorgestellt futurism.com/meet-nasas-newest-design-for-a-warp-drive-ship
Die Berechnung ergibt einen Ring mit negativer Energiedichte, 2 Ringe sind wegen des Energiesparmodus alias knappes Budget! Leider fühle ich mich in Mathe unwohl, sonst leite ich den Beweis in Alcubierre-Papier ab lol ;D
Ah +1 schönes Bild, danke @Daron. Es ist jedoch kein NASA-Design, alle außer der NASA haben dieses Bild eingefügt. Es wurde möglicherweise von der NASA entfernt, siehe spaceanswers.com/space-exploration/… die NASA scheint bereits 2015 alles über Alcubiere entfernt zu haben
@Goodies Klingt nach einem klugen Schachzug von ihrer Seite.
@Daron Laut den meisten theoretischen Untersuchungen, die ich gefunden habe, haben sie immer angegeben, dass der Antrieb entweder eine negative Masse oder eine negative Ringenergie benötigen würde. Für die Abstoßung wäre das sinnvoll, aber nicht sicher, wie das bei der Kompression vor dem Schiff helfen würde.
@ user6760 diese beiden Ringe ... wurden sie nicht benötigt, weil die Verformung der Raumzeit vor dem Schiff den entgegengesetzten Gradienten hat? Sie benötigen 2 Ringe, weil Sie beide Feldpolaritäten benötigen, damit es funktioniert? (schätze: p) und was das Budget angeht. Ich frage mich, was es kostet, die Masse des Planeten Saturn in Energie umzuwandeln, um den Alcumbierre-Antrieb zum Laufen zu bringen (ich liebe wissenschaftlich fundierte FTL-Fragen, lol)
@Goodies, das war auch mein Gedankengang, da negative Masse ein abstoßender Effekt ist, der das Gegenteil von Kompression zu sein scheint. Es wäre also sinnvoller, wenn der erste Ring eine Art extreme Anziehungskraft hat und der Rücken das Negative verwendet. Wenn die negative Masse nicht komprimiert wird, weil sie niedriger als das Vakuum ist, bin ich mir nicht sicher, ob das so funktioniert (ich denke, so funktioniert das Schiff von The Orville?).
@HM Ich glaube nicht, dass Sie eine negative Masse als Objekt benötigen , Sie benötigen eine virtuelle negative Masse, die von den Feldgeneratoren des Alcubierre-Antriebs an einer bestimmten Stelle projiziert (oder fokussiert) wird. Siehe Antwort.
@HM Es hört sich so an, als ob sich hier niemand einen Grund vorstellen kann, warum beide Ringe auch eine negative Masse benötigen. Sinnvoller ist es, wenn der hintere negativ und der vordere positiv ist.
@HM Zuletzt habe ich von dem Alcubierre-Laufwerk gehört, es ist "möglich" in dem Sinne, dass es GR nicht widerspricht. dh wenn Gott ein Universum erschafft, durch das sich bereits eine Alcubierre-Blase bewegt, wird die Blase ohne weiteres Eingreifen weitergehen. Unklar ist, ob es möglich ist, (a) eine solche Blase zu stoppen oder sich zwischen Innen und Außen zu bewegen oder (b) überhaupt eine Blase zu erzeugen (auch mit negativer Materie), ohne GR auf andere Weise zu verletzen.
@HM In dem Fall, dass (a) unmöglich ist, ist der Antrieb eher eine mathematische Kuriosität als eine Art zu reisen, da das Äußere und das Innere der Blase für alle Zwecke getrennte Universen sind und jede Erwähnung der "Position" des einen innerhalb des anderen ist rein semantisch.

Antworten (2)

Ich weiß, dass dunkle Materie dunkel genannt wird, weil wir nicht genau wissen, was sie ist, aber wir wissen, dass sie eine starke Anziehungskraft ist

Das Problem mit Dunkler Materie ist, dass sie keine starke Anziehungskraft ist. Es scheint nur über die schwache Kernkraft (die sehr schwach und ziemlich kurzreichweitig ist) und über die Schwerkraft (die schwach, aber weitreichend ist) mit dem Rest des Universums zu interagieren.

Aus diesem Grund gibt es keine praktische Möglichkeit, eine nützliche Menge dunkler Materie in einem vernünftigen Volumen einzuschließen ... Sie können sie nicht in einem Behälter aufbewahren, da sie im Grunde ungehindert direkt durch die Wände hindurchgeht, und Sie können' Sie können es nicht in einem elektromagnetischen Feld einfangen, das nur wirklich die Gravitationsanziehung hinterlässt. Und wenn man in einem kompakten Volumen schön starke Gravitationsfelder erzeugen kann, dann braucht man die von Dunkler Materie bereitgestellte Gravitationsmasse gar nicht erst!

Als ich mir das NASA-Design für ihr hypothetisches Warp-Schiff ansah, bemerkte ich die beiden Ringe

Solche Dinge sind immer künstlerische Eindrücke, denn niemand hat eine Ahnung, was die Natur eines Warpfeldgenerators sein würde. Betrachten Sie sie als Inspiration, nicht als technische Richtlinien.

Es ist nicht einmal klar , dass Dunkle Materie über die schwache Kernkraft interagiert. Vielleicht nur durch die Schwerkraft.
@doneal24 Es besteht die Möglichkeit, dass wir schwach wechselwirkende Teilchen der Dunklen Materie nachweisen, aber es braucht empfindlichere Detektoren als wir jetzt haben. Ich würde jedoch kein Geld dafür ausgeben, dass neue Teilchen entdeckt werden.
@StarfishPrime Ich mochte das Design zur Inspiration, da es für mich sinnvoll ist, da es zwei Ringe für die Komprimierung und Expansion eines Warp-Antriebs gibt. Ich stecke nur beim Kompressionsaspekt fest, da ich ein Material von Hand schwenke, das die negative Masse für die Abstoßung im Rücken erzeugen kann, und ich habe mich gefragt, ob ich ein Material von Hand schwenken müsste, das ähnliche Auswirkungen wie dunkle Materie für die Komprimierung hat Zeitungen sagten, dass sie nur eine Tonne negativer Masse oder Energie benötigen. Ich hoffe das hat Sinn gemacht xD
@HM Es ist schwierig, wirklich zu beschreiben oder sich vorzustellen, was in einem Warpfeld im 3D-Raum passiert, aber zumindest einige der Dinge, die ich mir angesehen habe, implizieren, dass das Unobtanium, das die negative Energiedichte verletzt, das einzige ist was Sie eigentlich für eine Warp-Blase im Alcubierre-Stil brauchen. Sie ordnen es in einer geeigneten Form an und es verzerrt den Raum effektiv, indem es ihn sowohl ausdehnt als auch zusammendrückt. Eine zusätzliche Schwerkraftquelle ist nicht erforderlich.

Satteln über die Raumzeit

Der Ring auf der Rückseite drückt, der Ring auf der Vorderseite zieht

Der Alcubierre-Antrieb basiert auf der Verformung der Raumzeit selbst und schafft ein Mittel zum Vorwärtsantrieb, indem die Raumzeit in eine Sattelfläche um das Schiff gefaltet (oder verzerrt) wird, die so aussieht (in 3D projiziert).

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Beachten Sie, dass das Schiff nicht an der Oberfläche haftet, wie es bei klassischen Modellen der Fall wäre. Das Schiff reist tatsächlich direkt durch die Raumzeit, und die gebogene Oberfläche vor dem Schiff bietet die Abkürzung über große Entfernungen. Die Menge an FTL hängt von der Menge an Raumzeit ab, die durch die Vorwärtsbewegung des Schiffes "überbrückt" wird. Je steiler die Steigungen sind, desto mehr Raumzeit wird verkürzt und desto schneller fährt Ihr Schiff.

Ringe sind unterschiedliche Polarität

Um ein Raum-Zeit-Tal vor dem Schiff zu schaffen, muss eine "positive Masse" vorhanden sein, aber das ist keine reale, physische Masse oder eine Objektmasse. Die Schiffsringe enthalten Feldgeneratoren, die ein künstliches Gravitationsfeld erzeugen, das die Satteloberfläche in der Raumzeit zum Bestehen bringt. Das Schiff "fällt" in Vorwärtsrichtung.

Die Satteloberfläche darf keinen einzelnen Lappen haben. Auf der Rückseite des Schiffes befindet sich ein ähnlicher Generator mit entgegengesetzter Polarität: Er projiziert eine negative Masse hinter das Schiff, sodass der Gradient (oder die wahrgenommene Schwerkraft) negativ ist.

Die Sattelfläche ist riesig, sie kann Lichtjahre überspannen. Aber diese Arbeitsweise ist nur im interstellaren Raum sicher. In den ersten Reisewochen dehnt sich die Sattelfläche allmählich aus, wodurch der mittlere Teil geneigt bleibt und das Schiff effektiv beschleunigt. Irgendwann wird es FTL über das Tal fahren. Auf der anderen Seite angekommen wird ein neuer Sattel generiert und der Vorgang wiederholt sich, bis das Ziel erreicht ist.

Wie Sie die Bremsen treffen oder die Richtung ändern, wenn Sie einen Alcubierre-Antrieb verwenden

Das Schiff wird tatsächlich durch die Raumzeit bewegt . Dieser Schub endet, wenn eine Plattform gebildet wird. Die Plattform wird wie folgt aussehen:

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Während sich das Schiff „auf“ der Plattform befindet, erfährt es 0G und fährt mit einer einzigen Geschwindigkeit. Es kann abbremsen, Steigungen abschwächen oder die Richtung ändern. Während der Fahrt ermöglicht die Form des Sattels eine gewisse Geschwindigkeitskontrolle, aber das Schiff kann die Richtung nicht ändern. Die beiden Räder sorgen dafür, dass das Schiff während FTL nur geradeaus fährt.

Achten Sie auf den Auspuff: Gravitationswelleninterferenz

Eine kleine Anmerkung, die ich zu dieser alten FTL-Warp-Technologie hinterlassen kann: Es wird Nebenwirkungen geben, wenn man sie benutzt. Ihr Schiff beeinflusst den Raum, durch den es reist. Während sie sich ausdehnt, wird die Satteloberfläche Gravitationswellen hervorrufen, die für das Leben nicht gesund sind, wenn sie ihnen aus nächster Nähe ausgesetzt werden. Aus diesem Grund können Sie einen Alcubierre-Antrieb nicht in der Nähe von bewohnten Planeten einschalten. Es wird eine Entfernung von etwa 80 AE empfohlen, was etwa der doppelten Umlaufbahn von Pluto entspricht.

Negative Masse und Dunkle Materie im Alcubierre Drive?
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