Astro Fisika: Bisakah Kita Melampaui Kecepatan Cahaya?

Tuesday, 21 May 2013

Bisakah Kita Melampaui Kecepatan Cahaya?

Star Trek Into Darkness - Michael Giacchino - 21st Century Symphony Orchestra & Chorus

Di tahun 1905, Prof. Albert Einstein dalam rumus Relativitas Khususnya yang terkenal, menyatakan bahwa kecepatan cahaya (c) selalu konstan, dan berbeda dengan hal lainnya, kecepatan cahaya tidak relatif.

Dan Einstein juga menyebutkan bahwa tidak mungkin ada sesuatupun di alam semesta, yang bisa melebihi kecepatan cahaya.

Tidak mungkin, impossible.

Dan ini membuat perjalanan luar angkasa akan menjadi "kurang" efisien. Tapi di tahun 1994, seseorang saintis menyatakan bahwa kecepatan melebihi kecepatan cahaya dimungkinkan secara teoritis.

Caranya adalah dengan menggunakan Warp Drive Engine, mesin yang mempunyai kemampuan ”melengkungkan Ruang-Waktu”, Space-Time Bubble.

Nama saintis itu adalah: Dr. Miguel Alcubierre.

Beliau adalah Director of the Nuclear Sciences Institute at the National Autonomous University of Mexico (UNAM)

He receiving his doctorate through study of numerical general relativity. After 1996 he worked at the Max Planck Institute for Gravitational Physics in Potsdam, Germany, developing new numerical techniques used in the description of black holes.

Since 2002, he has worked at the Nuclear Sciences Institute of the National Autonomous University of Mexico (UNAM), where he conducts research in numerical relativity, employing computers to formulate and solve the physical equations first proposed by Albert Einstein.

The solitary wave solutions proposed by Alcubierre for the Einsteinian field equations may possibly prove general relativity consistent with the experimentally verified non-locality of quantum mechanics. This work militates against the idea that quantum non-locality would ultimately require abandoning the mathematical structure of general relativity.

(Alcubierre Drive, The Warp Drive: Hyper-fast travel within general relativity, 1994 dalam jurnal Classical and Quantum Gravity)

The Physics and Mathematics of the Alcubierre Drive

Using the ADM formalism of general relativity, the spacetime is described by a foliation of space-like hypersurfaces of constant coordinate time t. The general form of the metric described within the context of this formalism is:

$ds^2 = -\left(\alpha^2- \beta_i \beta^i\right)\,dt^2+2 \beta_i \,dx^i\, dt+ \gamma_{ij}\,dx^i\,dx^j$

where

$\alpha$ is the lapse function that gives the interval of proper time between nearby hypersurfaces,

$\beta^i$ is the shift vector that relates the spatial coordinate systems on different hypersurfaces, and

$\gamma_{ij}$ is a positive definite metric on each of the hypersurfaces.

The particular form that Alcubierre studied is defined by:

$\alpha=1\,$

$\beta^x=-v_s(t)f\left(r_s(t)\right)$

$\beta^y = \beta^z =0 \,\!$

$\gamma_{ij}=\delta_{ij} \,\!$

where

$v_s(t)=\frac{dx_s(t)}{dt},$

$r_s(t)=\sqrt{(x-x_s(t))^2+y^2+z^2},$

and

$f(r_s)=\frac{\tanh(\sigma (r_s + R))-\tanh(\sigma (r_s - R))}{2 \tanh(\sigma R)},$

with arbitrary parameters $R > 0$ and $\sigma > 0$ . Alcubierre's specific form of the metric can thus be written

$ds^2 = \left(v_s(t)^2 f(r_s(t))^2 -1\right)\,dt^2 - 2v_s(t)f(r_s(t))\,dx\,dt +dx^2 + dy^2 + dz^2.$

With this particular form of the metric, it can be shown that the energy density measured by observers whose 4-velocity is normal to the hypersurfaces is given by

$-\frac{c^4}{8 \pi G} \frac{v_s^2 (y^2+z^2)}{4 g^2 r_s ^2} \left(\frac{df}{dr_s}\right)^2,$

where $g\!$ is the determinant of the metric tensor.

Thus, as the energy density is negative, one needs exotic matter to travel faster than the speed of light. The existence of exotic matter is not theoretically ruled out; however, generating and sustaining enough exotic matter to perform feats such as faster-than-light travel (and also to keep open the 'throat' of a wormhole) is thought to be impractical.Low has argued that within the context of general relativity, it is impossible to construct a warp drive in the absence of exotic matter.

Kelajuan cahaya (kelajuan cahaya dalam ruang vakum; kecepatan cahaya) adalah sebuah konstanta fisika yang disimbolkan dengan huruf c, singkatan dari celeritas (yang dirujuk dari dari bahasa Latin) yang berarti "kecepatan". Konstanta ini sangat penting dalam fisika dan bernilai 299.792.458 meter per detik.

Nilai ini merupakan nilai eksak disebabkan oleh panjang meter didefinisikan berdasarkan konstanta kelajuan cahaya. Kelajuan ini merupakan kelajuan maksimum yang dapat dilajui oleh segala bentuk energi, materi, dan informasi dalam alam semesta.

Kelajuan ini merupakan kelajuan segala partikel tak bermassa dan medan fisika, termasuk radiasi elektromagnetik dalam vakum. Kelajuan ini pula menurut teori modern adalah kelajuan gravitasi (kelajuan dari gelombang gravitasi).

Partikel-partikel maupun gelombang-gelombang ini bergerak pada kelajuan c tanpa tergantung pada sumber gerak maupun kerangka acuan inersial pengamat. Dalam teori relativitas, c saling berkaitan dengan ruang dan waktu. Konstanta ini muncul pula pada persamaan fisika kesetaraan massa-energi E = mc²

Warp = c (kecepatan cahaya) Pangkat 3

Warp 1 = 1 Kali c

Warp 2 = 8 kali c

Warp 3 = 27 kali c

Warp 5 = 125 kali c

Ini adalah daftar dari kecepatan Warp:

1. Full Impulse: 270 juta km/h

2. Warp 1: 1 miliar km/h

3. Warp 2: 11 miliar km/h

4. Warp 3: 42 miliar km/h

5. Warp 4: 109 miliar km/h

6. Warp 5: 229 miliar km/h

7. Warp 6: 421 miliar km/h

8. Warp 7: 703 miliar km/h

9. Warp 8: 1.1 triliun km/h

10. Warp 9: 1.62 triliun km/h

11. Warp 10: Tak Terbatas

Warp field dynamics monitor

Seandainya ini menjadi kenyataan, maka perjalanan menuju bintang-bintang akan dimungkinkan, dan planet-planet terjauh dan asing di tata surya pun bisa dicapai, hanya dalam hitungan menit.

Dan impian manusia yang telah ada selama ribuan tahun, untuk mengetahui apa yang ada di angkasa luar sana, akan terwujud.

Impian ini mulai menjadi populer di dunia sejak sebuah epik fiksi ilmiah ditayangkan di tahun 1966.

Kisah petualangan pesawat ruang angkasa Star Trek.

Wallohualam Bissawab