Miguel Alcubierre

Miguel Alcubierre, ışıktan hızlı yolculuğun Einstein'ın genel görelilik kuramı içinde matematiksel olarak tarif edilebileceğini gösteren "warp" modeliyle tanınan Meksikalı kuramsal fizikçidir. 1994'te yayımladığı makalede, bir uzay aracının önündeki uzayı büzüp arkasındakini genişleterek yol alan bir "warp balonu" önerdi; bu model bugün Alcubierre sürücüsü diye anılır. Asıl uzmanlık alanı ise sayısal göreliliktir: Einstein denklemlerini bilgisayarla çözerek kara delikler gibi aşırı kütleçekim ortamlarını incelemek. Çalışmaları bilimkurgu ile ciddi fizik arasındaki sınırı tartışmaya açtığı için geniş ilgi görür.

Erken yaşamı ve eğitimi

Alcubierre, 28 Mart 1964'te Meksiko'da doğdu. Meksika Ulusal Özerk Üniversitesi'nde (UNAM) 1988'de fizik lisansını, 1990'da kuramsal fizik yüksek lisansını tamamladı. Aynı yıl Galler'e taşındı ve Cardiff Üniversitesi'nde Bernard F. Schutz'un danışmanlığında sayısal genel görelilik üzerine çalıştı; doktorasını 1994'te aldı.

Kariyeri

1996'da Galler'den ayrılarak Almanya'nın Potsdam kentindeki Max Planck Kütleçekim Fiziği Enstitüsü'nde çalışmaya başladı. Burada kara delikleri bilgisayarda incelemeye yarayan sayısal teknikler geliştirdi. Sayısal görelilik, genel göreliliğin karmaşık denklemlerinin kâğıt üzerinde çözülemediği durumlarda, örneğin iki kara deliğin birbirinin çevresinde dönüp birleşmesi gibi olaylarda, uzay-zamanın nasıl davrandığını adım adım hesaplayan bir alandır.

2002'de Meksika'ya döndü ve UNAM Nükleer Bilimler Enstitüsü'nde araştırmacı oldu. 11 Haziran 2012'de enstitünün müdürlüğüne atandı, 14 Haziran 2016'da dört yıllık bir dönem için yeniden seçildi. 2012'de "Introduction to 3+1 Numerical Relativity" (3+1 Sayısal Göreliliğe Giriş) kitabını yayımladı. Çalışmaları arasında Einstein alan denklemlerinin yalnız dalga çözümleri ve kara delikler için sayısal yöntemler yer alır.

Warp sürücüsü

Alcubierre'in en çok bilinen makalesi, 1994'te Classical and Quantum Gravity dergisinde çıkan "The Warp Drive: Hyper-fast travel within general relativity" (Warp sürücüsü: genel görelilik içinde aşırı hızlı yolculuk) başlıklı çalışmadır. Makalede, genel görelilik denklemlerinin bir çözümü olarak, uzay-zamanın bir bölgesini kendi içinde düz bırakıp çevresini büken bir geometri tarif edilir. Araç bu düz bölgenin, yani warp balonunun içinde durur; balonun önünde uzay büzülür, arkasında genişler. Böylece balonun içindeki araç yerel olarak hiçbir zaman ışık hızını aşmaz, ama uzak bir gözlemciye göre çok daha hızlı yol almış olur.

Alcubierre, adını Star Trek dizisinin "warp sürücüsü" kavramından aldığını, William Shatner'a gönderdiği bir e-postada dizinin bu kavramının kuramına doğrudan ilham verdiğini anlatmıştır. Dizinin evrenine Star Trek izleme sırası sayfasından bakılabilir.

Modelin sorunları ve sonraki tartışmalar

Modelin en büyük engeli, negatif enerji yoğunluğu gerektirmesidir. Bu da "egzotik madde" denen, bilinen hiçbir maddeye benzemeyen bir şeye ya da karanlık enerji gibi bir bileşenin denetlenmesine ihtiyaç duyulması demektir. Alcubierre, gereken negatif enerjinin kaynağı olarak kuantum fiziğindeki Casimir etkisini anmıştı. Casimir etkisi, birbirine çok yakın yerleştirilmiş iki iletken levha arasındaki boşlukta, kuantum dalgalanmalarının dışarıdakinden farklı davranması sonucu ortaya çıkan küçük bir kuvvettir; levhalar arasındaki bölgenin enerjisi, sıradan boşluğunkinden düşük olabilir. Ancak bu yolla elde edilebilecek negatif enerji son derece küçüktür ve bir warp balonu için gerekenle kıyaslanamaz.

Sonraki çalışmalar enerji gereksinimini hesaplamaya girişti. Pfenning ve Ford'un tahminleri akıl almaz büyüklükte enerji gerektiğini gösterdi. Van Den Broeck 1999'da gereken enerjiyi kat kat düşüren bir değişiklik önerdi, Krasnikov 2003'te bunu birkaç miligram negatif kütleye kadar indirdi. Harold White 2012'de daha gerçekçi bir sürümün Voyager 1 uzay aracının kütlesi düzeyinde enerjiyle yetinebileceğini ileri sürdü; Alcubierre bu iddiaya kuşkuyla yaklaştı.

Nedensellik de ayrı bir sorundur. Krasnikov ile Everett ve Roman, balonun yol alacağı güzergâhın önceden birileri tarafından hazırlanması gerektiğini savundu. Everett'in hesapları, warp balonlarının zamanda geriye giden yollar oluşturabileceğini, kuantum etkilerinin ise bunu engelleyebileceğini düşündürür. 2021'de Lentz ile Bobrick ve Martire negatif enerji gerektirmeyen warp geometrileri önerdi; bu iddialar tartışmalıdır ve 2022'de Santiago, Schuster ve Visser genel warp sürücülerinin yine de temel bir enerji koşulunu ihlal ettiğini savundu. Bu yönüyle konu, solucan delikleri gibi kâğıt üzerinde mümkün ama gerçekleşebilirliği belirsiz fikirlerle aynı kümede durur.

Uzay ve astronomiye etkisi

Alcubierre'in 1994 makalesi bir yolculuk planı değil, bir düşünce deneyidir: Einstein'ın denklemlerinin ışık hızı sınırını yerel olarak çiğnemeden ne kadar uç geometrilere izin verdiğini sorar. Bu soru, enerji koşulları ve nedensellik üzerine yeni bir araştırma çizgisi başlattı. Sayısal görelilik çalışmaları ise kara delik birleşmelerinin modellenmesi gibi gözlemsel gökbilimle doğrudan bağlantılı bir alana katkı verir.

Ödülleri

Alcubierre'e verilen ödüller arasında Gabino Barreda Madalyası, Bilimde Liyakat Madalyası ve Quo-Discovery Mind ödülü bulunur.

Bilmeye değer

• Warp balonunun içindeki araç, yerel olarak ışık hızını hiç aşmaz; hızlı olan, uzayın kendisinin bükülmesidir.
• Model adını ve ilhamını Star Trek'in warp sürücüsünden alır.
• Doktorasını, Einstein denklemlerini bilgisayarla çözmeye dayanan sayısal görelilik üzerine yaptı.
• 2012'de yayımladığı sayısal görelilik kitabı, warp makalesinden bağımsız olarak asıl uzmanlık alanının ders kitabıdır.

Fotoğraf: alviseni · CC BY 2.0 · Wikimedia Commons