Dalam lima menit
Warp drive adalah gagasan untuk bepergian lebih cepat daripada cahaya tanpa kapalnya sendiri pernah melampaui cahaya. Rancangan yang paling terkenal adalah mesin Alcubierre, yang diuraikan oleh fisikawan Meksiko Miguel Alcubierre pada 1994. Rancangan ini merupakan solusi yang sah dari persamaan Einstein dalam relativitas umum. Namun ini bukan mesin sungguhan, dan belum ada yang tahu cara membuatnya.
Warp drive adalah salah satu perangkat tertua dalam sejarah fiksi ilmiah, dan salah satu dari sedikit yang dianggap cukup serius oleh para fisikawan hingga dituliskan dalam persamaan.
Masalah yang hendak dipecahkannya adalah jarak. Sistem bintang terdekat, Alpha Centauri, berjarak sekitar 4,2 tahun cahaya, sehingga cahaya pun butuh lebih dari empat tahun untuk sampai ke sana. Voyager 1, yang melaju sekitar 17 kilometer per detik, membutuhkan kira-kira 75.000 tahun. Relativitas khusus menyatakan bahwa benda bermassa tidak mungkin didorong hingga mencapai kecepatan cahaya melalui ruang, sehingga roket yang lebih besar tidak pernah menyelesaikan masalah ini. Batas kecepatan itu tertanam dalam cara kerja ruang dan waktu.
Gagasan Alcubierre adalah berhenti menggerakkan kapal dan menggerakkan ruangnya. Bayangkan sebuah gelembung di sekeliling kapal. Di depan gelembung, ruang menyusut sehingga tujuan menjadi lebih dekat. Di belakangnya, ruang memuai sehingga titik awal terdorong menjauh. Kapal berada di dalam gelembung, di ruang yang datar dan biasa, sementara seluruh gelembung menunggangi gelombang perubahan ruang. Seorang peselancar tidak mengalahkan lautan; ombaklah yang membawanya. Jalur berjalan (travelator) di bandara bekerja dengan cara serupa: Anda berdiri diam di atasnya dan tetap tiba lebih cepat.
Hal ini tidak melanggar batas kecepatan relativitas, karena batas itu berlaku untuk gerak melalui ruang. Batas itu tidak mengatakan apa-apa tentang seberapa cepat ruang itu sendiri boleh meregang. Ruang sudah melakukannya dalam skala kosmik: pemuaian alam semesta membawa galaksi yang sangat jauh menjauhi kita lebih cepat daripada cahaya. Di dalam gelembung, awak kapal akan diam di bagian ruangnya sendiri, dan dalam rancangan Alcubierre mereka sama sekali tidak merasakan percepatan.
Gagasannya dalam empat langkah
- Bungkus kapal dengan gelembung ruang datar.
- Susutkan ruang di depan gelembung.
- Regangkan ruang di belakangnya.
- Biarkan gelembung melaju sementara kapal tetap diam di dalamnya.
Sains yang sebenarnya
Mulai dari yang sudah mapan. Persamaan Alcubierre adalah matematika yang benar, diterbitkan pada 1994 di jurnal Classical and Quantum Gravity. Relativitas umum memang memungkinkan ruang dibengkokkan, dan memang memungkinkan gelembung berbentuk seperti ini. Yang masih spekulasi adalah apakah ada sesuatu di alam yang bisa menyediakan apa yang dibutuhkan gelembung itu.
Harganya adalah jenis energi yang belum pernah terlihat dalam jumlah besar: kerapatan energi negatif, yang sering disebut materi eksotis. Energi negatif dalam jumlah sangat kecil muncul dalam efek laboratorium seperti efek Casimir, ketika dua pelat logam yang diletakkan sangat berdekatan merasakan tarikan kecil. Belum ada yang berhasil membuatnya dalam jumlah yang berarti, dan belum ada yang tahu caranya.
Seberapa banyak yang cukup? Pada 1997, fisikawan Michael Pfenning dan Larry Ford memperkirakan bahwa gelembung selebar 100 meter membutuhkan energi negatif sekitar sepuluh orde besaran lebih besar daripada massa alam semesta yang teramati. Pada 1999, Chris Van Den Broeck mengusulkan gelembung dengan bentuk yang diubah sehingga kebutuhan itu turun jauh, menjadi beberapa kali massa Matahari. Itu kemajuan besar di atas kertas, tetapi tetap jauh di luar kemampuan kita.
Masih ada masalah lain. Dinding depan gelembung terputus dari kapal, sehingga awak tidak bisa menyalakan, mengarahkan, atau menghentikan gelembung dari dalam; harus ada sesuatu yang membentuk ruang di depan kapal. Sebuah studi pada 2009 oleh Stefano Finazzi, Stefano Liberati, dan Carlos Barceló menemukan bahwa gelembung yang lebih cepat daripada cahaya kemungkinan besar tidak stabil jika efek kuantum diperhitungkan. Analisis lain pada 2012 menyebutkan bahwa partikel yang terkumpul sepanjang perjalanan bisa terlepas dalam letupan dahsyat saat gelembung berhenti.
Pada 2021 gambarannya sedikit bergeser. Alexey Bobrick dan Gianni Martire menerbitkan kerangka umum untuk warp drive yang realistis secara fisik, termasuk gelembung yang lebih lambat daripada cahaya yang pada prinsipnya hanya membutuhkan energi positif biasa. Erik Lentz mengusulkan versi lebih cepat daripada cahaya tanpa energi negatif, tetapi versi itu bergantung pada sumber energi yang jauh melampaui apa pun yang kita kenal, dan fisikawan lain mempertanyakannya. Semua ini bukan cetak biru.
Eksperimen sejauh ini masih kecil. Sekitar 2011 dan 2012, Harold White dan rekan-rekannya di Johnson Space Center milik NASA mempelajari cara mengubah bentuk gelembung dan menjalankan uji skala meja untuk mencari distorsi ruang yang sangat kecil. Hasilnya tidak menunjukkan efek warp. Saat ini warp drive adalah urusan para teoretikus, bukan para insinyur.
Warp drive dalam fiksi
Buku-buku menempuh jalan yang berbeda-beda. Dalam kisah Foundation karya Isaac Asimov (buku pertamanya terbit pada 1951), kapal melakukan lompatan melalui hiperruang, jalan pintas yang tidak pernah dijelaskan secara rinci. Dune karya Frank Herbert (1965) memiliki navigator Guild yang melipat ruang sehingga kapal menempuh jarak sangat jauh dalam sekejap. Dalam Death's End, buku ketiga trilogi Three-Body karya Cixin Liu, penggerak kelengkungan membuat kapal melaju dengan menurunkan kecepatan cahaya di jejak yang ditinggalkannya. Setiap pengarang memecahkan masalah yang sama dengan cara berbeda, dan masing-masing harus berurusan dengan batas kecepatan.
Kata warp sendiri menjadi terkenal lewat serial televisi Star Trek, yang mulai tayang pada 1966 dan menjadikan warp speed bagian dari bahasa sehari-hari. Alcubierre pernah mengatakan bahwa serial itu menginspirasi karyanya. Star Wars punya hyperdrive, dan anime Jepang Space Battleship Yamato dikenal dengan lompatan warp-nya. Semuanya hanya disebut namanya di sini: masing-masing adalah perangkat cerita, dan tidak ada yang mengikuti matematika Alcubierre.
Jika warp drive tidak pernah berhasil, fiksi punya jawaban yang lebih tua untuk perjalanan ke bintang: pergi pelan-pelan dan jalani selama beberapa generasi. Bacalah tentang itu di Generation ship.
Kesalahpahaman umum
- "Warp drive melanggar batas kecepatan Einstein." Tidak dalam rancangan Alcubierre. Kapal tidak pernah bergerak lebih cepat daripada cahaya di dalam bagian ruangnya sendiri. Ruang itu sendiri yang bergerak, dan relativitas tidak membatasi hal itu.
- "Seseorang sudah membuatnya." Belum. Tidak ada warp drive yang berfungsi dan tidak ada prototipe. Pekerjaan laboratorium sejauh ini hanya mencari efek yang sangat kecil, dan tidak ada yang ditemukan.
- "Warp drive dan hiperruang itu sama." Dalam fiksi, hiperruang biasanya berarti masuk ke alam lain lalu keluar kembali. Gelembung Alcubierre tetap berada di ruang kita dan mengubah bentuk ruang di sekeliling kapal.
- "Warp drive itu lubang cacing." Lubang cacing adalah jalan pintas, terowongan antara dua tempat. Gelembung warp adalah wilayah ruang melengkung yang bergerak. Kedua gagasan ini bersaudara, tetapi berbeda. Lihat Wormhole.
- "Awak kapal akan remuk." Dalam model ini, kapal meluncur dalam jatuh bebas, sehingga awak tidak merasakan percepatan. Gaya ekstrem berada di dinding gelembung, bukan di dalam kapal.
Bacaan berikutnya
- Wormhole: jalan pintas lain yang diusulkan untuk melintasi ruang, dan apa bedanya dengan gelembung yang bergerak.
- Generation ship: jawaban yang lambat untuk masalah jarak yang sama.
- History of Science Fiction: tempat warp drive dan kerabatnya dalam kisah besar genre ini.
