Prędkość warp

Prędkość warp - szybkość, z jaką porusza się statek kosmiczny używający fikcyjnego napędu warp, wymyślonego na potrzeby serialu Star Trek. Warp 1 to prędkość światła. Kolejne prędkości warp wzrastają w sposób nieliniowy.

Motywacja

Prędkość warp to prędkość nadprzestrzenna - zjawisko, które jest stałym motywem w twórczości science-fiction, prawie zawsze tam, gdzie akcja toczy się w głębokim kosmosie. Star Trek, Gwiezdne wojny, Freelancer, StarCraft i im podobne wykorzystują powyższe zjawisko. Oddalone o wiele lat świetlnych planety są podobne do wysp, a ich mieszkańców łączą zależności polityczne nierzadko podobne do tych, jakie można było zaobserwować w czasach wielkich odkryć: kolonizacja, federacje, wielkie imperia i wojny o zasoby naturalne. Bez mechanizmu szybkiego poruszania się między planetami, tego typu fabuła byłaby niemożliwa do zrealizowania.

Technologia warp

Gene Roddenberry, projektując fikcyjny świat przedstawiony w Star Trek, współpracował z ekspertami z NASA i fizykami przy ustalaniu możliwości wynalazków przedstawionych w serialu. Owocem tego są częściowe wyjaśnienia budowy i zasad działania wielu elementów statków kosmicznych, czerpiące nierzadko z najnowszych teorii naukowych. Zwykle jednak są one w świetle dzisiejszej nauki nawet teoretycznie niemożliwe lub możliwe jedynie przy założeniu istnienia fikcyjnych zjawisk (np. istnienie podprzestrzeni) lub urządzeń (np. kompensator Heisenberga). W środowisku fanów Star Trek, pseudonaukowy język, będący częstym elementem dialogów w serialu, nazywany jest technobełkotem (od ang. technobabble).

Napęd warp

Wynalazcą napędu warp był w świecie Star Trek doktor Zefram Cochrane. Pierwszy lot z prędkością warp odbył statek Phoenix w roku 2063 (wg chronologii Star Trek). Epizod ten był centralnym wątkiem filmu Star Trek: First Contact.

Zdolność napędu do przekraczania prędkości światła jest tłumaczona w następujący sposób: statek generuje tzw. pole warp, czyli lokalne zakrzywienie czasoprzestrzeni. Przestrzeń zagęszcza się przed statkiem i rozciąga za nim, dzięki czemu statek pokonuje ogromne odległości, nie przekraczając prędkości światła. Można to porównać do deski surfingowej generującej swoją własną falę.

Takie zakrzywienie czasoprzestrzeni wymaga ogromnej energii. Sercem napędu Warp jest tzw. rdzeń warp, w którym zachodzi kontrolowana reakcja antymaterii z materią, produkująca wysokoenergetyczną plazmę. Plazma ta jest następnie pompowana przez serię cewek Warp zlokalizowanych w gondolach Warp, w których mieści się mechanizm generujący pole warp.

Co ważne, prędkość warp 1 jest równa prędkości światła, ale warp 2 nie wynosi już dwukrotności tej prędkości, lecz 10-krotność. Dokładnie jest to opisanie w poniższej tabeli:

Wielokrotność prędkości warp	Wielokrotność prędkości światła	Prędkość w km/s	Komentarz
warp 1	1	0,3 mln km/s	Prędkość światła
warp 2	10	3 mln km/s
warp 3	39	11.7 mln km/s
warp 4	102	30,6 mln km/s
warp 5	214	64,2 mln km/s
warp 6	392	0,1176 mld km/s
warp 7	656	0,1968 mld km/s
warp 8	1024	0,372 mld km/s
warp 9	1516	0,4548 mld km/s
warp 10	$\infty$	$\infty$	prędkość nieskończona

Współczynnik warp

W oryginalnej serii Star Trek współczynnik warp (Warp Factor, WF) był wyznaczany według następującego wzoru:

$\mathcal{WF}= \sqrt[3]{{v} \over {c}} = \left ( {v \over c} \right )^{1 \over 3}$

gdzie v to prędkość sygnału lub statku, c = 300.000 km/s  (prędkość światła)

Z prędkością warp 1 statek porusza się z prędkością światła c; z prędkością Warp 6 przekracza ją 216 razy.

Na potrzeby kolejnych seriali z cyklu Star Trek (w roku 2312, według chronologii serialu) powyższy wzór został zmieniony na następujący:

$\mathcal{WF}= \sqrt[10]{\left ({v \over c}\right )^3} = \left ({v \over c}\right )^{{3} \over {10}}$

W tej skali Warp 1 to nadal c (tak jak poprzednio), natomiast Warp 6 wynosi w przybliżeniu 392·c.

Prędkość warp 10 jest w Star Trek "ostatecznym limitem" (ang. threshold lub trans-warp) - nieosiągalną, nieskończoną prędkością. Przyjmuje się, że statek znajduje się wtedy w każdym miejscu wszechświata.

Pierwsze przekroczenie Warp 10 rzekomo nastąpiło w 6 odcinku pierwszego sezonu serialu Star Trek: Następne Pokolenie, kiedy to w wyniku modyfikacji Enterprise przekroczył na chwilę Warp 10 (jego nominalna prędkość to Warp 5) i znalazł się w galaktyce M30.

Kolejna informacja dotycząca możliwości przekroczenia prędkości Warp 10 pochodzi z serialu Star Trek: Voyager, z odcinka 31 (sezon 2, odcinek 15) zatytułowanego "Threshold" (opis odcinka w serwisie IMDB.com). Udało się tego dokonać przy pomocy małego wahadłowca (sam Voyager nigdy nie poruszał się z taką prędkością). Jednakże konsekwencje tego wyczynu (przyspieszenie naturalnej ewolucji ludzkiej z milionów lat do 24 godzin - w wyniku czego pilotujący wahadłowiec Tom Paris zmienił się w wielką jaszczurkę) spowodowały zarzucenie jakichkolwiek dalszych prób.

Przy okazji - twórcy serialu Star Trek: Voyager sugerują w tym odcinku, że lot z prędkością Warp 10 odbył się po raz pierwszy w historii Federacji i ludzkości - co stoi w sprzeczności z informacjami podanymi w poprzednim akapicie.

Kolejne nawiązanie do prędkości trans-warp można odnaleźć w odcinku 108 serialu Star Trek: Voyager (sezon 5, odcinek 15) zatytułowanym "Dark Frontier. Part 1" (opis odcinka w serwisie IMDB.com). W odcinku tym załoga statku Voyager NCC-74656 usiłuje zaatakować napotkany sześcian Borg, aby wykraść z niego rdzeń trans-warp, zintegrować go z własnym napędem warp Voyagera i przyspieszyć swój powrót do Kwadrantu Alfa.

W ostatnim odcinku Star Trek: Następne Pokolenie użycie frazy Warp 13 tłumaczy się najczęściej przedefiniowaniem skali Warp.

Zgodność z nauką

Wyjaśnienie sugerowane przez autorów serialu, choć używa pojęć zaczerpniętych z teorii względności, nie wynika z niej i nie ma jasnego uzasadnienia naukowego.

Ogólna teoria względności zakłada, że każdy obiekt obdarzony masą zagęszcza przestrzeń wokół siebie i opisuje zachowanie obiektów poruszających się w takiej zagęszczonej przestrzeni. Lokalne zagęszczenie na tyle silne, że ucieczka z niego wymaga przekroczenia prędkości światła, to czarna dziura. Zgodnie z logiką projektantów warp, w takiej zagęszczonej przestrzeni statek mógłby swobodnie się poruszać, przekraczając ogromne odległości w krótkim czasie, co jest sprzeczne z całą teorią czarnych dziur.

Szczególna teoria względności nie zezwala na poruszanie się jakichkolwiek obiektów materialnych z prędkościami większymi od prędkości światła, w dowolnym układzie odniesienia, niezależnie od zakrzywiania czasoprzestrzeni. Statek poruszający się w kosmosie będzie, z punktu widzenia obserwatora związanego z innym układem odniesienia, poruszał się z prędkością mniejszą niż prędkość światła, nawet jeśli przestrzeń wokół statku zostanie zakrzywiona.

Dyskusję na temat możliwości konstrukcji napędu warp przeprowadził fizyk i popularyzator nauki Lawrence M. Krauss w książce "Fizyka podróży międzygwiezdnych" (The physics of Star Trek).