Сегашното разбиране на физиците за пространство-време идва от теорията на Алберт Айнщайн за общата относителност. Общата теория на относителността гласи, че пространството и времето са слети и че нищо не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината.
Общата теория на относителността също описва как масата и енергията деформират пространство-времето. Солидни обекти като звезди и черни дупки изкривяват пространство-времето около тях. Това изкривяване е това, което чувстваме като гравитация, нещото което кара много космически герои да се притесняват дали „не се забиват“ или „попадат в“ гравитационен кладенец. Ранните писатели на научна фантастика Джон Кембъл и Айзък Азимов виждат това изкривяване като начин за избягване на ограничението на скоростта.
Ами ако звезден кораб може да компресира пространството пред себе си, докато разширява пространство-времето зад себе си? „Star Trek“ прие тази идея и я нарече деформационно задвижване (warp drive).
През 1994 г. Мигел Алкубиер, мексикански физик-теоретик, показа, че компресирането на космическото време пред космическия кораб, докато се разширява отзад, е математически възможно в рамките на законите на общата теория на относителността. И така, какво означава това?
Представете си, че разстоянието между две точки е 10 метра. Ако стоите в точка А и можете да изминете един метър в секунда, ще отнеме 10 секунди, за да стигнете до точка Б. Да кажем обаче, че можете по някакъв начин да компресирате пространството между вас и точка Б, така че интервалът да е само един метър. След това, като се движите през пространство-времето с вашата максимална скорост от един метър в секунда, ще можете да достигнете точка Б за около една секунда. На теория този подход не противоречи на законите на относителността, тъй като не се движите по-бързо от светлината в пространството около вас. Алкубиер показа, че основата на „Star Trek“ всъщност е теоретично възможна.
За съжаление методът на Алкубиер за компресиране на космическото време има един проблем: той изисква отрицателна енергия или отрицателна маса. Деформационното задвижване описано от Алкубиер ще работи, като се създаде балон от плоско пространство-време около космическия кораб и се извие пространство-времето около този балон, за да намали разстоянията. Основното задвижване ще изисква или отрицателна маса – теоретизиран вид материя – или пръстен с отрицателна енергийна плътност, за да работи. Физиците никога не са наблюдавали отрицателна маса, така че отрицателната енергия остава единствената възможност.
За да се създаде отрицателна енергия, трябва да се използва огромно количество маса, за да създаде дисбаланс между частиците и античастиците. Например, ако електрон и антиелектрон се появят близо до основата, една от частиците ще се улови от масата и това води до дисбаланс. Този дисбаланс води до отрицателна енергийна плътност. Деформационното движение на Алкубиер би използвало тази отрицателна енергия, за да създаде балон в пространство-времето.
Но за да може деформация да генерира достатъчно отрицателна енергия, ще трябва много материя. Алкубиер е изчислил, че деформация със 100-метров балон ще изисква масата на цялата видима Вселена.
През 1999 г. физикът Крис Ван Ден Брок показа, че разширяването на обема вътре в мехурчето, но поддържането на постоянната повърхност ще намали значително енергийните нужди до почти масата на слънцето. Значително подобрение, но все още далеч надхвърлящо всички практически възможности.
Две неотдавнашни статии – една от Алексей Бобрик и Джани Мартире и друга от Ерик Ленц – предоставят решения, които изглежда доближават деформациите до реалността.
Бобрик и Мартире осъзнават, че чрез модифициране на пространство-времето в балона по определен начин, те могат да премахнат необходимостта от използване на отрицателна енергия. Това решение обаче не създава деформиране, което може да се движи по-бързо от светлината.
Независимо, Ленц също предлага решение, което не изисква отрицателна енергия. Той използва различен геометричен подход за решаване на уравненията на общата теория на относителността и като прави това, установява, че деформационното задвижване няма нужда да използва отрицателна енергия. Решението на Ленц ще позволи на балона да се движи по-бързо от скоростта на светлината.
Важно е да се отбележи, че тези вълнуващи разработки са математически модели. Много физици не се доверяват напълно на модели, докато не получат експериментални доказателства. И все пак науката за деформационното задвижване все по-често влиза в полезрението им. По думите на капитан Пикар, фантастичният герой от телевизионния сериал „Стар Трек, „нещата са невъзможни само докато не са възможни“.
