มันมีคลิปของเพจ Space Travel and More ที่กล่าวว่า
ฉากไฮเปอร์จั๊มป์สุดเท่ใน Star Wars... ถ้าทำจริงในโลกฟิสิกส์ สิ่งที่เราจะเห็นไม่ใช่เส้นแสงตระการตา แต่มันคือจานแสงรังสีมหาโหดที่พร้อมจะอาบทุกคนในยานให้กลายเป็นเถ้าถ่านในมิลลิวินาที
ที่มา:
https://www.facebook.com/share/v/1DkiPCzPjC/
แม๊ะ ไอ้บทความทำลายความฝันถ่วงความจรวดของเหล่านักเพ้อเจ้อแบบเรา เราต้องขยี้ ขยี้ ขยี้🔥🔥🔥ฮึฮ่ะๆๆ เอาละ เรามานับความผิดกันว่าคลิปนั้นผิดอะไรบ้าง และ
แสงการวาร์ปตระการตา นั้น จริงๆมันน่าจะเป็นอย่างไร
ปูลิง1: การพิจารณาประเด็นเรื่องอันตรายของรังสีนี้เราจะคิดแค่การเกิด blueshift ของแสง ที่จะเข้ายานผ่านกระจกหน้าเท่านั้น ไม่รวมอนุภาค ฝุ่นอวกาศ และ cosmic ray อื่นๆ เพราะถ้าอารยธรรมนี้ยังกันสิ่งเหล่านั้นไม่ได้ มันก็ไม่มีปัญญาจะสร้างวาร์ปได้ตั้งแต่แรกแหง ส่วนถ้าใครจะถามว่า ยานอวกาศมันจะต้องมีกระจกให้แสงเข้ามาทำไมมันก็เพราะถ้าทำเกราะทึบหมดทั้งลำ มันก็ไม่มีหน้าต่างไว้ยืนมองดาวเท่ ๆ น่ะสิเฟ้ย เคร้??
ปูลิง2: บทความนี้ไม่มี และไม่เกี่ยวกับวาร์ป แบบ J-ABC1234 แต่ถ้าใครพลาดหลงเข้ามาดูแล้ว จะช่วยกดไลค์กดบวกไปหลอกคนมาดูวาร์ปหน่อยก็ดีนะ 😂🤣😂🤣
Doppler Effect〰️
ที่มาของคลิปดังกล่าว สามารถย้อนไปถึงบทความ Relativistic Optics ที่เขียนโดย Joshua Argyle และคณะในปี 2012 ที่พูดถึงการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นแสงที่จะเข้าหาเราเมื่อเราเดินทางเข้าใกล้ความเร็วแสงโดยบทความนี้ มีข้อสรุปที่สำคัญว่า
ใน Star Wars ที่เห็นดาวยืดเป็นเส้นขณะ Millennium Falcon เข้าใกล้ความเร็วแสงมาคำนวณด้วย relativistic optics แสงที่เราจะเห็นด้านหน้า มันควรจะเห็นเป็นจานแสงที่บิดเพี้ยน และแสงไมโครเวฟพื้นพลังจะถูก blue shift ขึ้นมาเป็นแสงที่ตามองเห็น ส่วนแสงที่ตามองเห็นจะ blue shift ขึ้นไปเป็นแสงในช่วงรังสีเอกซ์ [1]
ตรงนี้เป็นเรื่องที่ความถี่ของแสงจะเปลี่ยนไปตามความเร็วของแหล่งกำเนิดและผู้สังเกตการณ์
รูปที่ 1: Doppler effect [2] ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตการณ์ต่อแหล่งกำเนิด
การที่เรานั่งยานเดินทางเข้าหาแหล่งแสง ผลจะทำให้เกิดสภาพที่แสงจากด้านหน้ามีความถี่มากขึ้น และพร้อมกับความถี่ที่มากขึ้น มันจะมีพลังงานมากขึ้นด้วยตามขนาดของตัวแปรลอเลนซ์ ซึ่งจริง ๆ แล้ว ปรากฎการณ์นี้ เป็นตัวที่ทำให้การเดินทางด้วยความเร็วแสงเป็นไปไม่ได้ ไม่ว่าจะมองจากด้านว่ามันต้องใช้พลังงานเป็นอนันต์เพื่อไปถึงความเร็วแสง และเพราะแรงปะทะของยานต่อวัตถุใดๆที่ความเร็วแสง แม้แต่โฟตอนตัวเดียวก็เกิดแรงต้านได้เป็นอนันต์ ซึ่งการทำงานของวาร์ป มันไม่ใช่การเดินทางด้วยความเร็วแสงจริงๆ แต่เป็นการเดินทางในกาลอวกาศที่ถูกบีบอัดย่อลงมาต่างหาก
The Warp Bubble 🚀
การทำงานของวาร์ปแบบ Alcubierre การอธิบายแบบคร่าวๆคือ
วาร์ป คือการบีบอัดกาลอวกาศจากด้านหน้าของยานแล้วขยายไปด้านหลัง พฤติกรรมตรงนี้ของฟองวาร์ป จะมีลักษณะคล้ายเลนส์แรงโน้มถ่วง
นั่นคือในขณะที่แสงผ่านเข้ามาในเลนส์ มันจะเกิด Gravitational doppler แสงจากทิศด้านหน้ายานจะเกิด Blueshift แสงที่มาจากด้านหลังจะเกิด Redshift แต่ เพราะ ณ จุดศูนย์กลางของฟองวาร์ป คือตัวอวกาศยาน เป็นจุดที่ความโค้งของกาลอวกาศราบเรียบ ก็ถ้าตรงกลางไม่เรียบเข้าวาร์ปไปยานก็จะได้ถูกขยี้บี้เบี้ยวแหลกคึจากสนามแรงโน้มถ่วง
รูปที่ 2: Warp field [3] สังเกตว่าด้านในของวาร์ป สนามแรงโน้มถ่วงจะต้องราบเรียบ นั่นคือแสงที่ผ่านกระทบยาน แม้จะถูกบีบอัดผ่าน Warp field ด้านหน้า มันก็จะต้องขยายออกเหมือนผ่านเลนส์แรงโน้มถ่วงออกมา ไม่ใช่บีบอัดเป็นรังสีเอกซ์อัดใส่ตาผู้สังเกตการณ์ตามที่ Joshua เขียน
นั่นก็คือเลนส์แรงโน้มถ่วงนี้ไม่ได้เป็นก้อนตันๆ แต่มีลักษณะเป็นฟองเลนส์ ที่เมื่อแสงเข้าผ่านเลนส์แรงโน้มถ่วงมาแล้วเกิด Blueshift มันก็จะเกิด Redshift เมื่อผ่านเลนส์แรงโน้มถ่วง ผ่านกระจกยาน แล้วเข้าตาของเพื่อนวุ้คกี้ของเรา มันจะคล้ายกับกรณี Blue-Redshift ของเลนส์แรงโน้มถ่วงระหว่างกลางที่เคลื่อนที่ [4] ไม่ใช่ไปวัดการเกิด Blue-Redshift ของตัวส่งและตัวรับ
ดังนั้น แล้ว ขนาดของการเกิด Blueshift ของแสงจากภายนอก เมื่อเข้ายานอวกาศ มันจะขึ้นกับแค่ความเร็วสัมพัทธ์ของอวกาศยานของเรา ถ้าอวกาศยานใช้ทรัสเตอร์เดินทางด้วยความเร็ว 0.1c แล้วมีอัตราการย่นของระยะทางที่ 100 เท่า แม้ว่ามันจะเสมือนว่ายานลำนี้เดินทางด้วยความเร็ว 10 เท่าของแสง แต่ขนาดของการเกิด blueshift ก็จะมีเพียงแค่
√(c+0.1c)/(c-0.1c) = 1.1055
หรือความถี่เพิ่มขึ้นแค่ 10.55% ประมาณเห็นแสงสีเหลืองกลายเป็นแสงสีเหลืองอมเขียวแค่นั้นเอง และถ้าความเร็วเดียวกัน อัตราการย่นของระยะทางจะเป็น 1,000 หรือ 10,000 เท่า ขนาดของการเกิด Blueshift ก็จะไม่มากไปกว่านี้ ไม่มีทางที่รังสีคอสมิกพื้นหลังจะถูกอัดขึ้นมาจนเป็นรังสีเอกซ์แบบในบทความของ Joshua Argyle
แต่... แม้ว่าการวาร์ปจะไม่ได้มีอันตรายมากมายจากการเกิด Blueshift มันจะมีปัญหาเรื่องปริมาณพลังงานที่ถูกกวาดผ่านเข้าเลนส์ที่กำลังเคลื่อนไหวอยู่เนี่ยละสิ
Photon flux at FTL 💫
ถึงพลังงานของโฟตอนแต่ละตัวจะไม่ได้เพิ่มขึ้นตามความเร็ววาร์ป แต่ปริมาณแสงที่ฟองวาร์ปกวาดผ่านยังเพิ่มขึ้นตามระยะทางที่ถูกย่น สมมุติยานวิ่งจริง 0.1c แต่ย่นระยะ 1,000 เท่า ยานก็เสมือนกวาดอวกาศด้วยความเร็ว 100c ดังนั้น ถ้าแสงภายนอกสามารถผ่าน Warp Bubble เข้ามาถึงกระจกได้ Photon flux ก็จะเพิ่มประมาณตาม Warp factor w ขณะที่พลังงานต่อโฟตอนเพิ่มจาก Doppler ที่ความเร็วจริงเพียง 10.55% เท่านั้น หรือคร่าว ๆ
Fwarp = (1+w) × D × Fspace
ทีนี้ปัญหาคืออวกาศมันมืดเพราะพลังงานของแสงพื้นหลังมันน้อยนิดกระจิดริด ถ้าใช้ค่ากลม ๆ ประมาณ 1 eV/cm³ จะมีพลังงานตกกระทบผิวเพียงประมาณ 1.2×10⁻⁵ W/m² หรือ 12 microwatt ต่อตารางเมตรเท่านั้น ต่อให้ Warp 1,000 เท่า ก็เพิ่งขึ้นมาราว 0.013 W/m² และ Warp 5,000 เท่าก็แค่ประมาณ 0.066 W/m² ขณะที่แดดกลางวันบนโลกอยู่แถว 1,360 W/m² ดังนั้นระดับ Warp ของ Star Trek ยังไม่ต้องกลัวไก่ย่าง แค่เอา Chewbacca ไปตากแดดกรุงเทพฯ ยังโดนรังสีแรงกว่าหลายหมื่นเท่า
เราขยับจาก Star Trek ที่ความเร็ววาร์ปยังอยู่หลักพัน c ไปหา space hotrod อย่าง Millennium Falcon ใน Star Wars ที่เดินทางจาก Tatooine ไป Alderaan ได้ในประมาณ 48 ชั่วโมง ถ้าประเมินระยะทางแบบเซฟ ๆ ที่ 30,000 ปีแสง นั่นเท่ากับความเร็วเสมือนประมาณ 5.5 ล้าน c ฟังดูเหมือนควรเปิดเตารอได้แล้ว แต่พอคูณกับ photon background จริงกลับได้แค่ราว 70 W/m² หรือประมาณ 5% ของแดดกลางวันเท่านั้น Falcon ข้ามกาแล็กซีได้ในสองวัน แต่ Han Solo กับ Chewbacca ก็ยังนั่งชิล ๆ เพราะถ้าจะให้ photon background แรงเท่าแดดบนโลก ต้องไปถึง Warp factor ราว 10⁸ หรือหนึ่งร้อยล้านเท่าความเร็วแสงเลยทีเดียว
รูปที่ 3: แสดงการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแสงจาก Blueshift -> Redshift ผ่านเลนส์แรงโน้มถ่วงด้านหน้า และมีขนาด Total Blueshift จากความเร็วของยาน ในขณะที่แสงผ่านออกทางด้านหลัง มันจะเกิด Redshift -> Blueshift และมีขนาด Total Redshift จากสภาพที่ยานเคลื่อนตัวออกจากผู้สังเกตการณ์ด้านหลัง
Chicken Warp 🍗
ถ้าจะเอาให้หน้ายานร้อนเป็นเตาอบระดับ 10 kW/m² อัตราการทดของวาร์ปต้องไปถึงประมาณ 10⁹c หรือที่ผมขอตั้งหน่วยไว้ว่า 1 ไก่ย่างวาร์ป — Chicken Warp ต่ำกว่านี้อย่างมากก็ได้ไก่ซูวี ยังไม่ต้องหยิบซอสบาร์บีคิวออกมา ส่วนเรื่องเผาคนเป็นเถ้าถ่านในมิลลิวินาทีต้องไปเล่นกันแถว 10¹⁶c โน่น แต่การคำนวณนี้ก็ไม่ได้สูญเปล่าเสียทีเดียว เพราะมันบอกเราว่าอันตรายจริงอาจไม่ได้อยู่กลางอวกาศว่างเปล่า แต่อยู่ตอนที่ไอ้ยานบ้าพลังนี่กำลังพุ่งเข้าใกล้ระบบดาวต่างหาก
Always go sublight approaching solar system 🕶
เพราะทันทีที่มุ่งหน้าเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงอย่างดวงอาทิตย์ เรื่องจะเปลี่ยนทันที ความเข้มแสงจากดาวเพิ่มขึ้นตาม 1/r² อยู่แล้ว และในโมเดลของเรา Warp ยังเอา photon flux ไปคูณเพิ่มอีกตาม Warp factor อีกต่างหาก ดังนั้นถ้าวาร์ปหลายล้าน c แล้วดื้อพุ่งตรงเข้าหาระบบสุริยะ แสงอาทิตย์ที่เดิมยิ่งเข้าใกล้ก็ยิ่งแรง จะถูกกวาดเข้าหาหน้ายานเร็วขึ้นตามไปด้วย จากตอนอยู่กลาง interstellar space ที่ไม่มีอะไรให้ย่าง พอเข้าใกล้ดาวฤกษ์ขึ้นมามันก็เริ่มมีของให้ย่างจริง ๆ เสียที
ยิ่งกว่านั้น ตาและกล้องจะยอมแพ้ก่อนระบบหล่อเย็นของยานอีกมาก เพราะการจะทำให้ภาพขาวไม่ต้องใช้พลังงานระดับเตาอบเลย เมื่อ Photon flux เพิ่มขึ้นเป็นพัน เป็นหมื่น หรือเป็นล้านเท่า ดาวที่อยู่ตรงหน้า รวมถึงดาวเคราะห์หรือฝุ่นที่สะท้อนแสงจากดาวฤกษ์ ก็สามารถสว่างจนเกิด overexposure ได้ และเมื่อ Warp Bubble ยังบิดแนวแสงให้ภาพลากยาวเข้าหาทิศทางการเดินทาง เราก็อาจได้ภาพแบบ Star Wars จริง ๆ คือ ดาวยืด → สว่าง → ขาว → ตาบอด ก่อนจะไปถึงขั้นไก่ย่างเสียอีก
รูปที่ 4: ความเร็วการวาร์ป (ในหน่วย เท่าของแสง) ที่จะทำให้ความเข้มข้นของ Solar flux ณ พิกัดวงโคจรต่างๆ สว่างจ้าเหมือนจ้องพระอาทิตย์กลางวันแดดจัดๆ บนโลกให้ตาบอดเล่นได้
ดังนั้นกฎความปลอดภัยข้อแรกของนักบินวาร์ปจึงควรเรียบง่ายมาก
กลางอวกาศจะซิ่งแค่ไหนก็เรื่องของมารดาท่าน แต่พอเข้าเขตระบบดาว จงออกจากวาร์ปแล้วค่อยคลานย่อเข้าไปแบบ Sublight
ดังนั้น!!! หนัง Star Wars ทำนายถูกตั้งแต่แรกที่ดาวจะลากเป็นเส้น ต่างจากบทความผิด ๆ ของพวกแฟนStar Trek ที่พยายามบอกว่ามันผิด (แม้ว่าคนทำ Special Effect อาจไม่ได้คิดถึงขนาดนี้ก็ตาม) แถมฉากที่ยานต้องออกจาก Hyperspace ก่อนถึงดาวหรือดาวเคราะห์ ก็มีความสมเหตุสมผลทางวิดกระยาสารทอย่างสวยงาม ท่านจอร์จ ลูคัส จงเจริญ
อ้างอิง
[1] Joshua Argyle, Riley Connors, Katie Dexter, Cameron Scoular — “Relativistic Optics” (2012), Journal of Physics Special Topics, University of Leicester
[2] Doppler effect: https://pg-astro.fr/astronomie/initiation/effet-doppler-fizeau.html
[3] Warp field: https://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive
[4] Frequency shift from moving gravitational lens: https://arxiv.org/pdf/2601.13912
Mad Science of: WARP SPEED BURN ฟิสิกส์ของแสงที่จะเห็นขณะเข้าวาร์ป🔥🔥🔥
ฉากไฮเปอร์จั๊มป์สุดเท่ใน Star Wars... ถ้าทำจริงในโลกฟิสิกส์ สิ่งที่เราจะเห็นไม่ใช่เส้นแสงตระการตา แต่มันคือจานแสงรังสีมหาโหดที่พร้อมจะอาบทุกคนในยานให้กลายเป็นเถ้าถ่านในมิลลิวินาที
ที่มา: https://www.facebook.com/share/v/1DkiPCzPjC/
แม๊ะ ไอ้บทความทำลายความฝันถ่วงความจรวดของเหล่านักเพ้อเจ้อแบบเรา เราต้องขยี้ ขยี้ ขยี้🔥🔥🔥ฮึฮ่ะๆๆ เอาละ เรามานับความผิดกันว่าคลิปนั้นผิดอะไรบ้าง และ แสงการวาร์ปตระการตา นั้น จริงๆมันน่าจะเป็นอย่างไร
ปูลิง1: การพิจารณาประเด็นเรื่องอันตรายของรังสีนี้เราจะคิดแค่การเกิด blueshift ของแสง ที่จะเข้ายานผ่านกระจกหน้าเท่านั้น ไม่รวมอนุภาค ฝุ่นอวกาศ และ cosmic ray อื่นๆ เพราะถ้าอารยธรรมนี้ยังกันสิ่งเหล่านั้นไม่ได้ มันก็ไม่มีปัญญาจะสร้างวาร์ปได้ตั้งแต่แรกแหง ส่วนถ้าใครจะถามว่า ยานอวกาศมันจะต้องมีกระจกให้แสงเข้ามาทำไมมันก็เพราะถ้าทำเกราะทึบหมดทั้งลำ มันก็ไม่มีหน้าต่างไว้ยืนมองดาวเท่ ๆ น่ะสิเฟ้ย เคร้??
ปูลิง2: บทความนี้ไม่มี และไม่เกี่ยวกับวาร์ป แบบ J-ABC1234 แต่ถ้าใครพลาดหลงเข้ามาดูแล้ว จะช่วยกดไลค์กดบวกไปหลอกคนมาดูวาร์ปหน่อยก็ดีนะ 😂🤣😂🤣
Doppler Effect〰️
ที่มาของคลิปดังกล่าว สามารถย้อนไปถึงบทความ Relativistic Optics ที่เขียนโดย Joshua Argyle และคณะในปี 2012 ที่พูดถึงการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นแสงที่จะเข้าหาเราเมื่อเราเดินทางเข้าใกล้ความเร็วแสงโดยบทความนี้ มีข้อสรุปที่สำคัญว่า
ใน Star Wars ที่เห็นดาวยืดเป็นเส้นขณะ Millennium Falcon เข้าใกล้ความเร็วแสงมาคำนวณด้วย relativistic optics แสงที่เราจะเห็นด้านหน้า มันควรจะเห็นเป็นจานแสงที่บิดเพี้ยน และแสงไมโครเวฟพื้นพลังจะถูก blue shift ขึ้นมาเป็นแสงที่ตามองเห็น ส่วนแสงที่ตามองเห็นจะ blue shift ขึ้นไปเป็นแสงในช่วงรังสีเอกซ์ [1]
ตรงนี้เป็นเรื่องที่ความถี่ของแสงจะเปลี่ยนไปตามความเร็วของแหล่งกำเนิดและผู้สังเกตการณ์
การที่เรานั่งยานเดินทางเข้าหาแหล่งแสง ผลจะทำให้เกิดสภาพที่แสงจากด้านหน้ามีความถี่มากขึ้น และพร้อมกับความถี่ที่มากขึ้น มันจะมีพลังงานมากขึ้นด้วยตามขนาดของตัวแปรลอเลนซ์ ซึ่งจริง ๆ แล้ว ปรากฎการณ์นี้ เป็นตัวที่ทำให้การเดินทางด้วยความเร็วแสงเป็นไปไม่ได้ ไม่ว่าจะมองจากด้านว่ามันต้องใช้พลังงานเป็นอนันต์เพื่อไปถึงความเร็วแสง และเพราะแรงปะทะของยานต่อวัตถุใดๆที่ความเร็วแสง แม้แต่โฟตอนตัวเดียวก็เกิดแรงต้านได้เป็นอนันต์ ซึ่งการทำงานของวาร์ป มันไม่ใช่การเดินทางด้วยความเร็วแสงจริงๆ แต่เป็นการเดินทางในกาลอวกาศที่ถูกบีบอัดย่อลงมาต่างหาก
The Warp Bubble 🚀
การทำงานของวาร์ปแบบ Alcubierre การอธิบายแบบคร่าวๆคือ
วาร์ป คือการบีบอัดกาลอวกาศจากด้านหน้าของยานแล้วขยายไปด้านหลัง พฤติกรรมตรงนี้ของฟองวาร์ป จะมีลักษณะคล้ายเลนส์แรงโน้มถ่วง
นั่นคือในขณะที่แสงผ่านเข้ามาในเลนส์ มันจะเกิด Gravitational doppler แสงจากทิศด้านหน้ายานจะเกิด Blueshift แสงที่มาจากด้านหลังจะเกิด Redshift แต่ เพราะ ณ จุดศูนย์กลางของฟองวาร์ป คือตัวอวกาศยาน เป็นจุดที่ความโค้งของกาลอวกาศราบเรียบ ก็ถ้าตรงกลางไม่เรียบเข้าวาร์ปไปยานก็จะได้ถูกขยี้บี้เบี้ยวแหลกคึจากสนามแรงโน้มถ่วง
ดังนั้น แล้ว ขนาดของการเกิด Blueshift ของแสงจากภายนอก เมื่อเข้ายานอวกาศ มันจะขึ้นกับแค่ความเร็วสัมพัทธ์ของอวกาศยานของเรา ถ้าอวกาศยานใช้ทรัสเตอร์เดินทางด้วยความเร็ว 0.1c แล้วมีอัตราการย่นของระยะทางที่ 100 เท่า แม้ว่ามันจะเสมือนว่ายานลำนี้เดินทางด้วยความเร็ว 10 เท่าของแสง แต่ขนาดของการเกิด blueshift ก็จะมีเพียงแค่
√(c+0.1c)/(c-0.1c) = 1.1055
หรือความถี่เพิ่มขึ้นแค่ 10.55% ประมาณเห็นแสงสีเหลืองกลายเป็นแสงสีเหลืองอมเขียวแค่นั้นเอง และถ้าความเร็วเดียวกัน อัตราการย่นของระยะทางจะเป็น 1,000 หรือ 10,000 เท่า ขนาดของการเกิด Blueshift ก็จะไม่มากไปกว่านี้ ไม่มีทางที่รังสีคอสมิกพื้นหลังจะถูกอัดขึ้นมาจนเป็นรังสีเอกซ์แบบในบทความของ Joshua Argyle
แต่... แม้ว่าการวาร์ปจะไม่ได้มีอันตรายมากมายจากการเกิด Blueshift มันจะมีปัญหาเรื่องปริมาณพลังงานที่ถูกกวาดผ่านเข้าเลนส์ที่กำลังเคลื่อนไหวอยู่เนี่ยละสิ
Photon flux at FTL 💫
ถึงพลังงานของโฟตอนแต่ละตัวจะไม่ได้เพิ่มขึ้นตามความเร็ววาร์ป แต่ปริมาณแสงที่ฟองวาร์ปกวาดผ่านยังเพิ่มขึ้นตามระยะทางที่ถูกย่น สมมุติยานวิ่งจริง 0.1c แต่ย่นระยะ 1,000 เท่า ยานก็เสมือนกวาดอวกาศด้วยความเร็ว 100c ดังนั้น ถ้าแสงภายนอกสามารถผ่าน Warp Bubble เข้ามาถึงกระจกได้ Photon flux ก็จะเพิ่มประมาณตาม Warp factor w ขณะที่พลังงานต่อโฟตอนเพิ่มจาก Doppler ที่ความเร็วจริงเพียง 10.55% เท่านั้น หรือคร่าว ๆ
Fwarp = (1+w) × D × Fspace
ทีนี้ปัญหาคืออวกาศมันมืดเพราะพลังงานของแสงพื้นหลังมันน้อยนิดกระจิดริด ถ้าใช้ค่ากลม ๆ ประมาณ 1 eV/cm³ จะมีพลังงานตกกระทบผิวเพียงประมาณ 1.2×10⁻⁵ W/m² หรือ 12 microwatt ต่อตารางเมตรเท่านั้น ต่อให้ Warp 1,000 เท่า ก็เพิ่งขึ้นมาราว 0.013 W/m² และ Warp 5,000 เท่าก็แค่ประมาณ 0.066 W/m² ขณะที่แดดกลางวันบนโลกอยู่แถว 1,360 W/m² ดังนั้นระดับ Warp ของ Star Trek ยังไม่ต้องกลัวไก่ย่าง แค่เอา Chewbacca ไปตากแดดกรุงเทพฯ ยังโดนรังสีแรงกว่าหลายหมื่นเท่า
เราขยับจาก Star Trek ที่ความเร็ววาร์ปยังอยู่หลักพัน c ไปหา space hotrod อย่าง Millennium Falcon ใน Star Wars ที่เดินทางจาก Tatooine ไป Alderaan ได้ในประมาณ 48 ชั่วโมง ถ้าประเมินระยะทางแบบเซฟ ๆ ที่ 30,000 ปีแสง นั่นเท่ากับความเร็วเสมือนประมาณ 5.5 ล้าน c ฟังดูเหมือนควรเปิดเตารอได้แล้ว แต่พอคูณกับ photon background จริงกลับได้แค่ราว 70 W/m² หรือประมาณ 5% ของแดดกลางวันเท่านั้น Falcon ข้ามกาแล็กซีได้ในสองวัน แต่ Han Solo กับ Chewbacca ก็ยังนั่งชิล ๆ เพราะถ้าจะให้ photon background แรงเท่าแดดบนโลก ต้องไปถึง Warp factor ราว 10⁸ หรือหนึ่งร้อยล้านเท่าความเร็วแสงเลยทีเดียว
Chicken Warp 🍗
ถ้าจะเอาให้หน้ายานร้อนเป็นเตาอบระดับ 10 kW/m² อัตราการทดของวาร์ปต้องไปถึงประมาณ 10⁹c หรือที่ผมขอตั้งหน่วยไว้ว่า 1 ไก่ย่างวาร์ป — Chicken Warp ต่ำกว่านี้อย่างมากก็ได้ไก่ซูวี ยังไม่ต้องหยิบซอสบาร์บีคิวออกมา ส่วนเรื่องเผาคนเป็นเถ้าถ่านในมิลลิวินาทีต้องไปเล่นกันแถว 10¹⁶c โน่น แต่การคำนวณนี้ก็ไม่ได้สูญเปล่าเสียทีเดียว เพราะมันบอกเราว่าอันตรายจริงอาจไม่ได้อยู่กลางอวกาศว่างเปล่า แต่อยู่ตอนที่ไอ้ยานบ้าพลังนี่กำลังพุ่งเข้าใกล้ระบบดาวต่างหาก
Always go sublight approaching solar system 🕶
เพราะทันทีที่มุ่งหน้าเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงอย่างดวงอาทิตย์ เรื่องจะเปลี่ยนทันที ความเข้มแสงจากดาวเพิ่มขึ้นตาม 1/r² อยู่แล้ว และในโมเดลของเรา Warp ยังเอา photon flux ไปคูณเพิ่มอีกตาม Warp factor อีกต่างหาก ดังนั้นถ้าวาร์ปหลายล้าน c แล้วดื้อพุ่งตรงเข้าหาระบบสุริยะ แสงอาทิตย์ที่เดิมยิ่งเข้าใกล้ก็ยิ่งแรง จะถูกกวาดเข้าหาหน้ายานเร็วขึ้นตามไปด้วย จากตอนอยู่กลาง interstellar space ที่ไม่มีอะไรให้ย่าง พอเข้าใกล้ดาวฤกษ์ขึ้นมามันก็เริ่มมีของให้ย่างจริง ๆ เสียที
ยิ่งกว่านั้น ตาและกล้องจะยอมแพ้ก่อนระบบหล่อเย็นของยานอีกมาก เพราะการจะทำให้ภาพขาวไม่ต้องใช้พลังงานระดับเตาอบเลย เมื่อ Photon flux เพิ่มขึ้นเป็นพัน เป็นหมื่น หรือเป็นล้านเท่า ดาวที่อยู่ตรงหน้า รวมถึงดาวเคราะห์หรือฝุ่นที่สะท้อนแสงจากดาวฤกษ์ ก็สามารถสว่างจนเกิด overexposure ได้ และเมื่อ Warp Bubble ยังบิดแนวแสงให้ภาพลากยาวเข้าหาทิศทางการเดินทาง เราก็อาจได้ภาพแบบ Star Wars จริง ๆ คือ ดาวยืด → สว่าง → ขาว → ตาบอด ก่อนจะไปถึงขั้นไก่ย่างเสียอีก
ดังนั้นกฎความปลอดภัยข้อแรกของนักบินวาร์ปจึงควรเรียบง่ายมาก
กลางอวกาศจะซิ่งแค่ไหนก็เรื่องของมารดาท่าน แต่พอเข้าเขตระบบดาว จงออกจากวาร์ปแล้วค่อยคลานย่อเข้าไปแบบ Sublight
ดังนั้น!!! หนัง Star Wars ทำนายถูกตั้งแต่แรกที่ดาวจะลากเป็นเส้น ต่างจากบทความผิด ๆ ของพวกแฟนStar Trek ที่พยายามบอกว่ามันผิด (แม้ว่าคนทำ Special Effect อาจไม่ได้คิดถึงขนาดนี้ก็ตาม) แถมฉากที่ยานต้องออกจาก Hyperspace ก่อนถึงดาวหรือดาวเคราะห์ ก็มีความสมเหตุสมผลทางวิดกระยาสารทอย่างสวยงาม ท่านจอร์จ ลูคัส จงเจริญ
อ้างอิง
[1] Joshua Argyle, Riley Connors, Katie Dexter, Cameron Scoular — “Relativistic Optics” (2012), Journal of Physics Special Topics, University of Leicester
[2] Doppler effect: https://pg-astro.fr/astronomie/initiation/effet-doppler-fizeau.html
[3] Warp field: https://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive
[4] Frequency shift from moving gravitational lens: https://arxiv.org/pdf/2601.13912