Abril de 2010 (2 e 6 de abril) / Relatórios preparados para a Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3) da DIA, Washington, D.C., EUA
DIA, 2010: dois estudos do AAWSAP discutem, em teoria, a “dobra espacial” e buracos de minhoca para viajar mais rápido que a luz
Dois DIRDs de abril de 2010 revisam soluções da relatividade geral que permitiriam, em princípio, viagens mais rápidas que a luz: a bolha de dobra de Alcubierre e os buracos de minhoca atravessáveis. Ambos exigem energia negativa ou “matéria exótica” em quantidades que ninguém sabe produzir, e os próprios autores reconhecem que não há instruções para construir nada disso.
- Data do evento
- Abril de 2010 (2 e 6 de abril)
- Local
- Relatórios preparados para a Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3) da DIA, Washington, D.C., EUA
- Tema
- História da investigação
- Órgãos das fontes
- DOW
- Documentos
- 2 documentos · 75 páginas
- Leitura
- 28 min
Capa de relatório oficialPágina física 1FONTES DOCUMENTAIS · DOW
O que os registros contam
Estes são estudos teóricos de física, não relatos de avistamento. O primeiro, “Warp Drive, Dark Energy, and the Manipulation of Extra Dimensions”, de 2 de abril de 2010, tem dois autores com nomes substituídos por “AAP Person 74” e “AAP Person 58”. O segundo, “Traversable Wormholes, Stargates, and Negative Energy”, de 6 de abril de 2010, é assinado por “AAP Person 58”. Os dois fazem parte da série do programa AAWSAP e partem da mesma constatação: nada com massa alcança a velocidade da luz, e mesmo uma nave muito rápida levaria décadas para chegar às estrelas mais próximas.
O estudo da dobra espacial explica a proposta de Miguel Alcubierre, de 1994: uma “bolha” de espaço que se contrai à frente da nave e se expande atrás, de modo que a nave fica parada dentro dela e é o próprio espaço que se move. A relatividade não limita a velocidade do espaço, o que permitiria contornar a barreira da luz. Uma tabela calcula viagens a cem vezes a velocidade da luz: Marte em 193 segundos, Alfa Centauro em 15 dias. Os autores propõem uma via própria, ligada à energia escura: se ela vier da energia de Casimir em dimensões extras do espaço, controlar o tamanho dessas dimensões perto da nave poderia controlar a expansão local do espaço.
O resumo desse primeiro estudo é cauteloso. Diz que a ideia de uma tecnologia capaz de controlar dimensões superiores é “tentadora” e “digna de investigação mais profunda”, mas que isso “pode não se concretizar senão daqui a muitos anos” e “não é de forma alguma uma certeza”. Antes de qualquer experimento, seria preciso entender a energia escura e confirmar que dimensões extras existem, algo que o Grande Colisor de Hádrons poderia testar. As estimativas de energia negativa para uma bolha, tabeladas no relatório, são enormes.
O estudo dos buracos de minhoca revisa a solução de Morris e Thorne, de 1985, feita a pedido de Carl Sagan para o romance Contato: túneis no espaço-tempo que ligariam regiões distantes, sem singularidade nem horizonte de eventos. O autor sustenta que a objeção de que a “matéria exótica” viola as condições de energia é “espúria”, mas admite que identificar, medir e produzir essa matéria é o desafio central. Revisa formas de gerar energia negativa em laboratório, como luz em estado comprimido e o efeito Casimir, e descreve um gerador conceitual com espelhos giratórios. Reconhece que “ainda não se sabe como construir um buraco de minhoca atravessável”: a relatividade dá a receita dos ingredientes, “mas não as instruções de montagem”.
Nenhum dos dois relatórios menciona UFOs ou UAPs. Eles interessam ao tema porque mostram que o AAWSAP encomendou avaliações de formas extremas de transporte, ligadas à área de “translação espacial e temporal” da declaração de objetivos. As hipóteses são dos autores e dependem de física não verificada. A comparação com a história da energia nuclear, dos Curie ao primeiro reator, é um argumento para financiar pesquisa, não evidência de que a tecnologia seja viável.
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O documento, em português
D138: traduzidos na íntegra o expediente (página 2), a introdução (páginas 5 a 7), a seção 7.6 (página 30) e o fim da seção 7 com o resumo (páginas 31 e 32). D139: traduzidos na íntegra o expediente (página 2), o resumo (páginas 5 e 6), a legenda e o texto da figura 9 (página 22), a discussão final da seção IV (página 32) e a conclusão (páginas 34 a 37). Ficaram de fora as seções matemáticas (D138, páginas 8 a 29; D139, páginas 7 a 31 e 33), que desenvolvem métricas, equações de campo e estimativas numéricas, e as referências. Equações foram indicadas, não transcritas.
TRECHO 1 · PÁGINA FÍSICA 2
D138, página física 2: expediente
Dobra espacial, energia escura e a manipulação de dimensões extras. Preparado por: Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3), Escritório de Alerta de Defesa, Diretoria de Análise, Agência de Inteligência de Defesa. Autores: [nomes substituídos por “AAP Person 74” e “AAP Person 58”]. Nota administrativa. AVISO DE DIREITOS AUTORAIS: não está autorizada a divulgação adicional das fotografias desta publicação. Este produto faz parte de uma série de relatórios de tecnologia avançada produzidos no ano fiscal de 2009 no Programa AAWSA do Escritório de Alerta de Defesa da DIA. Comentários ou perguntas devem ser enviados a [nome substituído por “AAP Person 1”], gerente do Programa AAWSA, DIA, aos cuidados de CLAR/DWO-3, Edifício 6000, Washington, DC 20340-5100.Nota editorial: Conferido pelo texto.
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Warp Drive, Dark Energy, and the Manipulation of Extra Dimensions. Prepared by: Acquisition Support Division (DWO-3) Defense Warning Office Directorate for Analysis Defense Intelligence Agency. Authors: [AAP Person 74], [AAP Person 58]. Administrative Note. COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized. This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009 under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace Weapon System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to this document should be addressed to [AAP Person 1], AAWSA Program Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington, DC 20340-5100.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 2, contando a capa.
TRECHO 2 · PÁGINA FÍSICA 5
D138, páginas físicas 5 a 7: introdução
Dobra espacial, energia escura e a manipulação de dimensões extras. Introdução. Para considerar de forma realista a exploração interestelar em prazos compatíveis com uma vida humana, é necessária uma mudança drástica na abordagem tradicional da propulsão. Sabe-se, e está bem testado desde Einstein, que toda matéria está restrita a velocidades abaixo da luz (muito menores que 3 × 10⁸ m/s, a velocidade da luz, ou c) e que, à medida que se aproxima dessa velocidade, sua massa tende ao infinito. Esse aumento garante que seria necessária energia infinita para viajar à velocidade da luz; ela é, assim, impossível de atingir e representa um limite absoluto para toda matéria no espaço-tempo. Mesmo com um motor capaz de levar uma nave a uma fração apreciável da velocidade da luz, a viagem às estrelas mais próximas levaria muitas décadas no referencial de um observador na Terra. Esses longos tempos não tornariam a exploração interestelar impossível, mas certamente esfriariam o entusiasmo de governos ou particulares que financiassem as missões: seria difícil justificar uma missão cujo sucesso está talvez a um século de distância. Nos últimos anos, porém, os físicos descobriram duas brechas no limite de Einstein: a ponte de Einstein-Rosen (o “buraco de minhoca”) e a dobra espacial. As duas envolvem manipular o próprio espaço-tempo de modo exótico para permitir viagens mais rápidas que a luz (FTL). O buraco de minhoca liga duas regiões potencialmente distantes por um atalho topológico; em teoria, entrar-se-ia nele e seria transportado instantaneamente à saída. Embora não haja evidência observacional de buracos de minhoca, em teoria eles podem existir como solução válida da relatividade geral. A dobra espacial, foco deste trabalho, envolve a manipulação local do tecido do espaço junto à nave: criar uma bolha assimétrica que se contrai à frente e se expande atrás. A nave fica parada dentro da “bolha de dobra”, e o movimento do próprio espaço produz o deslocamento relativo. O traço mais atraente é que a relatividade não impõe restrição conhecida ao movimento do espaço, o que permitiria contornar a barreira da luz. Uma plataforma aeroespacial com dobra espacial alteraria profundamente a capacidade de explorar, e potencialmente colonizar, o universo. Como a dobra não é limitada pela luz, só se pode adivinhar suas velocidades máximas. Para argumentar, consideremos viagens de uma [p. 6] nave capaz de 100c(1) a destinos exóticos de possível interesse. Como mostra a tabela 1, viagens aos planetas do Sistema Solar levariam horas em vez de anos, e a sistemas estelares próximos, semanas em vez de centenas de milhares de anos. Tabela 1. Tempos de trânsito a 100 vezes a velocidade da luz: Marte, 193 segundos; Júpiter, 36 minutos; Netuno, 4 horas; Alfa Centauro, 15 dias; Epsilon Eridani, 38 dias; Nebulosa de Órion, 1,3 ano. Até recentemente, a dobra espacial era coisa de ficção científica. Um artigo de Miguel Alcubierre de 1994 deu à ideia base teórica mais sólida: ele mostrou que se pode escolher uma variedade lorentziana com características de bolha que lembram a dobra da série Jornada nas Estrelas. A bolha permitia ao espaço-tempo ao redor mover-se a velocidades superluminais, e os ocupantes não sentiriam aceleração, porque seria o espaço-tempo que se moveria. Vários artigos recentes partem dessa ideia, mas em geral não tratam de como criar de fato a bolha. Nossa pesquisa aborda essa questão de uma perspectiva nova e única e introduz uma mudança de paradigma no estudo da dobra (referência 2): trata a física da dobra pela teoria quântica de campos, e não pela relatividade geral, como é tradicional. Uma das melhorias do modelo é uma redução drástica da energia total necessária. O caminho para a ideia foi a observação de que o espaço-tempo está em expansão acelerada, como mostra o desvio para o vermelho das galáxias, e a convicção de que, se o mecanismo dessa expansão fosse compreendido, poderia afinal ser controlado. Os cosmólogos chamam de “energia escura” uma forma de energia exótica e onipresente que se acredita constituir mais de 70% do conteúdo de matéria e energia do universo (referências 3 a 6); ela gera pressão negativa, fazendo o espaço se expandir como se observa (referência 7). [nota 1: essa velocidade, algo arbitrária, destaca que a galáxia ficaria muito mais acessível se, ou quando, se descobrir como superar a barreira da luz.] [p. 7] Sabemos o que a energia escura faz, mas não compreendemos sua natureza, por que existe ou como é criada; sabemos apenas que exerce uma força permanente sobre o espaço-tempo. Observações recentes de alta precisão, baseadas em supernovas de alto desvio para o vermelho, indicam que ela pode ser uma energia cosmológica do vácuo (referências 8 a 10) e geraram intensa pesquisa por causa da descoberta inesperada de que a expansão do universo está se acelerando. Um aspecto tentador é que, se a energia escura fosse plenamente compreendida e se desenvolvesse tecnologia capaz de gerar e aproveitar seus efeitos sobre o espaço, a dobra estaria um passo mais perto da realidade. Embora essa compreensão possa estar a muitos anos, é inteiramente possível que avanços no Grande Colisor de Hádrons ou na teoria M levem a um salto no entendimento e orientem inovações. Nossa pesquisa busca a origem física da energia escura; explorando ideias da fronteira da física teórica, propõe um modelo fisicamente viável com elementos da teoria das cordas e da teoria quântica de campos, que permite considerar um mecanismo pelo qual uma tecnologia suficientemente avançada controlaria a densidade de energia escura em qualquer região e, portanto, a expansão do espaço. Isso tem implicações claras para a pesquisa sobre dobra. Estrutura: a seção 2 revê as dobras da relatividade geral e sua energia; a seção 3, a constante cosmológica; a seção 4, a energia de Casimir, que em certas condições pode gerar a constante cosmológica; a seção 5, dimensões superiores e sua importância nos cálculos de Casimir; a seção 6, fórmulas que mostram que energias de Casimir em dimensões superiores podem ser a energia escura; a seção 7 reúne os conceitos e apresenta o novo paradigma de dobra; a seção 8 faz cálculos originais da energia de uma dobra superluminal. Por fim, especula-se sobre o progresso tecnológico necessário para tornar o modelo realidade.Nota editorial: Conferido no fac-símile da página 5 e pelo texto das páginas 6 e 7. O plano anunciado na página 7 não coincide com a numeração real (o “Summary” é a seção 8 e os cálculos estão na seção 7); está assim no original.
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Warp Drive, Dark Energy, and the Manipulation of Extra Dimensions. Introduction. If one is to realistically entertain the notion of interstellar exploration in timeframes of a human lifespan, a dramatic shift in the traditional approach to spacecraft propulsion is necessary. It has been known and well tested since the time of Einstein that all matter is restricted to motion at sublight velocities (<< 3 x 10^8 m/s, the speed of light, or c), and that as matter approaches the speed of light, its mass asymptotically approaches infinity. This mass increase ensures that an infinite amount of energy would be necessary to travel at the speed of light, and, thus, this speed is impossible to reach and represents an absolute speed limit to all matter traveling through spacetime. Even if an engine were designed that could propel a spacecraft to an appreciable fraction of light speed, travel to even the closest stars would take many decades in the frame of reference of an observer on Earth. Although these lengthy transit times would not make interstellar exploration impossible, they would certainly dampen the enthusiasm of governments or private individuals funding these missions. After all, a mission whose success is perhaps a century away would be difficult to justify. In recent years, however, physicists have discovered two loopholes to Einstein's ultimate speed limit: the Einstein-Rosen bridge (commonly referred to as a “wormhole”) and the warp drive. Fundamentally, both ideas involve manipulation of spacetime itself in some exotic way that allows for faster-than-light (FTL) travel. Essentially, the wormhole involves connecting two potentially distant regions of space by a topological shortcut. Theoretically, one would enter the wormhole and instantaneously be transported to the exit located in a distant region of space. Although no observational evidence of wormholes exists, theoretically they can exist as a valid solution to general relativity. The warp drive—the main focus this paper—involves local manipulation of the fabric of space in the immediate vicinity of a spacecraft. The basic idea is to create an asymmetric bubble of space that is contracting in front of the spacecraft while expanding behind it. Using this form of locomotion, the spacecraft remains stationary inside this “warp bubble,” and the movement of space itself facilitates the relative motion of the spacecraft. The most attractive feature of the warp drive is that the theory of relativity places no known restrictions on the motion of space itself, thus allowing for a convenient circumvention of the speed of light barrier. An advanced aerospace platform incorporating warp drive technology would profoundly alter the capacity to explore—and potentially to colonize—the universe. Because a warp drive is not limited by the speed of light, one can only guess the top speeds such a technology might be capable of achieving. For the sake of argument, let's consider the duration of trips taken by a [p. 6] spacecraft capable of 100c(1) for an array of exotic destinations of possible interest. As Table 1 shows, trips to the planets within our own solar system would take hours rather than years, and journeys to local star system would be measured in weeks rather than hundreds of thousands of years. Table 1. Transit Times to Various Exotic Destinations at 100 Times the Speed of Light: Mars 193 seconds; Jupiter 36 minutes; Neptune 4 hours; Alpha Centauri 15 days; Epsilon Eridani 38 days; The Orion Nebula 1.3 years. Until recently, the warp drive was a concept reserved for science fiction. However, a 1994 paper by Miguel Alcubierre placed the idea on a more solid theoretical footing. Alcubierre (Reference 1) demonstrated that a specific Lorentzian manifold could be chosen that exhibited bubble-like features reminiscent of the warp drive from the popular Star Trek television series. The bubble allowed for the surrounding spacetime to move at FTL speeds, and the inhabitants of the bubble would feel no acceleration effects because spacetime itself would be in motion instead of the spacecraft and its inhabitants. A number of papers have emerged in recent years that build on this original idea. However, these papers do not typically address how one might actually create the necessary spacetime bubble. Our own research directly addresses this question from a new and unique perspective and introduces a novel paradigm shift in the field of warp drive study (Reference 2). More formally, our work approaches the physics of warp drive from the perspective of quantum field theory; this diverges from the more traditional approach to warp drives, which utilizes the physics of general relativity. One of the improvements the model introduces is a dramatic reduction in the overall energy required to create such a phenomenon. The roadmap to this new idea was the observation that spacetime is currently known to be in a state of accelerated expansion, as demonstrated by the redshifting of galaxies, and the belief that if the mechanism for this expansion could be understood, then it might ultimately be controlled. A popular term used by cosmologists today is “dark energy,” an exotic and ubiquitous form of energy that is believed to constitute over 70 percent of the matter-energy content of the universe (Reference 3-6). One salient feature of dark energy is its intrinsic ability to generate negative pressure, causing the fabric of space to expand in the way that is currently observed (Reference 7). [footnote 1: This speed, while somewhat arbitrary, highlights the fact that our galaxy would become far more accessible if or when one discovers how to surpass the speed of light barrier.] [p. 7] Although we know what dark energy does, we do not yet fully understand its nature. We do not understand why it exists or how it is created; we simply know it provides an ever-present force on spacetime, causing the universe to expand. Indeed, recent high-precision experimental observations indicate dark energy may be a cosmological vacuum energy (Reference 8-10). These observations are based on the magnitudes of high-redshift supernova and have been a source of high research activity of late owing to the unexpected discovery that the rate of expansion of the universe is increasing (commonly referred to as accelerated expansion). One tantalizing aspect of dark energy is that if it were fully understood, and if a technology were developed that could generate and harness the exotic effects of dark energy on the fabric of space, then a warp drive would be one step closer to technological reality. While a full understanding of the true nature of dark energy may be many years away, it is entirely feasible that experimental breakthroughs at the Large Hadron Collider or developments in the field of M-theory could lead to a quantum leap in our understanding of this unusual form of energy and perhaps help to direct technological innovations. Our own research focuses on gaining an understanding of the physical origin of dark energy. By exploring novel ideas at the forefront of theoretical physics, one is able to propose a physically viable model incorporating some of the cutting-edge ideas emerging from string theory and quantum field theory. This leads to a deeper understanding of the possible origin of dark energy and allows consideration of a mechanism that would allow a sufficiently advanced technology to control the dark energy density in any region of space, and thus the expansion of space. This work has clear implications for the advancement of warp drive research. This paper is structured as follows: Section 2 reviews the more traditional general relativistic warp drives, the energy required to create them, and the physics required to understand them. Section 3 discusses the cosmological constant, a term featured in Einstein's equation that regulates the contraction and expansion of the spacetime. Section 4 introduces the Casimir energy, which, under certain conditions, may be the phenomenon that physically generates the cosmological constant. Section 5 discusses higher dimensions in physics and their importance in the context of Casimir energy calculations. Section 6 introduces the formulas that demonstrate that the Casimir energies in higher dimensions may in fact be the dark energy that is responsible for the accelerated expansion of the universe. Section 7 relates all the previous concepts together and introduces the novel warp drive paradigm. Section 8 performs original calculations of the energy required to create a superluminal warp drive. Finally, the paper speculates about the technological progress that would be necessary to turn this model into a reality.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 5, contando a capa.
TRECHO 3 · PÁGINA FÍSICA 30
D138, página física 30: seção 7.6, desenvolvimento da tecnologia
[...] compreensão e experimentação com a tecnologia de dobra. Para entender como, discutamos uma analogia com energia de w > 1. Em alguns laboratórios do país, lasers de petawatt estão sendo construídos e testados, capazes de gerar pulsos curtos de intensidade muito superior a 10¹⁵ W/m², densidades de potência focalizada de pico muito superiores a 10²⁷ W/m³ e densidades de energia muito superiores a 10¹⁶ J/m³. Se fosse possível construir um dispositivo exótico com emissão de energia de w < 1, cálculos idênticos aos da tabela 3 mostrariam que a densidade de energia de um “laser de energia escura” análogo produziria uma expansão local do espaço de V dobra = 10⁻¹³, ou cerca de 10⁻⁵ m/s, por metro percorrido pelo laser. Talvez seja possível montar um experimento que meça essa expansão modificada ao longo do laser para testar as previsões deste trabalho. 7.6 O DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA. Embora uma dobra prática possa estar a muitos anos, vários desenvolvimentos talvez sejam necessários para iniciar experimentos com protótipos. Primeiro, é de importância capital compreender melhor a energia escura, que responde por cerca de 70% da densidade de energia do universo e pela expansão do espaço; com essa compreensão, tentativas de gerá-la em laboratório seriam componente crítico de uma dobra funcional. Outro desenvolvimento crucial é determinar se as dimensões extras são reais. Quando isso for determinado com certeza absoluta, o papel dessas dimensões se tornará foco mais sério de pesquisa. Como discutido, a estabilização das dimensões extras e a expansão acelerada das quatro restantes podem ser obtidas pela energia de Casimir; a aceleração do subespaço tridimensional ocorre naturalmente quando as dimensões extras se estabilizam. Uma característica importante do modelo é a dependência da densidade de energia escura em relação ao tamanho das dimensões extras. Em modelos com grandes dimensões extras, a interação da torre de Kaluza-Klein de grávitons com os campos do Modelo Padrão é suprimida pela escala de Planck em dimensões superiores, com acoplamentos da ordem do inverso de TeV. Isso se vê na expansão do tensor métrico em modelos de gravidade linearizada: [equação 7.7], em que os índices maiúsculos indicam soma sobre as dimensões superiores, M é a massa de Planck modificada, η MN é o espaço-tempo plano (de Minkowski) e h MN as flutuações de grávitons no volume. O termo de interação do gráviton na ação é:Nota editorial: Conferido pelo texto; expoentes lidos por coerência com a notação. “extra dimension are” está assim no original.
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[...] understanding and experimentation with warp drive technology. To understand how, first discuss an analogy with energy w > 1. In a handful of labs scattered around the country, petawatt lasers are being built and tested. These are lasers of profound capability, able to generate short laser pulses of intensity >> 10^15 W/m^2 with peak focused power densities of >> 10^27 W/m^3 and energy densities of >> 10^16 J/m^3. If it were possible to construct an exotic device whose energy output had w < 1, then using calculations identical to those to generate Table 3, it would seem straightforward to show that the energy density produced by an analogous dark energy laser would translate into a local expansion of space corresponding to V warp = 10^-13 or ~ 10^-5 m/s for every meter of space that the laser travels. It may be possible to construct an experiment that could measure the modified expansion of space along the length of such a laser to test the predictions of this paper. 7.6 THE DEVELOPMENT OF THE TECHNOLOGY. Although a practical warp drive could be many years away from realization, there are a number of technological developments that may, in fact, be necessary in order to allow prototype experiments to begin. First, a more complete understanding of dark energy is of paramount importance. As mentioned earlier, dark energy contributes approximately 70 percent of the overall energy density of the universe, and is responsible for the expansion of space. As one acquires deeper understanding of this energy, attempts to generate dark energy in the lab would no doubt be a critical component to a working warp drive. Other crucial developments include determining whether extra dimension are, in fact, real. Once this has been determined with absolute certainty, the role of extra dimensions and their relationship with the universe that we are more familiar with will become a more serious focus of scientific research and attention. As has been discussed, the stabilization of the extra dimensions and the accelerated expansion of the remaining four dimensions can be realized via the Casimir energy. The acceleration of the 3-dimensional subspace is a naturally occurring phenomenon which occurs when the extra dimensions are stabilized. An important feature of the higher dimensional model is the dependence of the dark energy density on the size of the extra dimensions. In models with large extra dimensions, the interaction of the graviton KK tower with the Standard Model fields are suppressed by the higher dimensional Planck scale and the corresponding couplings are inverse TeV in strength. This can be seen more clearly when we consider the expansion of the metric tensor in models with large extra dimensions computed within linearized gravity models: [equation 7.7] where the capital letter indices indicate summation over the higher dimensions, M is the modified Planck mass, η MN corresponds to flat (Minkowski) spacetime and h MN corresponds to the bulk graviton fluctuations. The graviton interaction term in the action is expressed by:Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 30, contando a capa.
TRECHO 4 · PÁGINA FÍSICA 31
D138, páginas físicas 31 e 32: fim da seção 7 e resumo
[equação 7.8], em que T MN é o tensor energia-momento em dimensões superiores. A interação do gráviton com os estados de Kaluza-Klein e com os campos do Modelo Padrão se obtém integrando a ação sobre as coordenadas extras. Como todos esses estados se acoplam com a intensidade universal 1/M Pl, surge a possibilidade instigante de controlar o tamanho das dimensões extras por processos a energias acessíveis aos aceleradores do futuro próximo. O acoplamento é extremamente pequeno, mas o efetivo é ampliado pelo grande número de estados de Kaluza-Klein. Conforme a figura 7, energia adicional em forma de matéria ou radiação na escala de TeV pode alterar o potencial efetivo; os extremos que determinam o tamanho das dimensões extras se modificam com a densidade de energia de Casimir e, portanto, com a densidade de energia escura. No modelo ADD (seção 5.2), os campos do Modelo Padrão ficam confinados a uma brana de 4 dimensões, com nova escala de gravidade M D muito superior a TeV em D = 4 + d dimensões, sendo d o número de dimensões extras. O experimento Atlas, no Grande Colisor de Hádrons do CERN, poderá sondar dimensões extras do tipo ADD até M D de cerca de 8 TeV. No cenário de Randall-Sundrum, a hierarquia é explicada pelo fator de dobra na geometria AdS5 do volume; testes de precisão eletrofracos permitem massas de Kaluza-Klein da ordem de 1 TeV. No cenário de Dimensões Extras Universais, o Tevatron restringe a escala de compactificação a Mc > 400 GeV. Como o Atlas será sensível a Mc de cerca de 3 TeV, se a natureza for descrita por um desses cenários, as dimensões adicionais poderão ser sondadas. Mais empolgante ainda é a possibilidade de controlar seu tamanho nas energias do Grande Colisor de Hádrons: quando a energia de Casimir faz o papel de energia escura, é possível controlar diretamente a densidade local de energia escura controlando o tamanho das dimensões adicionais. 8. Resumo. A ideia de que uma tecnologia suficientemente avançada possa interagir com as dimensões superiores e controlá-las diretamente é uma possibilidade tentadora e certamente digna de investigação mais profunda. O controle desse espaço pode ser fonte de controle tecnológico sobre a densidade de energia escura e ter papel no desenvolvimento de propulsões exóticas, especificamente uma dobra espacial. Naturalmente, isso pode não se concretizar senão daqui a muitos anos, mas considere os muitos fenômenos espetaculares que se acredita serem verdadeiros neste início do [p. 32] século 21. Acredita-se que um campo de energia chamado bóson de Higgs permeia o espaço-tempo e dá massa às partículas. Acredita-se que uma fonte de energia exótica e onipresente, sem muita imaginação chamada de energia escura, é responsável pela expansão acelerada do universo, com base em supernovas a bilhões de anos-luz. Acredita-se também que o universo pode ter, além das três dimensões espaciais e uma de tempo, até sete dimensões compactificadas com topologia de Calabi-Yau, e que seus blocos fundamentais são entidades estendidas, semelhantes a cordas. A física moderna está cheia de criações empolgantes e imaginativas. Por compreendermos essas curiosidades, poderíamos potencialmente aproveitá-las para fins tecnológicos. Isso não é de forma alguma uma certeza, mas, a julgar pela história dos pioneiros científicos, parece inteiramente possível que as mentes criativas do futuro encontrem meios de realizar o que, para nós, pode parecer mágica.Nota editorial: Conferido no fac-símile da página 31 e pelo texto da página 32. O original chama o bóson de Higgs de “campo de energia”; tradução fiel. O bóson só foi detectado em 2012, depois do relatório.
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[equation 7.8] where T MN is the higher dimensional energy-momentum tensor. The interaction of the graviton with the graviton KK states and with the SM fields are obtained by integrating the action over the extra coordinates. Because all these states are coupled with the universal strength 1/M Pl this leads to the compelling possibility of the control of the size of the extra dimensions by processes at energies that will be accessible via the particle accelerators of the near future. Although the coupling is extremely small, the effective coupling is enhanced by the large number of KK states. Referring to Figure 7, additional energy in the form of matter or radiation with the TeV energy scale can alter the shape of the effective potential. In particular, the extrema determining the size of the extra dimensions are modified with the change of the Casimir energy density and hence, the dark energy density, in the models under consideration. In the ADD model discussed in Section 5.2, the Standard Model fields are confined to a 4-dimensional brane and a new gravity scale M D >> TeV is introduced in the D = 4 + d dimensions, where d is the number of extra dimensions. This is determined quite easily by forming the higher dimensional action and integrating out the extra dimension. The Atlas experiment at CERN's Large Hadron Collider will have the capability to probe the ADD type extra dimensions up to M D ~ 8 TeV. In the Randall Sundrum scenario, the hierarchy is explained by the warp factor in the AdS5 bulk geometry. A lower bound can be placed on the lowest KK mass by electroweak precision tests (masses on the order of 1 TeV are allowed). In the Universal Extra Dimension scenario, Tevatron results constrain the compactification scale to Mc > 400 GeV. Because the Atlas experiment will be sensitive to Mc ~ 3 TeV, the estimates in this section indicate that if nature is in fact described by one of these higher dimensional scenarios, then the additional dimensions can be probed. Even more exciting is the possibility that their size may be controlled at the energies accessible to the Large Hadron Collider. When the Casimir energy to play the role of dark energy is involved, one can see that the possibility for the direct control of the local dark energy density by controlling the size of the additional dimensions is possible. 8. Summary. The idea that a sufficiently advanced technology may interact with, and acquire direct control over, the higher dimensions is a tantalizing possibility, and one that is most certainly worthy of deeper investigation. Control of this higher dimensional space may be a source of technological control over the dark energy density and could ultimately play a role in the development of exotic propulsion technologies; specifically, a warp drive. Of course, this may not be actualized until many years in the future, but consider the many spectacular physical phenomena that are believed to be true at this early point in [p. 32] the 21st century. One believes that an energy field called the Higgs boson permeates spacetime and that the interaction of matter with this field is what is responsible for particles acquiring mass. One believes that an exotic ubiquitous energy source, unimaginatively named dark energy, is responsible for the current accelerated expansion of the universe based on observation of supernova in galaxies billions of light years from Earth. One also believes that the universe may not consist of the three spatial dimension of length, breadth, width, and one of time, but that, in fact, there may be as many as seven additional compactified dimensions assuming the topology of a Calabi-Yau manifold, and that the fundamental building blocks of the universe are, in fact, extended string-like entities. Modern physics is full of many exciting and marvelously imaginative creations. Because one understands these curiosities, one could potentially harness these elements of nature for one's own technological ends. This is by no means a certainty, but if we may make predictions based on the innovative history of scientific pioneers of the past, then it seems entirely possible that the creative minds of the future may indeed find ways to accomplish what, to us, may seem like magic.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 31, contando a capa.
TRECHO 5 · PÁGINA FÍSICA 2
D139, página física 2: expediente
Buracos de minhoca atravessáveis, portais estelares e energia negativa. Preparado por: Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3), Escritório de Alerta de Defesa, Diretoria de Análise, Agência de Inteligência de Defesa. [Autor com nome substituído por “AAP Person 58”.] Nota administrativa. AVISO DE DIREITOS AUTORAIS: não está autorizada a divulgação adicional das fotografias desta publicação. Este produto faz parte de uma série de relatórios de tecnologia avançada produzidos no ano fiscal de 2009 no Programa AAWSA do Escritório de Alerta de Defesa da DIA. Comentários ou perguntas devem ser enviados a [nome substituído por “AAP Person 1”], gerente do Programa AAWSA, DIA, aos cuidados de CLAR/DWO-3, Edifício 6000, Washington, DC 20340-5100.Nota editorial: Conferido pelo texto (o automático grafa “MP Person 58”). O mesmo rótulo “AAP Person 58” é coautor do D138.
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Traversable Wormholes, Stargates, and Negative Energy. Prepared by: Acquisition Support Division (DWO-3) Defense Warning Office Directorate for Analysis Defense Intelligence Agency. [AAP Person 58]. Administrative Note. COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized. This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009 under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace Weapon System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to this document should be addressed to [AAP Person 1], AAWSA Program Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington, DC 20340-5100.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 2, contando a capa.
TRECHO 6 · PÁGINA FÍSICA 5
D139, páginas físicas 5 e 6: resumo
Buracos de minhoca atravessáveis, portais estelares e energia negativa. I. Resumo. Implementar viagens interestelares mais rápidas que a luz (FTL) por buracos de minhoca atravessáveis exige, em geral, moldar o espaço-tempo em geometrias locais muito especializadas. A análise pela Teoria Geral da Relatividade, com as equações de estado resultantes, mostra que elas exigem matéria “exótica”. Já se afirmou que, como essa matéria viola as condições de energia, espaços-tempos FTL não seriam plausíveis. Mostrou-se, porém, que essa é uma questão espúria. A identificação, a magnitude e a produção de matéria exótica são, no entanto, o desafio técnico central. Essas questões são revistas e resumidas, com uma avaliação do estado atual de sua solução. Em 1985, os físicos M. Morris e K. Thorne, do Caltech, descobriram o princípio dos buracos de minhoca atravessáveis com base na relatividade geral de Einstein (publicada em 1915), como exercício acadêmico a pedido de Carl Sagan, que concluíra o rascunho do romance Contato (referências 1 e 2). Esse pequeno exercício deu origem a duas novas linhas de pesquisa: o estudo dos buracos de minhoca atravessáveis e o das máquinas do tempo. Buracos de minhoca são túneis hiperespaciais no espaço-tempo que ligam regiões remotas do nosso universo ou dois universos diferentes, e até dimensões e tempos diferentes. Os viajantes entrariam por um lado e sairiam pelo outro, passando pela garganta, a velocidade igual ou inferior à da luz (c, 3 × 10⁸ m/s), sem violar a relatividade especial; observadores externos, porém, os veriam percorrer muitos anos-luz a velocidade superluminal (figura 1). Um “portal estelar” (stargate) é uma classe especial dessas soluções, de física muito simples e com aberturas planas. Buracos de minhoca atravessáveis diferem das pontes de Einstein-Rosen, ou buracos de minhoca de Schwarzschild, não atravessáveis, formados por matéria estelar colapsada (buracos negros) ou por regiões de vácuo com simetria esférica. Buracos negros são estrelas colapsadas com toda a massa num ponto infinitesimal, onde o campo gravitacional esmaga matéria e espaço-tempo. Mesmo as pontes de Einstein-Rosen, porém, podem se tornar atravessáveis com um ajuste infinitesimal da métrica. Nos buracos negros, a singularidade e seu campo esmagador bloqueiam totalmente a passagem; um buraco de minhoca atravessável não tem singularidade nem campo esmagador, e os exploradores entrariam, atravessariam a garganta e sairiam do outro lado. Também não tem horizonte de eventos, região de campo intenso que separa o espaço em torno da singularidade do universo exterior; atravessado o horizonte de um buraco negro, nunca se sai, porque seria preciso velocidade superluminal. Nem a luz escapa. [p. 6] Figura 1. Buraco de minhoca intrauniverso como atalho hiperespacial pelo espaço convencional. Buracos de minhoca atravessáveis são criaturas da relatividade geral clássica que permitem viagens muito confortáveis pela vizinhança cósmica. Para a física moderna, essa vizinhança pode abranger outros universos, dimensões e tempos além do espaço-tempo quadridimensional. A humanidade não descobriu todas as facetas do universo e precisará de novos experimentos e tecnologias para verificá-las (ou não). Buracos de minhoca podem ter movimento normal ou (em casos especiais) retrógrado no tempo, tensões gravitacionais normais ou inexistentes sobre os viajantes, e gargantas de forma esférica, plana, cúbica, poliédrica, genérica etc. Por que considerar buracos de minhoca? Toda a engenharia padrão de propulsão espacial se baseia nas três leis de Newton e no gasto de propelente para gerar empuxo. Muitos pesquisadores propuseram esquemas de propulsão interestelar com foguetes nucleares (de fissão, fusão e pulsados), elétricos (de íons ou plasma), de aniquilação matéria-antimatéria, velas solares ou a laser, estatorreatores de fusão ou a laser, coletores interestelares de íons, propulsão por energia transmitida etc. Muitos já foram testados experimentalmente ou continuam como propostas teóricas,Nota editorial: Conferido no fac-símile das páginas 5 e 6. A figura 1 traz o rótulo “Distance from Earth to Sirius: 54 Trillion Miles (90 Trillion Kilometers)”; 54 trilhões de milhas são cerca de 87 trilhões de km, e o arredondamento é do original.
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Traversable Wormholes, Stargates, and Negative Energy. I. Summary. Implementation of faster-than-light (FTL) interstellar travel via traversable wormholes generally requires the engineering of spacetime into very specialized local geometries. The analysis of these via Einstein's General Theory of Relativity, plus the resultant equations of state, demonstrates that such geometries require the use of “exotic” matter. It has been claimed that since such matter violates the energy conditions, FTL spacetimes are not plausible. However, it has been shown that this is a spurious issue. The identification, magnitude, and production of exotic matter are seen to be a key technical challenge, however. These issues are reviewed and summarized, and an assessment on the present state of their resolution is provided. In 1985 CalTech physicists M. Morris and K. Thorne discovered the principle of traversable wormholes based on Einstein's General Theory of Relativity (published in 1915). Morris and Thorne (Reference 1) and Morris et al. (Reference 2) did this as an academic exercise at the request of Carl Sagan, who had completed the draft of his novel Contact. This little exercise led to the development of two new cottage industries in spacetime physics research: the study of traversable wormholes and the study of time machines. Wormholes are hyperspace tunnels through spacetime connecting either remote regions within our universe or two different universes; they even connect different dimensions and different times. Space travelers would enter one side of the tunnel and exit the other, passing through the throat along the way. The travelers would move at ≤ c (c is the speed of light, 3 x 10^8 m/s) through the wormhole and therefore not violate Special Relativity, but external observers would view the travelers as traversing multi-light-year distances through space at FTL speed; Figure 1 illustrates this effect. A “stargate” is a special class of traversable wormhole solutions to Einstein's general relativistic field equation that possesses very simple physics and flat entry and exit openings. Traversable wormholes are unlike the well-known, non-traversable Einstein-Rosen Bridges or Schwarzschild wormholes that are formed from collapsed stellar matter (that is, black holes) or spherically symmetric vacuum regions. Black holes are collapsed stars that have all their mass concentrated at an infinitesimal point where the induced gravitational field crushes all matter and spacetime. However, even Einstein-Rosen bridges can be made traversable by an infinitesimal tweaking of their spacetime metric. In the case of black holes, the singularity of collapsed matter, along with its crushing gravity field, totally blocks the way through the tunnel. A traversable wormhole does not have a singularity blocking the tunnel or any crushing gravity field. Explorers would enter one side of the tunnel, travel through the throat, and exit the other side. Traversable wormholes also do not possess an event horizon, a region of high gravitational field strength separating the inside space surrounding the black hole's singularity from the outside universe. Once you go through a black hole's event horizon, you can never come back out because you will have to attain FTL speed to escape it. Not even light can escape from an event horizon. [p. 6] Figure 1. Intra-Universe Wormhole as a Hyperspace Shortcut Through Conventional Space. Traversable wormholes are creatures of classical general relativity theory allowing for very comfortable travel through the Cosmic Neighborhood. But from the viewpoint of modern physics, the Cosmic Neighborhood can encompass other universes, other space dimensions, and other times beyond the four-dimensional spacetime realm. Mankind has certainly not discovered all of the universe's facets and will need to continue to construct new experiments and technology in order to verify (or not) these undiscovered facets. Wormholes can possess normal or backward (in special cases) motion through time and normal or nonexistent gravitational stresses on space travelers, and their entry/exit openings (or throats) are spherically shaped, flat, cubic shaped, polyhedral shaped, generic shaped, and so forth. Why consider wormholes for travel through space, time, and other dimensions? All standard space propulsion engineering is based on Newton's three laws of motion, which is dependent on the expenditure of propellant to induce thrust-generating momentum transfer on a spacecraft. Many investigators have proposed interstellar propulsion schemes based on a variety of nuclear (fission, fusion, and pulsed) rockets, electric (ion or plasma) rockets, matter-antimatter annihilation rockets, solar or laser sails, fusion or laser ramjets, interstellar ion scoops, beamed energy propulsion (sails, rockets, and ramjets), and so forth. Many of these modes either have been experimentally tested at one time or another in our recent history or remain as theoretical proposals,Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 5, contando a capa.
TRECHO 7 · PÁGINA FÍSICA 22
D139, página física 22: texto e legenda da figura 9
Neste conceito, os pulsos de energia negativa e positiva duram cerca de 10⁻¹⁵ segundo. Em princípio, espelhos girando rapidamente poderiam separá-los: o feixe atingiria cada espelho num ângulo muito raso, e a rotação faria os pulsos negativos serem refletidos num ângulo ligeiramente diferente dos positivos. A certa distância haveria uma pequena separação espacial entre eles. Outro sistema de espelhos redirecionaria os pulsos negativos a um local isolado para concentrá-los. Ver a figura 9. [Rótulos: laser e ressonador de LiNbO3; pulsos alternados de energia negativa e positiva; sistema de espelhos redirecionadores giratórios; pulsos de energia positiva; pulsos de energia negativa; energia negativa concentrada] Figura 9. Gerador conceitual de energia negativa por luz comprimida.Nota editorial: Conferido no fac-símile. Conceito teórico; o relatório não descreve montagem ou teste.
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In this concept both the negative and positive energy pulses are ~ 10^-15 second duration. In principle a set of rapidly rotating mirrors could be arranged to separate the positive and negative energy pulses from each other. The light beam would be set to strike each mirror surface at a very shallow angle while the rotation would ensure that the negative energy pulses would be reflected at a slightly different angle from the positive energy pulses. A small spatial separation of the two different energy pulses would occur at some distance from the rotating mirror. Another system of mirrors would be needed to redirect the negative energy pulses to an isolated location and concentrate them there. See Figure 9 for an illustration of this concept. [Figure labels: Laser & LiNbO3 Resonator; Alternating Pulses of Negative & Positive Energy; Rotating Redirector Mirror System; Positive Energy Pulses; Negative Energy Pulses; Concentrated Negative Energy] Figure 9. Conceptual Squeezed Light Negative Energy Generator.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 22, contando a capa.
TRECHO 8 · PÁGINA FÍSICA 32
D139, página física 32: lei de conservação de massa e o que não se sabe construir
em que p r é a pressão radial para fora necessária para manter aberta a garganta. O teorema de Gauss-Bonnet (seção II-A) já previa esse resultado. A equação (11) decorre também da não linearidade da equação de campo da relatividade geral, que afeta ainda o acoplamento de uma nave de massa finita com cada boca da garganta e leva a uma lei de conservação de massa específica para o sistema nave mais buraco de minhoca: ao atravessá-lo, naves de massa finita alteram a massa (equivalente) das bocas (referência 3). A boca de entrada, que absorve a nave, ganha massa, e a de saída perde.(11) (A lei considera que as naves podem ganhar ou perder momento e energia cinética e supõe as bocas distantes o bastante para que sua interação gravitacional seja desprezível.) O resultado sugere, mas não prova, um limite fundamental para a massa total que pode atravessar um buraco de minhoca. Para uma transferência líquida grande o bastante, a massa final da boca de saída se torna negativa, o que é benéfico, porque violações da ANEC são necessárias só para manter a garganta aberta. Se parecer que pode ocorrer uma reação descontrolada, seria prudente que os engenheiros “desligassem” o buraco de minhoca por um instante e o “religassem” (isto é, o “reiniciassem”). É com base nisso que os buracos de minhoca atravessáveis parecem a forma mais viável de transporte FTL. Ainda não se sabe, porém, como construir um, porque a relatividade geral só fornece a receita dos ingredientes geométricos e materiais para abri-lo e mantê-lo, mas não as instruções de montagem. Será preciso tirar um buraco de minhoca da espuma quântica do espaço-tempo e ampliá-lo, ou usar curvaturas extremas para “furar” o espaço? Ou há técnicas ainda por identificar? O autor está convencido de que a resposta só virá de estudos empíricos que decidam se a receita atual basta ou se será preciso um mecanismo de construção adicional. Em bases físicas, a equação (10) parece ser o quantificador correto da energia negativa ou da violação das condições de energia, mas é preciso mais trabalho para confirmá-lo e estender a ela os teoremas de condições de energia (médias). Borde et al. (referência 65) reformularam a conjectura das desigualdades quânticas (QI) num programa que estuda as distribuições espaciais permitidas de densidade de energia negativa na teoria quântica de campos, modelando campos escalares livres sem massa num espaço-tempo de Minkowski plano bidimensional. Vários exemplos explícitos de QI com média no espaço-tempo permitiram admitir ou descartar certas distribuições de energia negativa; a análise mostrou que algumas configurações podem ser descartadas ou restringidas pelas QI impostas a [nota 11: resultados semelhantes valem para matéria com carga elétrica que atravesse um buraco de minhoca, carregado ou não.]Nota editorial: Conferido pelo texto. ANEC é a condição de energia nula média (averaged null energy condition).
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where p r is the outward radial pressure required to hold a wormhole throat open. The Gauss-Bonnet Theorem (discussed in Section II-A) predicted this result beforehand. Equation (11) is a result that is also due to the intrinsic nonlinearity of the general relativistic field equation. This nonlinearity also impacts the coupling of a finite spaceship mass with each side of a wormhole's throat (or the mouth on each side of the throat) leading to a specialized mass conservation law for the combined system of spacecraft and wormhole: when finite mass spaceships traverse a wormhole they alter the (equivalent) mass of the wormhole mouths they pass through (Reference 3). The entrance mouth absorbing the spacecraft gains (equivalent) mass while the exit mouth emitting it loses (equivalent) mass.(11) (This mass coupling and conservation law takes into account the possibility that spaceships traversing the wormhole may lose or gain some momentum and kinetic energy in the process, and it is assumed that the two mouths are sufficiently far apart that their mutual gravitational interaction is negligible.) This unusual result suggests, but does not prove, the possibility of a fundamental limit on the total mass that can traverse a wormhole. The coupled mass conservation law shows that for a sufficiently large net transfer of mass the final (equivalent) mass of the exit mouth becomes negative. This is actually a beneficial result because ANEC violations are required just to hold the wormhole throat open in the first place. If it appears that a runaway reaction might occur, then it would be prudent for wormhole engineers to simply “turn off” the wormhole for a brief moment and then “turn it back on” (i.e., “reset” the wormhole) to restart space transportation operations. It is on the basis of the foregoing discussion that traversable wormholes appear to be the most viable form of FTL transport. However, one still does not know how to construct a traversable wormhole because general relativity theory only provides a recipe for the essential geometric and material ingredients required to open and maintain one, but not the required assembly instructions. Will one need to pull a traversable wormhole out of the quantum spacetime foam and enlarge it to macroscopic scale or will there be need to use extremely large spacetime curvatures to “punch a hole” through space? Or are there construction techniques yet to be identified? The author is convinced that the answer can only be found through empirical studies designed to decide whether the present general relativistic recipe is enough to work with or an additional construction mechanism will be required. On physical grounds Equation (10) appears to be the correct negative energy/energy condition violation quantifier. However, further work is needed to establish whether Equation (10) is the correct quantifier to use overall and whether all (averaged) energy condition theorems can be extended to include it. On another note, Borde et al. (Reference 65) have recast the QI conjecture into a new program which seeks to study the allowed spatial distributions of negative energy density in quantum field theory. Their study models free massless scalar fields in flat two-dimensional Minkowski spacetime. Several explicit examples of spacetime averaged QI were studied to allow or rule out some particular model (spatial) distributions of negative energy. Their analysis showed that some geometric configurations of negative energy can either be ruled out or else constrained by the QI restrictions placed upon [footnote 11: Similar coupling and conservation results hold for the case of electrically charged matter that traverse a (charged or uncharged) wormhole.]Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 32, contando a capa.
TRECHO 9 · PÁGINA FÍSICA 34
D139, páginas físicas 34 a 37: conclusão
V. Conclusão: o caminho a seguir. Passaram-se mais de 40 anos entre o fim da década de 1890, quando os Curie identificaram substâncias radioativas, e a demonstração de uma reação de fissão em cadeia, o primeiro reator nuclear do mundo, na Universidade de Chicago em 1939, por Enrico Fermi e Leo Szilard. Mais seis anos se passariam até o primeiro teste de uma bomba nuclear, no Novo México. O progresso da ciência é rápido, mas depende de foco, esforço e apoio adequados e sustentados. Com base nisso, é possível que um buraco de minhoca atravessável seja demonstrado em laboratório, desde que haja apoio à pesquisa focado e de longo prazo. Pode surgir uma mudança radical que acelere ou altere a direção de um programa experimental: nova física prevista por uma teoria completa da gravidade quântica, ou por uma teoria de campo unificado maior (uma teoria das supercordas finalizada, ou outra que a substitua), ou uma teoria inteiramente nova do vácuo quântico (por exemplo, teorias de espaço-tempo e gravidade “emergentes”, referências 73 e 74). Esse novo campo sugere que a gravitação não é força fundamental, entre outras razões por sua extrema fraqueza; espaço-tempo e gravitação seriam fenômenos emergentes de baixa energia, surgidos da ação coletiva de fenômenos de energia muito mais alta no vácuo quântico, onde a invariância de Lorentz e a conservação de energia podem ser violadas no regime trans-Planck. Sabe-se hoje empiricamente que o vácuo “emergente” de baixa energia em que existimos é um rico éter quântico de campos de flutuação de ponto zero, que o fazem se comportar como um meio óptico não linear com propriedades paramagnéticas, dicroicas, birrefringentes, de [p. 35] matéria condensada e outras (referências 22 a 24, 26 e 73 a 76). Se essa abordagem estiver correta, provavelmente haverá consequência direta para a física dos buracos de minhoca, que poderia alterar o mecanismo de sua criação e/ou reduzir a exigência de energia negativa. Até que essas abordagens se estabeleçam e publiquem previsões testáveis, não se pode especular; por isso é melhor ater-se ao resultado deste estudo, em teoria quântica de campos e relatividade geral, e delinear o que é preciso para demonstrar um buraco de minhoca em laboratório: • Gerar energia negativa em laboratório: nossa avaliação conclui que já produzimos pequenas quantidades de energia negativa em laboratório, mas não sabemos se podemos obter quantidades maiores, por períodos longos e em distribuições espaciais extensas, para projetar um buraco de minhoca. Propomos as opções seguintes. • Geradores de vácuo quântico comprimido: criar um programa dedicado a desenvolver os dois conceitos de gerador descritos na seção III-B-2, levando a óptica quântica de ponta a magnitudes maiores de energia negativa e a técnicas para separar os fluxos de energia positiva que a acompanham, tomando como modelo os programas de Rabeau et al. (referências 48 e 49) e Ries et al. (referência 50). A óptica quântica, com lasers de fibra de alta potência, ressonadores e estágios amplificadores, avança rapidamente; deve-se pesquisar em paralelo novos meios de produzir energia negativa. • Efeito Casimir: o efeito eletromagnético padrão é fraco e dificilmente contribuiria, mas há outros efeitos Casimir, eletromagnéticos e não eletromagnéticos (seção III-B-4), ainda não explorados com vistas a testes em laboratório, que podem trazer informação nova. • Espelhos em movimento (efeito Casimir dinâmico): embora considerado fraco demais para produzir fluxo útil de energia negativa (seção III-B-5), os efeitos observáveis da mudança nas condições de contorno dos campos quânticos trazem informação crucial sobre o vácuo em escala macroscópica. Há esforços para entender os efeitos dissipativos das flutuações do vácuo (referências 77 e 78), que devem induzir emissão de fótons, o chamado efeito Casimir dinâmico, entendido como criação de partículas sob mudanças não adiabáticas das condições de contorno ou como amplificação paramétrica tendo como entrada a energia de ponto zero. Desenvolvimentos mais recentes [p. 36] incluem modelos de amplificação superradiante de fótons. Conceitos experimentais tentarão revelar diretamente um vácuo não vazio, amplificando fótons virtuais para produzir radiação real numa cavidade eletromagnética; o “amplificador” é uma fronteira que oscila e irradia energia pela ação dissipativa contra os fótons do vácuo. Essa linha pode ser sonda útil para gerar grandes fluxos de energia negativa. Pode-se esperar uma demonstração do efeito Casimir dinâmico em laboratório antes de 2012. • Estados do campo de Dirac: superposição de dois estados de um elétron ou de vários elétrons e pósitrons (seção III-A, referências 29 e 30); tema ainda nascente, mas a humanidade já tem muita tecnologia para manipular e armazenar elétrons e pósitrons em dispositivos de estado sólido e aceleradores; deve ser apoiado. • Efeitos de coerência quântica: outros efeitos ainda não identificados devem ser desenvolvidos teoricamente em busca de configurações que produzam energia negativa significativa por meios tecnológicos. • Detectar energia negativa em laboratório: a seção IV-C identificou propostas de observação no espaço e em laboratório, mas é preciso reduzir técnicas astronômicas à escala de laboratório e entender como detectores responderão à energia negativa. Marecki (referência 79) generalizou a análise de detectores homódinos balanceados (BHDs), capazes de quantificar as flutuações quânticas do campo elétrico, calculou a função de dois pontos e a densidade espectral do estado fundamental em geometrias de Casimir e previu um padrão de respostas dependente da posição e da frequência dentro de uma cavidade de Casimir, o que permitiria detectar diretamente as flutuações do vácuo e mapear a energia negativa na cavidade. • Capturar e armazenar energia negativa: Ford e Roman (referência 10) trataram o tema só superficialmente, e há pouca literatura técnica; será preciso apoiar um programa teórico, orientado por detectores de laboratório como o proposto na [p. 37] seção anterior. Na opinião do autor, fontes de energia negativa em espaço livre parecem melhores que energia armazenada para construir buracos de minhoca. • Construir buracos de minhoca atravessáveis em laboratório: a relatividade geral não dá instruções para construir um no espaço ou numa câmara de vácuo; a equação de campo só fornece uma receita para projetar uma geometria localizada e calcular as características da fonte de matéria necessária. Se alguém “disparar” um feixe de energia negativa numa região de espaço vazio, surgirá um buraco de minhoca? Não se sabe. Talvez seja preciso furar o espaço com um feixe intenso, ou usar a energia negativa para inflar uma flutuação quântica do espaço-tempo (supostamente uma “espuma geométrica”). É preciso fazer estudos teóricos, e o autor acredita que estudos empíricos serão necessários para encontrar a resposta, uma vez desenvolvida uma fonte intensa de energia negativa.Nota editorial: Conferido pelo texto e no fac-símile da página 35. O relatório data o primeiro reator de 1939; o Chicago Pile-1 funcionou em dezembro de 1942. Mantido na tradução e registrado em correções.
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V. Conclusion: The Way Forward. More than 40 years elapsed between the late 1890s when the Curies first identified radioactive substances in their laboratory and when a neutron-catalyzed fission chain reaction - the world's first nuclear reactor - was demonstrated at the University of Chicago in 1939 by Enrico Fermi and Leo Szilard. Six more years would pass before the world's first nuclear bomb was successfully tested in New Mexico. The progress of science and technology is rapid, but highly dependent on adequate and sustained focus, effort, and support. On this basis, it is possible that a traversable wormhole can be demonstrated in the laboratory as long as there is a focused, sustained level of long-term research support. A game changer may appear that could dramatically accelerate or alter the direction of an experimental traversable wormhole program. Such a game changer could entail new physics that is predicted by a complete, comprehensive quantum gravity theory, or a quantum gravity theory that is a subset of a larger unified field theory (i.e., a finalized quantum superstring theory, or some other theory that replaces it), or a completely new theory for the quantum vacuum and its related spacetime physics (e.g., “emergent” spacetime/gravity theories (Reference 73, 74)). The new field of “emergent” spacetime/gravity suggests that gravitation is not a fundamental force of nature because, among many other considerations, of its extreme weakness relative to the other forces of nature. Instead, spacetime and gravitation are seen as emergent low-energy phenomenon, which arises from the collective action of much higher-energy phenomenon occurring in the quantum vacuum where Lorentz invariance and energy conservation may be violated in the trans-Planckian regime. One now knows empirically that the “emergent” low-energy vacuum within which one exists is in fact a rich quantum ether comprised of zero-point fluctuation fields that make it behave like a nonlinear optical medium endowed with paramagnetic, dichroic, birefringent, condensed [p. 35] matter, and many other fascinating properties (Reference 22-24, 26, 73-76). Therefore, if the emergent spacetime/gravity approach turns out to be correct, then there will likely be a direct consequence to the physics of traversable wormholes that could dramatically alter the mechanism by which they are created and/or mitigate the requirement for negative energy. Until such new approaches are established and testable predictions published by their proponents, one cannot speculate on how the physics of traversable wormholes will be affected. Therefore, it is beneficial to stick to the outcome of the present study in terms of quantum field theory and general relativity theory, and outline what needs to be accomplished going forward in order to demonstrate a traversable wormhole in the lab. Going forward toward the demonstration of a traversable wormhole will require the following: • Generating Negative Energy in the Lab: Our assessment concludes that we already make small amounts of negative energy in the lab, but we do not yet know if we can access larger amounts for extended periods of time over extended spatial distributions for the purpose of engineering a traversable wormhole. In this regard we propose the following options for further exploration. • Squeezed quantum vacuum generators: A dedicated research program to develop the two negative energy generator concepts described in Section III-B-2 will need to be established in order to evolve state-of-the-art quantum optics technology towards producing higher magnitudes of negative energy as well as special techniques required to separate out any positive energy fluxes that accompany the negative energy fluxes. Specifically, the Rabeau et al. (Reference 48, 49) and Ries et al. (Reference 50) experimental programs should be followed as a template toward this goal. Quantum optics technology via high power fiber lasers, resonators, amplifier stages, beam conditioning stages, etc., are rapidly advancing. So research should be conducted in parallel to invent additional ways to produce negative energy via innovative quantum optics. • Casimir effect: Even though the standard electromagnetic Casimir effect is feeble, and thus not likely to contribute to a traversable wormhole engineering program, there are still a number of other electromagnetic and non-electromagnetic Casimir effects described in Section III-B-4 that require further study. These other Casimir effects have not been explored with an eye toward testing them in the lab, and so there could be important new information yet to be uncovered. • Moving Mirrors (a.k.a. the dynamical Casimir effect): Even though this concept was identified (Section III-B-5) as being too feeble to produce any useful flux of negative energy, the observable effects due to the change in the boundary conditions (e.g., moving mirrors/cavity walls) of quantum fields provide crucial information on the quantum vacuum at the macroscopic level. Theoretical and laboratory efforts are underway to understand the dissipative effects of vacuum fluctuations (Reference 77-78). This dissipation mechanism should induce irradiation of photons, a phenomenon also known as the dynamical Casimir effect. This can be understood both as the creation of particles under non-adiabatic changes in the boundary conditions of quantum fields, or as classical parametric amplification with the zero-point energy of a vacuum field mode as an input state. More recent developments [p. 36] include models for the super-radiant amplification of photons with particular emphasis on its dynamics and the optimization of the involved parameters. Experimental concepts being pursued will try to reveal directly the presence of a non-empty vacuum by using a specifically designed device to amplify the virtual vacuum photons and produce real electromagnetic radiation via the parametric amplification of the vacuum fluctuations in an electromagnetic cavity. The ‘amplifier’ is a boundary undergoing an oscillation, and hence radiates energy due to the dissipative action against the vacuum photons. This line of investigation could serve as a very useful probe to explore the possibility of generating large fluxes of negative energy. It may be expected that a laboratory demonstration of the dynamical Casimir effect will occur before 2012. • Dirac field states: As described in Section III-A, this involves either the superposition of two single particle electron states or the superposition of two multi-electron-positron states (Reference 29, 30). This is still a nascent topic of study in quantum field theory. However, mankind already possesses a great deal of technology that is dedicated to the manipulation and storage of electrons and positrons via solid state/condensed matter devices and particle accelerators. This research topic should be supported in order to establish how it could contribute to an experimental traversable wormhole program. • Quantum coherence effects: Other types of quantum coherence effects not already identified or invented should be theoretically developed and explored for the possibility of finding new free-field or interacting field configurations that produce a significant magnitude of negative energy which could be produced by technological means. • Detecting Negative Energy in the Lab: In Section IV-C this paper identified proposals for observing negative energy in outer space and in the laboratory, but further work is needed to downscale astronomical techniques for use at the lab scale, and we need to firm up our understanding of how lab detectors will respond to negative energy in situ. A first step in the latter direction was recently proposed by Marecki (Reference 79) who generalized the analysis of the output of balanced homodyne detectors (BHDs). The most important feature of these devices is their ability to quantify the quantum vacuum fluctuations of the electric field because the output of BHDs provides information on the one- and two-point functions of arbitrary states of quantum fields. Marecki computed the two-point function and the associated spectral density for the ground state of the quantum electric field in Casimir geometries, and predicts a position- and frequency-dependent pattern of BHD responses if a device of this type is placed inside a Casimir cavity. The proposed device allows for the direct detection of quantum vacuum fluctuations and provides a spatial mapping of the negative energy contained inside the cavity. This offers a potential new characterization of ground states in Casimir geometries, which would provide an understanding of the negative energy densities present in some regions in these geometries. • Trapping and Storing Negative Energy: Ford and Roman (Reference 10) have only superficially addressed this topic, and there is very little technical literature that addresses it fully. A theoretical program to develop the physics and technology of trapping and storing negative energy will need to be supported, and such a program should be guided by the use of laboratory detectors such as the one proposed in the [p. 37] previous section. However, it is the opinion of the author that free-space negative energy sources appear to be a more desirable option for building traversable wormholes than stored negative energy. • Constructing Traversable Wormholes in the Lab: Einstein's General Theory of Relativity does not provide instructions on how to construct a traversable wormhole in space or inside a laboratory vacuum vessel. The Einstein general relativistic field equation only provides a prescription for designing a special, localized spacetime geometry and calculating the physical characteristics of a source of matter that is required to induce it. If one “zaps” a region of empty space with a beam of negative energy, will a traversable wormhole appear? One doesn't know. Maybe one has to poke a hole in space with an intense beam of negative energy, or maybe we have to use the negative energy to inflate a quantum spacetime fluctuation (allegedly in the form of a “geometric foam”). Theoretical studies need to be implemented to address this question and the author believes that empirical studies will be necessary to find the answer once we develop an intense source of negative energy.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 34, contando a capa.
Datas e contexto documental
- Acontecimento
- 02/04/2010 — Data de capa do D138; o D139 é de 6 de abril de 2010. ICOD de ambos: 1º de dezembro de 2009.
- Documento
- 02/04/2010 — Capas, página física 1 de cada relatório.
- Publicação
- Não estabelecida — Liberados na série DOW-UAP em 18/09/2026.
Origem e divulgação
Defense Intelligence Agency (DIA), Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3), programa AAWSAP; autores com nomes substituídos por “AAP Person 74” e “AAP Person 58” · DOW-UAP-D138_AAWSAP-DIRD-Warp-Drive-Dark-Energy-and-the-Manipulation-of-Extra-Dimensions-April-2-2010.pdf; DOW-UAP-D139_AAWSAP-DIRD-Traversable-Wormholes-Stargates-and-Negative-Energy-April-6-2010.pdf
Conferidas no fac-símile: D138 páginas 1, 5, 8, 23 e 31; D139 páginas 1, 5, 6, 22 e 35. Demais trechos pelo texto extraído, de boa qualidade nestes arquivos.
Relatos relacionados e suas diferenças
Perguntas para continuar a investigação
- Por que “AAP Person 58” assina os dois estudos, e que outros DIRDs da série têm o mesmo autor?
- O programa chegou a financiar algum experimento sobre energia negativa ou efeito Casimir dinâmico, como o D139 recomenda?
GEOGRAFIA DO CASO
Relatórios técnicos, sem local de evento
Estudos teóricos sem episódio nem local de observação.
RASTRO DOCUMENTAL
Volte às fontes
As referências usam páginas físicas do PDF, contando a capa. Os resumos são apresentados em português; os documentos preservam seu idioma original.
- DOW-UAP-D138_AAWSAP-DIRD-Warp-Drive-Dark-Energy-and-the-Manipulation-of-Extra-Dimensions-April-2-2010.pdf
Páginas físicas 1 e 2 (capa e expediente), 5 a 7 (introdução), 8 e 23 (figuras), 30 a 32 (desenvolvimento tecnológico e resumo)
DOW · 33 páginas - DOW-UAP-D139_AAWSAP-DIRD-Traversable-Wormholes-Stargates-and-Negative-Energy-April-6-2010.pdf
Páginas físicas 1 e 2 (capa e expediente), 5 e 6 (resumo), 22 (figura 9), 32 e 34 a 37 (discussão e conclusão)
DOW · 42 páginas
Síntese editorial baseada no fichamento do acervo, revista em 26/09/2026. Como lemos os documentos.


