"Mr. Sulu, sett en kurs, varphastighet er to" - disse ordene er kanskje kjent for enhver fan av science fiction. De tilhører James Kirk, kapteinen for stjerneskipet Enterprise fra den legendariske Star Trek-serien. I følge komplottet beveger heltene seg rundt galaksen hundrevis av ganger raskere enn lys takket være warp-stasjonen, som bøyer det omkringliggende rommet.
I de fjerne 1960-årene, da serien ble utgitt på skjermer, ble den oppfattet som en umulig fantasi. Men i dag snakker mange forskere og ingeniører seriøst om muligheten for å lage en slik motor, og dessuten er det allerede konkrete forslag.
Universets fartsgrense
Solsystemet vårt ligger i et ganske tynt parti av Melkeveien, med en lav tetthet av stjerneklynger. Det nærmeste stjernesystemet, Alpha Centauri, er 4,36 lysår fra sola. På moderne raketter, som utvikler en hastighet på 10-15 kilometer i sekundet, ville astronauter måtte fly til den i mer enn 70 000 år!
Og dette til tross for at den totale diameteren på vår Galaxy er 100.000 lysår. Hvis vi ikke selv kan overvinne en så ubetydelig avstand etter universets standarder, bør vi ikke engang stamme om kolonisering og utforskning av dype rom.
Det er en annen, mer alvorlig hindring på vei til stjernene. Det gjenspeiles i Einsteins relativitetsteori. Før teorien dukket opp i 1905, regjerte Newtons himmelmekanikk suverent i fysikken. I følge den var lysets hastighet avhengig av observatørens bevegelseshastighet. Det vil si at hvis du klarte å få tak i lyset og bevege deg med det, ville det ganske enkelt stoppet for deg. Senere ga Maxwell denne teorien et matematisk grunnlag.
Mens han fortsatt var student, kunne ikke Albert Einstein godta dette postulatet - han følte at et sted det var en feil. Til slutt fant han svaret på spørsmålet som plaget ham. Han beviste at lysets hastighet er konstant og avhenger på ingen måte av en utenforstående observatør.
Salgsfremmende video:
Det viste seg at det var umulig å ta igjen lyset. Uansett hvor raskt du beveger deg, vil lyset fremdeles være foran. Einsteins berømte formel E = ms², der energien til et legeme er lik dens masse multiplisert med kvadratet av lyset, lyder bokstavelig talt følgende: for å akselerere et objekt til lysets hastighet, kreves det en uendelig mengde energi, noe som betyr at objektet må ha uendelig masse. Faktisk vil en rakett som ønsker å akselerere til lysets hastighet veie like mye som hele universet!
Selvfølgelig er det i det virkelige liv helt umulig å gjøre dette, lysets hastighet er en slags universell DPS-inspektør som en gang for alle setter fartsgrensen.
Det ser ut til at dette setter en stopper for menneskehetens drøm om å fly til fjerne stjerner. Ti år etter publiseringen av spesiell relativitetsteori dukket imidlertid opp generell relativitet, hvor mer omfattende kommentarer og tillegg ble gitt.
I generell relativitet kombinerte Einstein rom og tid. Før det ble de betraktet som forskjellige fysiske konsepter. For en bedre illustrasjon sammenlignet han rom-tid med lerret. Under visse forhold kan dette lerretet bevege seg mye raskere enn lys. Dette ga imidlertid ikke svar på hovedspørsmålet: hvordan tross alt skal forbikjøres lys?
I nesten 70 år har mange forskere undret seg over dette mysteriet. Og en fin dag slo en ung forsker på TV-en, og byttet kanal, kom over en fantastisk serie. Mens han så på det, kom det plutselig opp for ham, og han skjønte hvordan han skulle utvikle superluminal hastighet uten å krenke fysikkens lover. Denne forskerens navn er Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Så, i 1994, studerte Alcubierre relativitetsteorien ved University of Cardiff (Wales, Storbritannia). På TV så han serien "Star Trek". Forskeren trakk oppmerksomhet på det faktum at helter bruker en romdeformasjonsmotor, eller warp drive, for å bevege seg i verdensrommet.
Akkurat som eplet som falt på hodet til Newton en gang inspirerte ham til å lage himmelmekanikk, så inspirerte TV-showet Miguel til å lage en teori som en gang for alle kan få slutt på universets raske "diskriminering".
Alcubierre begynte å beregne og publiserte snart resultatene. Han tok utgangspunkt i den generelle relativitetsteorien, som sier at hvis du bruker en viss mengde energi eller masse, kan du få rommet til å bevege seg raskere enn lys.
For å gjøre dette, må du lage et spesielt boble- eller deformasjonsfelt rundt skipet. Dette varpefeltet vil krympe plassen foran skipet og utvide seg bak. Det viser seg at skipet faktisk ikke beveger seg noe sted, selve rommet bøyer seg og skyver skipet i en gitt retning.
Tid og rom inne i boblen er ikke utsatt for deformasjon og forvrengning. Derfor opplever ikke skipets mannskap noen ekstra overbelastning, og det kan virke som om ingenting har endret seg. I dette tilfellet vil ikke bare astronauter som har bestått spesiell medisinsk utvalg og trening, men også vanlige mennesker kunne fly ut i verdensrommet.
Hvis du skulle være på broen til skipet under dens bevegelse i superluminal hastighet og se på rommet rundt deg, ville stjernene blitt til lange slag. Men hvis du ser tilbake, vil du ikke se annet enn ugjennomtrengelig mørke, siden lyset ikke kan fange opp deg.
Alcubierre beregnet at et varpdrev ville tillate en hastighet på 10 ganger raskere enn lys, men etter hans egen mening hindrer ingenting en økning i motorkraften og akselerasjonen til høyere hastigheter.
Men når han ble kjent med teorien om Alcubierre, avslørte Sergei Krasnikov fra Main Astronomical Observatory i Pulkovo en funksjon. Fakta er at piloten ikke vil være i stand til vilkårlig å endre banen til fartøyet. Det vil si at hvis du for eksempel flyr fra Jorden til Sirius og plutselig husker at du ikke slo av jernet hjemme, vil du ikke kunne gå tilbake. Du må først fly til destinasjonen og deretter tilbake.
Dessuten vil du heller ikke kunne kontakte noen, siden varpefeltet isolerer skipet fullstendig fra omverdenen og blokkerer signaler. Derfor sammenlignet Krasnikov en tur på et slikt skip med en tur i T-banen. Han kalte det "FTL subway".
Men dette er ikke hovedproblemet. Selve deformasjonsfeltet må ha en negativ ladning. For å skape den trengs negativ energi, hvis eksistens har vært diskutert i mange år.
Det som ikke kan være
Hvis tyngdekraften er tiltrekningsenergien, bør negativ energi ha motsatte egenskaper og frastøte fremmedlegemer fra seg selv. Men hvordan får du slik energi?
I 1933 foreslo den nederlandske fysikeren Hendrik Casimir at hvis du tar to identiske metallplater og plasserer dem perfekt parallelt med hverandre på minst mulig avstand, vil de begynne å tiltrekke seg. Som om en usynlig styrke skyver dem mot hverandre.
I følge kvantemekanikken er ikke vakuumet et absolutt tomt sted; par materie og antimateriepartikler dukker stadig opp i det, som øyeblikkelig kolliderer og ødelegger. Denne prosessen tar bokstavelig talt milliarddeler av et sekund. Når de kolliderer, frigjøres en mikroskopisk mengde energi, noe som skaper et totaltrykk uten null i et "tomt" vakuum.
Det er viktig å bringe platene så nær hverandre som mulig, da vil volumet av partikler på utsiden i stor grad overstige antallet i gapet mellom platene. Som et resultat vil trykket utenfra presse platene, og energien deres vil på sin side bli mindre enn null, det vil si negativ. I 1948 lyktes et eksperiment med å måle negativ energi. Den gikk ned i historien under navnet "Casimir-effekten".
I 1996, etter 15 år med eksperimentering og forskning, klarte Steve Lamoreau fra Los Alamos National Laboratory, sammen med Umar Mohidin og Anushri Roy fra University of California i Riverside, å måle Casimir-effekten nøyaktig. Det var lik ladningen til en erytrocyt - en rød blodcelle.
Akk, dette er ganske enkelt uhyrlig lite for å skape et deformasjonsfelt, det tar milliarder av ganger mer. Inntil det er mulig å generere negativ energi i industriell skala, vil varpedriften forbli på papir.
Gjennom motgang mot stjernene
Til tross for alle vanskeligheter med å opprette, er warp drive den mest sannsynlige kandidaten for den første interstellare flyvningen. Alternative prosjekter, for eksempel et solseil eller en termonuklear motor, kan bare nå sublight-hastigheter, og for eksempel ormehull eller stargates er altfor kompliserte og tar tusenvis av år å fullføre.
I dag utvikler NASA mest aktivt en prototype av en warp-stasjon, hvis spesialister er sikre på at dette er mer et teknisk problem enn et teoretisk. Og et team av ingeniører gjør allerede dette på Johnson Space Center, der den første bemannede flyreisen til månen en gang var forberedt.
I følge mange eksperter vil sannsynligvis de første prøvene av romdeformasjonsteknologi ikke vises tidligere enn 100 år senere, med forbehold om tilgjengeligheten av konstant finansiering.
Si, fantastisk? Men det er kanskje verdt å huske at noen få år før brødrene Wright tok flyet deres i luften, sa den eminente engelske fysikeren William Thomson at ingenting tyngre enn luft kunne fly. Og 60 år senere smilte jordens første kosmonaut og sa: "La oss gå!.."
Adilet URAIMOV
