Latanie do gwiazd to od dawna marzenie ludzkości. Jednak odległości do nich są tak duże, a szybkość wszelkich znanych nam środków technicznych jest tak mała, że wydaje się, że sen na zawsze pozostanie artystyczną fantazją. Niemniej jednak fizycy mają pomysł, jak oszukać prawa natury i wyrwać się w przestrzeń międzygwiazdową.
LIMIT PRĘDKOŚCI
Do początku XVII wieku uważano, że światło rozprzestrzenia się natychmiast. Wbrew tej opinii wielki Galileo Galilei uważał, że ma określoną prędkość, a nawet wymyślił eksperyment z latarnią, aby ją zmierzyć, ale nie udało mu się. W rezultacie został po raz pierwszy zmierzony przez duńskiego astronoma Olafa Roemera, który w 1676 roku obserwował zaćmienia Io, księżyca Jowisza i odkrył, że czas między zaćmieniami staje się krótszy, gdy zmniejsza się odległość od tej gigantycznej planety do Ziemi, a więcej, gdy się zwiększa. Zdał sobie sprawę, że różnica wynika z prędkości światła, które „pokonuje” większą odległość, gdy Jowisz się oddala, i był w stanie łatwo to obliczyć. Roemer oczywiście pomylił się przy określaniu dokładnej wartości, ale poprawnie ustalił kolejność - 214 000 km / s.
Następnie fizycy przeprowadzili wiele innych pomiarów i na początku XX wieku ustalili: prędkość światła w próżni wynosi 299910 km / s - była to już wartość bliska współczesnej. Ale nikt nie mógł sobie nawet wyobrazić, że jest to ostateczne rozwiązanie dla naszego Wszechświata.
W 1905 roku Albert Einstein przyjął jako postulat swojej specjalnej teorii względności (SRT) nie tylko stwierdzenie, że prędkość światła jest maksymalną możliwą, ale także, że jest ona niezmienna, to znaczy nie zależy od ruchu źródła światła ani układu odniesienia. obserwator. Wynikły z tego niezwykłe konsekwencje. Na przykład okazało się, że im bliżej prędkości obiektu do prędkości światła, tym wolniej płynie jego czas i tym bardziej znacząca staje się masa. Oznacza to, że żadne materialne ciało nie może przyspieszyć do prędkości światła, w przeciwnym razie jego masa stanie się nieskończona.
PARADOKS TELEPORTACJI
Film promocyjny:
Tak więc prędkość światła jest ograniczona i nawet światło dociera do najbliższej gwiazdy Proxima Centauri w zaledwie 4,2 roku. Jeśli wykorzystamy nowoczesne technologie rakietowe, których rekordem pozostaje prędkość 20 km / s, to dotarcie tam zajmie ponad 70 tysięcy lat! Oczywiste jest, że przy takim przedziale czasowym nie ma potrzeby poważnie mówić o wyprawach do najbliższych gwiazd.
Jednak poszukujący umysłów niemal natychmiast próbowali znaleźć sposób na pokonanie ograniczeń prędkości. Jednym z tych sposobów może być teleportacja.
Co ciekawe, pomysł rozłożenia obiektów na atomy i ich późniejszego odtworzenia został wymyślony jeszcze przed dyskusją na temat technicznej rzeczywistości teleportacji. Odnajdujemy to w opowiadaniu Amerykanina Edwarda Mitchella „Człowiek bez ciała”, opublikowanym w 1877 roku. Wtedy sądzono, że nauka poznała budowę cząsteczek i atomów, więc pisarz uważał, że łatwo będzie odtworzyć przedmiot rozłożony na elementarne „cegły”. W XX wieku pomysł ten okazał się poszukiwany przez pisarzy science fiction i dziś trudno sobie wyobrazić pracę o lotach międzygwiezdnych, w których nie byłoby teleportacji.
Jeśli chodzi o naukę, przed fizykami filozofowie rozważali prawdopodobne konsekwencje teleportacji. Załóżmy, powiedzieli, teleport rozkłada osobę na atomy, a następnie informacje o nich są przesyłane na Marsa, a tam inny teleport zbiera osobę z lokalnych materiałów. Czy osobę na Marsie można uznać za tę samą osobę, która weszła do teleportu na Ziemi? Okazało się, że nie ma kryteriów wystarczających do identyfikacji osoby, to znaczy dopóki nie ustalimy, jakie podstawy materialne ma „dusza”, przedwczesne jest mówić o stosowalności teleportu.
Ale jeśli używasz go do wysyłania przedmiotów? I nie wszystko jest tutaj proste! Zasada nieoznaczoności, odkryta przez Wernera Heisenberga, zabrania dokładnego pomiaru wszystkich cech cząstki: w celu numerycznego ustalenia jednej cechy trzeba „poświęcić” inną, więc nigdy nie możemy w pełni opisać obiektu na poziomie elementarnym.
Następnie naukowcy zastanawiali się nad możliwością wykorzystania cech mechaniki kwantowej do teleportacji. Jak wiecie, istnieje splątanie kwantowe - zjawisko, w którym stany kwantowe obiektów są współzależne, nawet jeśli same obiekty są oddzielone w przestrzeni na dużą odległość. Oczywiście za pomocą splątania kwantowego nie można przesyłać materii ani energii, ale można przesyłać informacje z prędkością … znacznie wyższą niż światło! W praktyce wygląda to tak. Masz obiekt, który jest splątany z obiektem, który jest wysyłany na Marsa. Zmieniasz stan kwantowy swojego obiektu, po czym stan obiektu na Marsie natychmiast się odpowiednio zmienia.
Eksperymenty z teleportacją kwantową prowadzone są od 1997 roku, a dziś ustanowiono nawet swego rodzaju rekord translacji stanów fotonów na 143 km. Sukcesy fizyków są imponujące, ale natura nie uległa jeszcze ich presji: aby rozszyfrować znaczenie otrzymanej w ten sposób wiadomości, potrzebne są dodatkowe informacje, które są przesyłane tradycyjnym kanałem radiowym.
BUBBLE ALCUBIERRE
Kolejny pomysł na oszukanie praw natury został wymyślony przez sowieckiego fizyka Siergieja Snegowa w fantastycznej trylogii Ludzie są bogami, opublikowanej w drugiej połowie lat sześćdziesiątych. Opisane przez niego "silniki Taneva" były w stanie aktywnie wpływać na przestrzeń, zamieniając próżnię w materię, dzięki czemu postacie mogły rozwijać dowolnie dużą prędkość.
Coś podobnego zasugerował wiele lat później fizyk teoretyczny Miguel Alcubierre. W swoim artykule z 1994 roku „Warp Drive: Ultra-Fast Travel in General Relativity” opisał metodę wypaczania przestrzeni, która teoretycznie umożliwia przyspieszenie szybciej niż światło. Hipotetyczny silnik tworzy rodzaj "bańki" ("sfery osnowy"), za którą zwykła przestrzeń będzie się rozszerzać, a przed nią kurczyć. Faktycznie, w tomie lokalnym odtwarzany jest model wczesnej młodości Wszechświata, kiedy rozszerzała się sama struktura przestrzeni. Jednak umieszczenie statku kosmicznego w bańce wymaga egzotycznej negatywnej energii. To z kolei może powstać dzięki efektowi Casimira, który generuje wirtualne cząstki.
Oczywiście są też problemy. Fizycy obliczyli, że do wytworzenia „bąbla” o dostatecznej wielkości potrzebna jest zwykła energia, której moc jest porównywalna z tą, którą można by uzyskać, przekształcając całą masę Jowisza w energię. Mimo to w agencji kosmicznej NASA powstała grupa, na czele której stał fizyk Harold White, który od 2011 roku ciężko pracował nad udoskonaleniem idei napędu warp i udało mu się skonfigurować „bańkę” w „dysk”, dzięki czemu wymagane koszty energii zostały zredukowane do akceptowalnego poziomu. wielkie ilości. Ponadto ogłoszono, że w dającej się przewidzieć przyszłości jego grupa zamierza uruchomić prototypowy napęd warp, który wykorzystuje potężne lasery do utworzenia „dysku”.
Warto zauważyć, że równolegle z fizykami artysta-projektant Mark Redmaker pracuje nad koncepcją superluminalnego statku kosmicznego, zwanego IXS Enterprise - jego rysunki i obrazy pomagają lepiej zrozumieć głębię problemów technicznych, które będą musieli rozwiązać inżynierowie, jeśli zostanie zbudowany napęd warp. Według obliczeń statek będzie w stanie pokonać odległość do Proxima Centauri w zaledwie dwa tygodnie.
Chociaż nie ma pewności, że grupie Harolda White odniesie sukces, możemy powiedzieć na pewno: naukowcy nie porzucą swoich prób oszukania istniejących praw fizyki i znalezienia sposobu na dotarcie do gwiazd.
Anton Pervushin