Көлеңкелер жарыққа қарағанда жылдамырақ қозғала алады, бірақ заттарды немесе ақпаратты тасымалдай алмайды

Суперлюминальды ұшу мүмкін бе?

Осы мақаланың бөлімдері субтитрлермен және әрбір бөлімге бөлек сілтеме жасалуы мүмкін.

Суперлюминальды саяхаттың қарапайым мысалдары

1. Черенков эффектісі

Люминальды жылдамдықпен қозғалу туралы айтқанда, біз вакуумдағы жарық жылдамдығын айтамыз в(299 792 458 м/с). Сондықтан Черенков эффектісін суперлюминалды жылдамдықтағы қозғалыстың мысалы ретінде қарастыруға болмайды.

2. Үшінші бақылаушы

Зымыран болса АМенен жылдамдықпен ұшып кетеді 0,6cбатысқа және зымыранға БМенен жылдамдықпен ұшып кетеді 0,6cшығысқа қарай, содан кейін мен арасындағы қашықтықты көремін АЖәне Бжылдамдықпен артады 1.2c. Зымырандардың ұшуын бақылау АЖәне Бсырттан қарағанда, үшінші бақылаушы зымырандарды жоюдың жалпы жылдамдығынан жоғары екенін көреді в .

Дегенмен салыстырмалы жылдамдықжылдамдықтарының қосындысына тең емес. Зымыран жылдамдығы Азымыранға қатысты Бзымыранға дейінгі қашықтықтың арту жылдамдығы А, оны зымыранмен ұшып бара жатқан бақылаушы көреді Б. Салыстырмалы жылдамдықты жылдамдықтарды қосудың релятивистік формуласы арқылы есептеу керек. (Арнайы салыстырмалылықта жылдамдықтарды қалай қосуға болады? қараңыз) Бұл мысалда салыстырмалы жылдамдық шамамен тең 0,88c. Осылайша, бұл мысалда біз суперлюминалды жылдамдықты алмадық.

3. Жарық пен көлеңке

Көлеңкенің қаншалықты жылдам қозғалатынын ойлаңыз. Шам жақын болса, алыс қабырғадағы саусағыңыздың көлеңкесі саусағыңыздың қозғалуынан әлдеқайда жылдамырақ қозғалады. Саусақты қабырғаға параллель жылжытқанда, көлеңке жылдамдығы D/dсаусағыңыздың жылдамдығынан есе жылдамырақ. Мұнда d- шамнан саусаққа дейінгі қашықтық, және D- шамнан қабырғаға дейін. Қабырға бұрышта орналасса, жылдамдық одан да жоғары болады. Егер қабырға өте алыс болса, көлеңкенің қозғалысы саусақтың қозғалысынан артта қалады, өйткені жарықтың қабырғаға жетуі үшін уақыт қажет, бірақ қабырға бойымен қозғалатын көлеңкенің жылдамдығы одан да артады. Көлеңкенің жылдамдығы жарық жылдамдығымен шектелмейді.

Жарықтан жылдамырақ қозғалатын тағы бір нысан - Айға бағытталған лазердің жарық нүктесі. Айға дейінгі қашықтық 385 000 км. Қолыңыздағы лазерлік көрсеткіштің шамалы тербелісімен жарық нүктесінің Айдың бетімен қозғалу жылдамдығын өзіңіз есептей аласыз. Сізге толқынның жағажайдың түз сызығына сәл бұрышпен соғылуының мысалы ұнауы мүмкін. Толқын мен жағаның қиылысу нүктесі жағажай бойымен қандай жылдамдықпен қозғала алады?

Мұның бәрі табиғатта болуы мүмкін. Мысалы, пульсардың жарық шоғы шаң бұлты бойымен тарай алады. Күшті жарылысжарықтың немесе сәулеленудің сфералық толқындарын жасай алады. Бұл толқындар кез келген бетпен қиылыса, сол бетте жарық шеңберлері пайда болады және жарыққа қарағанда тезірек кеңейеді. Бұл құбылыс, мысалы, найзағай жарқылынан электромагниттік импульс атмосфераның жоғарғы қабатынан өткенде орын алады.

4. Қатты

Ұзын қатты таяқшаңыз болса және оның бір ұшын соғып алсаңыз, екінші ұшы бірден қозғалмай ма? Бұл ақпаратты суперлюминальды тасымалдау тәсілі емес пе?

Бұл рас болар еді ЕгерМүлдем қатты денелер болды. Тәжірибеде соққы өзек бойымен дыбыс жылдамдығымен беріледі, ол өзек материалының икемділігі мен тығыздығына байланысты. Сонымен қатар, салыстырмалылық теориясы материалдағы дыбыстың мүмкін болатын жылдамдықтарын мәнмен шектейді в .

Егер сіз жіпті немесе таяқшаны тігінен ұстап, оны босатсаңыз және ол ауырлық күшінің әсерінен құлай бастасаңыз, дәл осындай принцип қолданылады. Сіз жіберген жоғарғы ұшы бірден құлай бастайды, бірақ төменгі ұшы біраз уақыттан кейін ғана қозғала бастайды, өйткені ұстау күшінің жоғалуы стерженге материалдағы дыбыс жылдамдығымен беріледі.

Серпімділіктің релятивистік теориясының тұжырымы өте күрделі, бірақ жалпы идеяны Ньютон механикасы арқылы көрсетуге болады. Идеал серпімді дененің бойлық қозғалысының теңдеуін Гук заңынан шығаруға болады. Өзекшенің сызықтық тығыздығын белгілейік ρ , Янгтың серпімділік модулі Ы. Бойлық ығысу Xтолқын теңдеуін қанағаттандырады

ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0

Жазық толқын ерітіндісі дыбыс жылдамдығымен қозғалады с, ол формула бойынша анықталады s 2 = Y/ρ. Толқын теңдеуі ортадағы бұзылулардың жылдамдықтан жылдамырақ қозғалуына мүмкіндік бермейді с. Сонымен қатар, салыстырмалылық теориясы икемділік шамасына шек береді: Ы< ρc 2 . Іс жүзінде ешбір белгілі материал бұл шекке жақындамайды. Сондай-ақ, дыбыс жылдамдығы жақын болса да ескеріңіз в, онда материяның өзі міндетті түрде релятивистік жылдамдықпен қозғалмайды.

Табиғатта қатты денелер болмаса да, бар қатты денелердің қозғалысы, ол жарық жылдамдығын жеңу үшін қолданылуы мүмкін. Бұл тақырып бұрын сипатталған көлеңкелер мен жарықтандыру бөліміне қатысты. (Салыстырмалылықтағы қатты айналмалы дискіні суперлюминальды қайшыны қараңыз).

5. Фазалық жылдамдық

Толқын теңдеуі
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

түрінде шешімі бар
u = A cos(ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 = 0

Бұл v жылдамдығымен таралатын синустық толқындар
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

Бірақ бұл с артық. Мүмкін бұл тахиондарға арналған теңдеу шығар? (бұдан әрі бөлімді қараңыз). Жоқ, бұл массасы бар бөлшек үшін кәдімгі релятивистік теңдеу.

Парадоксты жою үшін «фазалық жылдамдықты» ажырату керек. v ph және «топтық жылдамдық» vгр, және
v ph ·v gr = c 2

Толқындық ерітіндіде жиілік дисперсиясы болуы мүмкін. Бұл жағдайда толқындық пакет топтық жылдамдықпен қозғалады, ол төмен в. Толқындық пакетті қолдану арқылы ақпаратты тек топтық жылдамдықпен беруге болады. Толқындар пакетіндегі толқындар фазалық жылдамдықпен қозғалады. Фазалық жылдамдық хабарларды жіберу үшін пайдаланылмайтын супержарық қозғалысының тағы бір мысалы болып табылады.

6. Аса жарықты галактикалар

7. Релятивистік зымыран

Жердегі бақылаушы көрсін ғарыш кемесі, жылдамдықпен шегіну 0,8cСәйкес салыстырмалылық теориясы, ол ғарыш кемесіндегі сағаттың 5/3 есе баяу жұмыс істейтінін көреді. Егер кемеге дейінгі қашықтықты борттық сағатқа сәйкес ұшу уақытына бөлсек, жылдамдықты аламыз 4/3c. Бақылаушы өзінің борттық сағатын пайдалана отырып, кеменің ұшқышы да оның жарықтан жоғары жылдамдықпен ұшатынын анықтайды деп қорытындылайды. Ұшқыштың көзқарасы бойынша оның сағаты қалыпты жұмыс істейді, бірақ жұлдызаралық кеңістік 5/3 есе қысқарды. Сондықтан ол жұлдыздар арасындағы белгілі қашықтықтарды жылдамырақ, жылдамдықпен ұшады 4/3c .

Бірақ бұл әлі де суперлюминальды ұшу емес. Әртүрлі анықтамалық жүйелерде анықталған қашықтық пен уақытты пайдаланып жылдамдықты есептей алмайсыз.

8. Ауырлық күшінің жылдамдығы

Кейбіреулер гравитация жылдамдығы әлдеқайда жоғары деп сендіреді внемесе тіпті шексіз. Қараңыз: Гравитация жарық жылдамдығымен қозғала ма? және гравитациялық сәулелену дегеніміз не? Гравитациялық бұзылулар және гравитациялық толқындар жылдамдықпен таралады в .

9. EPR парадоксы

10. Виртуалды фотондар

11. Кванттық туннель эффектісі

IN кванттық механикатуннель эффектісі бөлшекке оның энергиясы жеткіліксіз болса да, кедергіні жеңуге мүмкіндік береді. Мұндай тосқауыл арқылы туннельдеу уақытын есептеуге болады. Және бұл жылдамдықпен бірдей қашықтықты жарық үшін қажет ететіннен аз болуы мүмкін в. Бұл хабарларды жарыққа қарағанда жылдам жіберу үшін қолданылуы мүмкін бе?

Кванттық электродинамика «Жоқ!» дейді. Алайда туннель эффектісі арқылы ақпараттың суперлюминальды берілуін көрсететін эксперимент жүргізілді. Ені 11,4 см шлагбаум арқылы 4,7 жылдамдықпен вМоцарттың қырқыншы симфониясы көшірілді. Бұл эксперименттің түсіндірмесі өте қайшылықты. Физиктердің көпшілігі туннель эффектісін беру үшін қолдануға болмайды деп санайды ақпаратжарықтан жылдамырақ. Егер бұл мүмкін болса, жабдықты жылдам қозғалатын анықтамалық жүйеге орналастыру арқылы неге сигналды өткенге жібермеске?

17. Өрістің кванттық теориясы

Ауырлық күшін қоспағанда, барлық байқалатын физикалық құбылыстар Стандартты үлгіге сәйкес келеді. Стандартты модель электромагниттік және ядролық әрекеттесулерді, сондай-ақ барлық белгілі бөлшектерді түсіндіретін релятивистік кванттық өріс теориясы болып табылады. Бұл теорияда оқиғалардың кеңістіктік интервалымен бөлінген физикалық бақыланатындарға сәйкес келетін операторлардың кез келген жұбы «орынға ауысады» (яғни, бұл операторлардың ретін өзгертуге болады). Негізінде, бұл стандартты модельде соққы жарықтан жылдамырақ жүре алмайтынын білдіреді және бұл шексіз энергия аргументінің кванттық өріс эквиваленті деп санауға болады.

Дегенмен, Стандартты модельдің кванттық өріс теориясы үшін мінсіз қатаң дәлелдер жоқ. Бұл теорияның ішкі сәйкестігін әлі ешкім дәлелдеген жоқ. Сірә, бұл олай емес. Қалай болғанда да, әлі ашылмаған бөлшектер немесе суперлюминалды қозғалысқа тыйым салуға бағынбайтын күштер жоқ екеніне кепілдік жоқ. Сондай-ақ ауырлық пен жалпы салыстырмалылықты қамтитын бұл теорияның жалпылауы жоқ. Кванттық гравитация саласында жұмыс істейтін көптеген физиктер себептілік пен жергіліктілік туралы қарапайым идеялардың жалпыланатынына күмәнданады. Болашақта неғұрлым толық теорияда жарық жылдамдығы соңғы жылдамдықтың мағынасын сақтайтынына кепілдік жоқ.

18. Парадокс ата

IN арнайы теорияСалыстырмалылықта бір санақ жүйесінде жарықтан жылдамырақ қозғалатын бөлшек басқа санақ жүйесінде уақыт бойынша кері жылжиды. FTL саяхаты немесе ақпаратты тасымалдау саяхаттауға немесе өткенге хабарлама жіберуге мүмкіндік береді. Егер осындай уақытқа саяхат жасау мүмкін болса, атаңызды өлтіру арқылы уақытты кері қайтарып, тарихтың бағытын өзгертуге болар еді.

Бұл суперлюминальды саяхат мүмкіндігіне қарсы өте маңызды дәлел. Рас, өткенге оралуға кедергі келтіретін кейбір шектеулі суперлюминальды саяхаттың мүмкін болатын дерлік мүмкін емес мүмкіндігі бар. Немесе уақыт саяхаты мүмкін, бірақ себептілік қандай да бір дәйекті түрде бұзылады. Мұның бәрі өте алыс, бірақ егер біз суперлюминальды саяхат туралы сөйлесетін болсақ, жаңа идеяларға дайын болған дұрыс.

Керісінше де шындық. Уақытқа саяхат жасай алсақ, жарық жылдамдығын да еңсерер едік. Уақытты кері қайтарып, бір жерге төмен жылдамдықпен ұшып, кәдімгі жолмен жіберілген жарық келгенше жетуге болады. Осы тақырып бойынша толық ақпаратты Time Travel бөлімінен қараңыз.

Жарықтан жылдам саяхат туралы ашық сұрақтар

Осы соңғы бөлімде мен жарықтан жылдамырақ саяхат туралы кейбір маңызды идеяларды сипаттаймын. Бұл тақырыптар жиі қойылатын сұрақтарға жиі қосылмайды, өйткені олар жауаптар сияқты емес және көптеген жаңа сұрақтар сияқты көрінеді. Олар осы бағытта байыпты зерттеулер жүргізіліп жатқанын көрсету үшін осында енгізілген. Тақырыпқа қысқаша кіріспе ғана беріледі. Толық ақпаратты интернеттен таба аласыз. Интернеттегі барлық нәрселер сияқты, оларға сын көзбен қараңыз.

19. Тахондар

Тахиондар - жарыққа қарағанда жергілікті жерде жылдамырақ таралатын гипотетикалық бөлшектер. Мұны істеу үшін олардың ойдан шығарылған массасы болуы керек. Оның үстіне тахионның энергиясы мен импульсі нақты шамалар болып табылады. Суперлюминальды бөлшектерді анықтау мүмкін емес деп айтуға негіз жоқ. Көлеңкелер мен жарықтандырғыштар жарыққа қарағанда жылдамырақ қозғалады және оларды анықтауға болады.

Әзірге тахиондар табылған жоқ, ал физиктер олардың бар екеніне күмән келтіреді. Тритийдің бета ыдырауы нәтижесінде пайда болған нейтринолардың массасын өлшеуге арналған эксперименттерде нейтрино тахиондар болды деген мәлімдемелер бар. Бұл күмәнді, бірақ әлі түпкілікті теріске шығарылған жоқ.

Тахион теориясына қатысты мәселелер бар. Себептік байланысты бұзудан басқа, тахиондар вакуумды тұрақсыз етеді. Бұл қиындықтарды айналып өту мүмкін болуы мүмкін, бірақ ол кезде де біз суперлюминальды хабарды жіберу үшін тахиондарды пайдалана алмаймыз.

Физиктердің көпшілігі теорияда тахиондардың пайда болуы осы теориядағы кейбір мәселелердің белгісі деп санайды. Тахондар идеясы көпшілікке соншалықты танымал, өйткені олар ғылыми-фантастикалық әдебиетте жиі айтылады. Тахиондарды қараңыз.

20. Құрт тесіктері

Көпшілігі белгілі әдісғаламдық суперлюминальды саяхат - құрт тесіктерін пайдалану. Құрт тесігі – ғарыштық-уақыттың ғаламның бір нүктесінен екіншісіне кесілуі, ол тесіктің бір шетінен екінші шетіне әдеттегі жолдан жылдамырақ өтуге мүмкіндік береді. Құрт тесіктері салыстырмалылықтың жалпы теориясымен сипатталады. Оларды жасау үшін кеңістік-уақыт топологиясын өзгерту керек. Мүмкін бұл тартылыстың кванттық теориясы аясында мүмкін болады.

Құрт тесігін ашық ұстау үшін сізге теріс энергиясы бар кеңістік аймақтары қажет. C.W.Misner және K.S.Thorne теріс энергияны жасау үшін Касимир әсерін кең ауқымда пайдалануды ұсынды. Виссер бұл үшін ғарыштық жолдарды пайдалануды ұсынды. Бұл өте алыпсатарлық идеялар және мүмкін емес. Теріс энергиясы бар экзотикалық заттардың қажетті формасы жоқ шығар.

Бізге мектептен жарық жылдамдығынан асып кету мүмкін емес, сондықтан адамды жылжыту мүмкін емес деп үйретті ғарыш кеңістігіүлкен шешілмейтін мәселе (егер жарық бұл қашықтықты бірнеше мың жылда ғана өте алатын болса, ең жақын күн жүйесіне қалай жетуге болады?). Мүмкін американдық ғалымдар алдаусыз ғана емес, сонымен қатар Альберт Эйнштейннің іргелі заңдарына сүйене отырып, супер жылдамдықпен ұшудың жолын тапқан шығар. Қалай болғанда да, ғарыштық деформация қозғалтқышы жобасының авторы Гарольд Уайт осылай дейді.

Біз редакцияда бұл жаңалықты керемет деп санадық, сондықтан бүгін Космонавтика күні қарсаңында біз Константин Какаестің «Popular Science» журналы үшін NASA-ның феноменальды жобасы туралы баяндамасын жариялап отырмыз, егер сәтті болса, адам одан әрі саяхаттай алады. күн жүйесі.

2012 жылдың қыркүйегінде бірнеше жүздеген ғалымдар, инженерлер және ғарыш әуесқойлары топтың 100 жылдық жұлдызды кемесі деп аталатын екінші көпшілік жиналысына жиналды. Топты бұрынғы астронавт Май Джемисон басқарады және DARPA негізін қалады. Конференцияның мақсаты – «адамның алдағы жүз жыл ішінде күн жүйесінен тыс басқа жұлдыздарға саяхатын мүмкін ету». Конференцияға қатысушылардың көпшілігі ғарыш кеңістігін игерудегі прогресс тым аз екенін мойындайды. Соңғы бірнеше тоқсанда жұмсалған миллиардтаған долларға қарамастан, ғарыш агенттіктері 1960-шы жылдардағыдай дерлік жасай алады. Шын мәнінде, 100 жылдық жұлдызды кеме осының бәрін түзету үшін шақырылды.

Бірақ мәселеге келейік. Конференцияның бірнеше күнінен кейін оның қатысушылары ең фантастикалық тақырыптарға жетті: органдардың регенерациясы, кемедегі ұйымдасқан дін мәселесі және т.б. 100 жылдық Starship кездесуіндегі ең қызықты презентациялардың бірі «Штаммдық өріс механикасы 102» деп аталды және оны NASA қызметкері Гарольд «Сонни» Уайт жасады. Агенттік ардагері, Уайт Джонсон ғарыш орталығында (АҚ) кеңейтілген импульстік бағдарламаны басқарады. Ол бес әріптесімен бірге құрды » Жол картасығарыштық қозғалыс жүйелері », бұл NASA-ның алдағы ғарыш сапарындағы мақсаттарын айтады. Жоспарда алдыңғы қатарлы химиялық зымырандардан бастап антиматерия немесе ядролық машиналар сияқты кең ауқымды әзірлемелерге дейін қозғаушы жобалардың барлық түрлері көрсетілген. Бірақ Уайттың зерттеу саласы ең футуристік болып табылады: ол ғарыштық қозғалтқышқа қатысты.

Әдетте Alcubierre көпіршігі осылай бейнеленген

Жоспар бойынша мұндай қозғалтқыш жарық жылдамдығынан асатын жылдамдықпен ғарышта қозғалысты қамтамасыз етеді. Бұл Эйнштейннің салыстырмалылық теориясын айқын бұзу болғандықтан, бұл мүмкін емес деп жалпы қабылданған. Бірақ Уайт керісінше айтады. Оның сөздерін растау үшін ол Алькубьер көпіршіктері деп аталатындарға жүгінеді (Эйнштейн теориясынан алынған теңдеулер, оған сәйкес ғарыштағы дене қалыпты жағдайда денеден айырмашылығы жоғары жарық жылдамдығына жете алады). Тұсаукесерде ол жақында нақты ғарыштық деформация қозғалтқышын жасауға тікелей әкелетін теориялық нәтижелерге қалай қол жеткізгенін түсіндірді.

Мұның бәрі фантастикалық болып көрінетіні анық: мұндай оқиғалар әлемдегі барлық астрофизиктердің қолын босататын нағыз революция. Бізге ең жақын жұлдыздар жүйесі Альфа Центавриге 75 000 жыл саяхаттаудың орнына, осы қозғалтқышы бар кемедегі астронавтар сапарды бірнеше аптада жасай алады.

Шаттл бағдарламасының аяқталуына және Жердің төменгі орбитасына жеке ұшулардың өсіп келе жатқан рөліне орай, NASA Айға сапарлардан әлдеқайда асып түсетін кең ауқымды, әлдеқайда батыл жоспарларға қайта назар аударатынын айтады. Бұл мақсаттарға жаңа қозғалтқыш жүйелерін жасау арқылы ғана қол жеткізуге болады - соғұрлым тезірек жақсырақ. Конференциядан кейін бірнеше күн өткен соң NASA басшысы Чарльз Болден Уайттың сөзін қайталады: «Біз Марста тоқтамай, жарық жылдамдығынан да жылдам саяхаттағымыз келеді».

БІЗ ОСЫ қозғалтқыш туралы қайдан БІЛЕМІЗ

«Ғарыштық деформация қозғалтқышы» сөзінің алғашқы танымал қолданылуы Джен Родденберри Star Trek шығарған 1966 жылдан басталады. Келесі 30 жыл ішінде бұл қозғалтқыш тек осы ғылыми фантастикалық серияның бөлігі ретінде болды. Мигель Алькубьер есімді физик осы саладағы докторантурада жұмыс істеп жатқан кезде осы серияның бір эпизодын көрді. жалпы теориясалыстырмалылық және ғарыштық қозғалтқышты шын мәнінде жасау мүмкін бе деп ойлады. 1994 жылы ол осы ұстанымды сипаттайтын құжатты жариялады.

Алькубьер ғарыштағы көпіршікті елестетті. Көпіршіктің алдыңғы бөлігінде уақыт-кеңістік жиырылады, ал артқы жағында ол кеңейеді (физиктердің пікірінше, Үлкен жарылыс кезінде болғандай). Деформация кеменің айналадағы шуға қарамастан, толқынды серфинг жасағандай кеңістікте бірқалыпты сырғып кетуіне әкеледі. Негізінде, деформацияланған көпіршік қалағандай тез қозғала алады; жарық жылдамдығындағы шектеулер, Эйнштейннің теориясына сәйкес, тек кеңістік-уақыт контекстінде қолданылады, бірақ кеңістік-уақыттың мұндай бұрмалануларында емес. Көпіршіктің ішінде, Алькубьер ойлағандай, ғарыш уақыты өзгермейді және ғарыш саяхатшыларына ешқандай зиян тигізбейді.

Жалпы салыстырмалылықтағы Эйнштейн теңдеулерін материяның кеңістікті қалай иілетінін анықтау арқылы бір бағытта шешу қиын, бірақ оны орындауға болады. Оларды пайдалана отырып, Алькубьер заттың таралуы деформацияланған көпіршікті құрудың қажетті шарты екенін анықтады. Жалғыз мәселе - шешімдер әкелді белгісіз нысанытеріс энергия деп аталатын зат.

Қарапайым тілмен айтқанда, ауырлық күші екі объект арасындағы тартылыс күші. Әрбір зат, көлеміне қарамастан, қоршаған материяға белгілі бір тартылыс күшін көрсетеді. Эйнштейннің пікірінше, бұл күш кеңістік-уақыттың қисықтығы болып табылады. Ал теріс энергия гравитациялық теріс, яғни итеруші. Теріс энергия уақыт пен кеңістікті байланыстырудың орнына оларды итеріп, ажыратады. Дөрекі айтқанда, мұндай модель жұмыс істеуі үшін Алькубьерге кеменің артындағы кеңістік уақытын кеңейту үшін теріс энергия қажет.

Теріс энергияны ешкім ешқашан өлшемегеніне қарамастан, кванттық механика бойынша ол бар және ғалымдар оны зертханада жасауды үйренді. Оны қайта құрудың бір жолы - Касимир эффектісі: бір-біріне жақын орналасқан екі параллель өткізгіш пластина теріс энергияның белгілі бір мөлшерін тудырады. Әлсіз жерАлькубьер моделі оны жүзеге асыру үшін үлкен көлемдегі теріс энергияны қажет етеді, ғалымдар есептегеннен бірнеше рет жоғары болуы мүмкін.

Уайт бұл шектеуді айналып өту жолын тапқанын айтады. Компьютерлік модельдеуде Уайт деформация өрісінің геометриясын өзгертті, осылайша теорияда ол Алькубьер қажет деп есептегеннен миллион есе аз теріс энергияны пайдаланып деформацияланған көпіршікті шығара алады және ғарыш кемесі оны шығаратын құралдарды көтере алатындай аз болуы мүмкін. «Ашылулар, - дейді Уайт, - Алькубьердің әдісін іс жүзінде мүмкін еместен толығымен ақылға қонымды етіп өзгертеді».

WHITE'S LAB РЕСПУБЛИКАСЫНДАҒЫ ЕСЕП

Джонсон ғарыш орталығы Хьюстон лагуналарына жақын жерде, Галвестон шығанағына қарайды. Орталық аздап қала маңындағы колледж кампусына ұқсайды, тек ғарышкерлерді дайындауға бағытталған. Мен барған күні Уайт мені 15-ші ғимаратта, дәліздерден, кеңселерден және қозғалтқыш сынақтары жүргізілетін зертханалардан тұратын көп қабатты лабиринтте қарсы алды. Уайт футуристік ғарыш кемесінің үстінде қалықтаған бүркітпен кестеленген Eagleworks поло жейдесін (ол өзінің қозғалтқыш эксперименттері деп атайды) киген.

Уайт өзінің мансабын роботтық топтың құрамында зерттеу жүргізіп, инженер болып бастады. Ақырында ол плазма физикасы бойынша PhD дәрежесін алу кезінде ХҒС-тағы бүкіл робототехника қанатына басшылық етті. Тек 2009 жылы ол өзінің қызығушылығын қозғалысты зерттеуге ауыстырды және бұл тақырып оны қатты баурап алғаны сонша, бұл оның NASA-ға жұмыс істеуінің басты себебі болды.

«Ол өте ерекше адам», - дейді қозғалтқыш жүйелері бөлімін басқаратын оның бастығы Джон Эпплвайт. – Ол сөзсіз тамаша арманшыл, бірақ сонымен бірге дарынды инженер. Ол өзінің қиялын нағыз инженерлік өнімге айналдыруды біледі». Шамамен ол NASA-ға қосылды, Уайт озық қозғалтқыш жүйелеріне арналған жеке зертханасын ашуға рұқсат сұрады. Оның өзі Eagleworks атауын ойлап тапты және тіпті NASA-дан оның мамандығына арналған логотип жасауды сұрады. Содан бұл жұмыс басталды.

Уайт мені айда су іздеп жүрген әріптесімен бөлісетін кеңсесіне, содан кейін Eagleworks-ке апарады. Жүріп келе жатып, ол маған зертхана ашу туралы өтініші туралы айтып берді және оны «адамға ғарышты зерттеуге көмектесетін озық қозғалысты табудың ұзақ қиын процесі» деп атады.

White маған нысанды көрсетеді және оның орталық функциясын көрсетеді - ол «кванттық вакуумдық плазмалық қозғалыс» (QVPT) деп атайтын нәрсе. Бұл құрылғы сымдары өзегіне мықтап оралған үлкен қызыл барқыт пончикке ұқсайды. Бұл екі Eagleworks бастамасының бірі (екіншісі - warp drive). Сондай-ақ бұл жасырын даму. Мен бұл не екенін сұрағанымда, Уайт тек айта алатын технологияның дискіге қарағанда салқын екенін айтады.) Уайт жазған 2011 жылғы NASA есебіне сәйкес, кеме отын көзі ретінде бос кеңістіктегі кванттық ауытқуларды пайдаланады, яғни QVPT-мен жұмыс істейтін ғарыш кемесі отын қажет етпейді.

Қозғалтқыш отын көзі ретінде бос кеңістіктегі кванттық ауытқуларды пайдаланады,
бұл ғарыш кемесін білдіреді,
QVPT арқылы басқарылады, жанармай қажет емес.

Құрылғы жұмыс істеп тұрған кезде Уайттың жүйесі кинематографиялық тұрғыдан мінсіз көрінеді: лазердің түсі қызыл, ал екі сәуле қылыш тәрізді қиылысады. Сақинаның ішінде барий титанатынан жасалған төрт керамикалық конденсатор бар, олар Уайт 23 000 вольтта зарядтайды. Уайт экспериментті әзірлеуге соңғы екі жарым жыл жұмсады және оның айтуынша, конденсаторлар үлкен потенциалдық энергия көрсетеді. Дегенмен, мен бұрмаланған кеңістік уақытына қажет теріс энергияны қалай жасауға болатынын сұрағанымда, ол жауап беруден қашады. Ол ақпаратты жарияламау туралы келісімге қол қойғанын, сондықтан егжей-тегжейлерді аша алмайтынын түсіндіреді. Мен оның бұл келісімдерді кіммен жасағанын сұраймын. Ол былай дейді: «Адамдармен. Олар келіп сөйлескісі келеді. Мен сізге бұдан артық мәлімет бере алмаймын».

Қозғалтқыш Идеясына ҚАРСЫЛЫСТАР

Әзірге бұзылған саяхат теориясы өте интуитивті - қозғалыстағы көпіршікті жасау үшін уақыт пен кеңістікті бұрмалайды - және оның бірнеше маңызды кемшіліктері бар. Тіпті Уайт Алькубьерге қажет теріс энергияның мөлшерін айтарлықтай азайтса да, ол әлі де ғалымдар шығара алатындан көп нәрсені қажет етеді, дейді Тафтс университетінің теориялық физигі Лоуренс Форд, соңғы 30 жыл ішінде теріс энергия тақырыбына көптеген мақалалар жазған. . Форд және басқа физиктер инженерлік жетілмегендіктен емес, теріс энергияның бір жерде ұзақ уақыт бола алмайтындығына байланысты негізгі физикалық шектеулер бар дейді.

Тағы бір қиындық: жарықтан жылдамырақ қозғалатын допты жасау үшін ғалымдар айналада теріс энергия шығаруы керек. ғарыш кемесіжәне оның үстінде. Ақ бұл проблема деп ойламайды; ол қозғалтқыш, ең алдымен, кейбір қолданыстағы «құратын аппараттың арқасында жұмыс істейтін болады деп өте анық жауап береді қажетті жағдайлар" Дегенмен, бұл жағдайларды кеменің алдында жасау жарық жылдамдығынан жылдамырақ жүретін теріс энергияны тұрақты түрде қамтамасыз етуді білдіреді, бұл тағы да жалпы салыстырмалық теориясына қайшы келеді.

Соңында, ғарыштық деформация қозғалтқышы тұжырымдамалық сұрақ тудырады. Жалпы салыстырмалық теориясында жарықтан жоғары жылдамдықпен жүру уақыт бойынша саяхатқа тең. Егер мұндай қозғалтқыш шынайы болса, White уақыт машинасын жасайды.

Бұл кедергілер кейбір үлкен күмән тудырады. «Менің ойымша, біз білетін физика және физика заңдары оның эксперименттері арқылы ештеңеге қол жеткізетініне сенуге мүмкіндік бермейді», - дейді Тафтс университетінің физигі Кен Олум. Мерейтойлық кездесу». Менің өтінішім бойынша Уайттың екі мақаласын оқыған Миддбери колледжінің физигі Ноа Грэм маған электронды пошта арқылы: «Мен ешбір құнды көрмеймін. ғылыми дәлел, оның бұрынғы еңбектеріне сілтемелермен қоса».

Қазір Мексиканың Ұлттық автономиялық университетінде физик болып жүрген Алькубьердің өз күмәні бар. Ол Мехикодағы үйінен телефон арқылы: «Мен ғарыш кемесінде тұрсам да және менде теріс энергия болса да, оны қажет жерге қоюға мүмкіндік болмады», - дейді ол. – Жоқ, идея сиқырлы, маған ұнады, өзім жаздым. Бірақ ондағы бірнеше елеулі кемшіліктер бар, мен қазір, жылдар бойы көріп отырмын, мен оларды түзетудің бірде-бір жолын білмеймін ».

СУПЕР ЖЫЛДАМДЫҚТЫҢ БОЛАШАҒЫ

Джонсон ғылыми орталығының негізгі қақпасының сол жағында Сатурн V зымыраны оның бүйірінде жатыр, оның ішкі мазмұнын көрсету үшін кезеңдері бөлінген. Бұл үлкен - оның көптеген қозғалтқыштарының бірі шағын көліктің өлшемі, ал зымыранның өзі футбол алаңынан бірнеше фут ұзын. Бұл, әрине, ғарыштық навигацияның ерекшеліктерінің айқын дәлелі. Сонымен қатар, ол 40 жаста және ол өкілдік ететін уақыт - NASA адамды Айға жіберудің үлкен ұлттық жоспарының бөлігі болған кезде - әлдеқашан артта қалды. Бүгінгі күні АҚ бір кездері керемет болған, бірақ содан бері ғарыштық авангардты тастап кеткен жай ғана орын.

Қозғалыстағы серпіліс білдіруі мүмкін жаңа дәуірАҚ және NASA үшін және белгілі бір дәрежеде бұл дәуірдің бір бөлігі қазір басталып жатыр. 2007 жылы ұшырылған Dawn зонд иондық қозғалтқыштар арқылы астероид сақинасын зерттейді. 2010 жылы жапондықтар тәжірибелік қозғалыстың тағы бір түрі - күн желкенімен жұмыс істейтін бірінші планетааралық жұлдызды кеме - Икарды пайдалануға берді. Ал 2016 жылы ғалымдар ХҒС-та жоғары қозғаушы күшке арналған арнайы жасалған плазмалық қуатпен жұмыс істейтін VASMIR жүйесін сынақтан өткізуді жоспарлап отыр. Бірақ бұл жүйелер ғарышкерлерді Марсқа апара алатын болса, олар әлі күнге дейін оларды күн жүйесінен тыс жерге апара алмайды. Бұған қол жеткізу үшін Уайт NASA тәуекелді жобаларды қабылдауы керек деді.

Warp дискісі Настың қозғалыс жобаларын жасаудағы ең қиыны болуы мүмкін. Ғылыми қауымдастық Уайт оны жасай алмайды дейді. Мамандар оның табиғат пен физика заңдарына қайшы жұмыс істейтінін айтады. Осыған қарамастан жобаның артында NASA тұр. «Ол дұрыс емес деңгейде субсидияланады мемлекеттік деңгей, оларда болуы керек », - дейді Applewhite. - Менің ойымша, басшылық оның жұмысын жалғастыруына ерекше қызығушылық танытады; Бұл сәтті болған жағдайда ойынды толығымен өзгертетін теориялық тұжырымдамалардың бірі ».

Қаңтарда Уайт штамм интерферометрін жинап, келесі нысанаға көшті. Eagleworks өз үйінен асып түсті. Жаңа зертхана үлкенірек және ол «сейсмикалық оқшауланған», яғни дірілден қорғалған деп ынтамен мәлімдейді. Бірақ, мүмкін, ең жақсысы жаңа зертхана(және ең әсерлі нәрсе) NASA Уайт үшін Нил Армстронг пен Базз Олдриннің Айдағы жағдайын жасады. Ал, көрейік.

Бірақ бұл мүмкін екені анықталды; енді олар біз ешқашан жарықтан да жылдам жүре алмайтынымызға сенеді...» Бірақ шын мәнінде дыбыстан жылдам жүру мүмкін емес деп ешкім сенгені шындыққа жанаспайды.Дыбыстан жылдам ұшу аппараттары пайда болмай тұрып, бұл оқтардың ұшатыны белгілі болған. дыбыстан да жылдам ұшады, бірақ іс жүзінде біз бұл мүмкін емес екендігі туралы айттық бақыланадыдыбыстан жоғары ұшу, бұл қате болды. SS қозғалысы мүлдем басқа мәселе. Әу бастан-ақ дыбыстан жылдам ұшуға тек шешуді қажет ететін техникалық мәселелер кедергі келтіретіні анық болды. Бірақ СС қозғалысына кедергі келтіретін мәселелерді шешуге болатын-болмайтыны мүлдем түсініксіз. Салыстырмалылық теориясы бұл туралы көп нәрсе айта алады. Егер SS саяхаты немесе тіпті сигнал беру мүмкін болса, онда себептілік бұзылады және одан мүлдем керемет қорытындылар шығады.

Біз алдымен CC қозғалысының қарапайым жағдайларын талқылаймыз. Біз оларды қызықты болғандықтан емес, СС қозғалысы туралы пікірталастарда қайта-қайта көтерілетіндіктен айтып отырмыз, сондықтан олармен айналысу керек. Содан кейін біз STS қозғалысының немесе байланысының қиын жағдайларын қарастырамыз және оларға қарсы кейбір дәлелдерді қарастырамыз. Соңында біз нақты SS қозғалысы туралы ең маңызды болжамдарды қарастырамыз.

Қарапайым SS қозғалысы

1. Черенков сәулелену құбылысы

Жарықтан жылдамырақ қозғалудың бір жолы - алдымен жарықтың өзін баяулату! :-) Вакуумда жарық жылдамдықпен таралады в, және бұл шама әмбебап тұрақты (Жарық жылдамдығы тұрақты ма деген сұрақты қараңыз), ал су немесе шыны сияқты тығызырақ ортада ол жылдамдыққа дейін баяулайды. c/n, Қайда nортаның сыну көрсеткіші (ауа үшін 1,0003; су үшін 1,4). Сондықтан бөлшектер суда немесе ауада жарыққа қарағанда жылдамырақ қозғала алады. Нәтижесінде Вавилов-Черенков сәулеленуі пайда болады (сұрақты қараңыз).

Бірақ SS қозғалысы туралы айтатын болсақ, біз, әрине, вакуумдағы жарық жылдамдығынан асып кетуді айтамыз в(299 792 458 м/с). Сондықтан Черенков құбылысын СС қозғалысының мысалы деп санауға болмайды.

2. Үшінші жақтан

Зымыран болса АМенен жылдамдықпен ұшып кетеді 0,6cбатысқа, ал екіншісіне Б- Менен жылдамдықпен 0,6cшығысқа қарай, содан кейін арасындағы жалпы қашықтық АЖәне Бменің анықтамалық шеңберімде жылдамдықпен артады 1.2c. Осылайша, «үшінші жақтан» c-дан жоғары көрінетін салыстырмалы жылдамдықты байқауға болады.

Алайда, мұндай жылдамдық әдетте салыстырмалы жылдамдық деп түсінетін нәрсе емес. Нақты зымыран жылдамдығы Азымыранға қатысты Б- бұл зымырандағы бақылаушы бақылайтын зымырандар арасындағы қашықтықтың ұлғаю жылдамдығы Б. Жылдамдықтарды қосудың релятивистік формуласы арқылы екі жылдамдықты қосу керек (жартылай салыстырмалылықта жылдамдықтарды қалай қосу керек деген сұрақты қараңыз). Бұл жағдайда салыстырмалы жылдамдық шамамен 0,88c, яғни суперлюминальды емес.

3. Көлеңкелер мен қояндар

Көлеңкенің қаншалықты жылдам қозғалатынын ойлаңыз ба? Егер жақын маңдағы шамнан саусағыңызбен алыс қабырғаға көлеңке жасап, содан кейін саусағыңызды жылжытсаңыз, көлеңке саусағыңыздан әлдеқайда жылдамырақ қозғалады. Егер саусақ қабырғаға параллель қозғалса, онда көлеңкенің жылдамдығы болады D/dрет саусақ жылдамдығы, қайда d- саусақтан шамға дейінгі қашықтық, және D- шамнан қабырғаға дейінгі қашықтық. Егер қабырға бұрышта орналасса, сіз одан да жоғары жылдамдықты ала аласыз. Егер қабырға өте алыс орналасса, көлеңкенің қозғалысы саусақтың қозғалысынан артта қалады, өйткені жарық әлі де саусақтан қабырғаға жетуі керек, бірақ көлеңкенің жылдамдығы бірдей болады. есе көп. Яғни, көлеңкенің жылдамдығы жарық жылдамдығымен шектелмейді.

Көлеңкелерден басқа, қояндар жарыққа қарағанда жылдамырақ қозғала алады, мысалы, Айға бағытталған лазер сәулесінен алынған дақ. Айға дейінгі қашықтық 385 000 км екенін біле тұра, лазерді аздап жылжыту арқылы қоянның жылдамдығын есептеп көріңіз. Сіз сондай-ақ жағалауға қиғаш соғылған теңіз толқыны туралы ойлай аласыз. Толқын үзілген нүкте қаншалықты жылдам қозғала алады?

Табиғатта да осындай жағдайлар болуы мүмкін. Мысалы, пульсардың жарық сәулесі шаң бұлтын тарай алады. Жарқын жарқыл жарықтың немесе басқа сәулеленудің кеңейетін қабығын жасайды. Ол бетті кесіп өткенде, ол жарық жылдамдығынан жылдамырақ өсетін жарық сақинасын жасайды. Табиғатта бұл найзағайдың электромагниттік импульсі атмосфераның жоғарғы қабаттарына жеткенде пайда болады.

Мұның бәрі жарықтан жылдамырақ қозғалатын, бірақ физикалық денелер емес заттардың мысалдары болды. Көлеңке немесе қоянды пайдалану SS хабарламасын жеткізе алмайды, сондықтан жарыққа қарағанда жылдам байланыс жұмыс істемейді. Тағы да, бұл SS қозғалысы арқылы біз түсінгіміз келетін нәрсе емес сияқты, дегенмен бізге нақты не қажет екенін анықтау қаншалықты қиын екені белгілі болды (FTL қайшы сұрағын қараңыз).

4. Қатты денелер

Ұзын қатты таяқшаны алып, бір ұшын итерсеңіз, екінші ұшы бірден ішке кіре ме, жоқ па? Осы жолмен хабарламаны CC жіберуге болады ма?

Иә болды болар едімұндай қатты заттар болған жағдайда жасалуы мүмкін. Шындығында таяқтың ұшына соққының әсері оның бойымен берілген заттағы дыбыс жылдамдығымен таралады, ал дыбыс жылдамдығы материалдың серпімділігі мен тығыздығына байланысты. Салыстырмалылық кез келген дененің мүмкін болатын қаттылығына абсолютті шек қояды, сондықтан олардағы дыбыс жылдамдығынан аспауы керек в.

Егер сіз тартымдылық өрісінде болсаңыз және алдымен жіпті немесе сырықты жоғарғы ұшынан тігінен ұстап, содан кейін оны босатсаңыз, дәл солай болады. Сіз шығарған нүкте бірден қозғала бастайды, ал төменгі ұшы босатудың әсері дыбыс жылдамдығына жеткенше құлай алмайды.

Салыстырмалылық шеңберінде серпімді материалдардың жалпы теориясын тұжырымдау қиын, бірақ негізгі идеяны Ньютон механикасының мысалында көрсетуге болады. Идеал серпімді дененің бойлық қозғалысының теңдеуін Гук заңынан алуға болады. IN массалық айнымалыларұзындық бірлігіне бжәне Янгтың серпімділік модулі Ы, бойлық ығысу Xтолқын теңдеуін қанағаттандырады.

Жазық толқын ерітіндісі дыбыс жылдамдығымен қозғалады с, және с 2 = Y/p. Бұл теңдеу себептік әсердің тезірек таралу мүмкіндігін білдірмейді с. Осылайша, салыстырмалылық икемділік шамасына теориялық шектеу қояды: Ы < ДК 2. Іс жүзінде оған жақын материалдар да жоқ. Айтпақшы, материалдағы дыбыс жылдамдығы жақын болса да в, материяның өзі релятивистік жылдамдықпен қозғалуға міндетті емес. Бірақ, негізінен, бұл шекті жеңетін субстанцияның болмайтынын қайдан білеміз? Жауап мынада: барлық материя бөлшектерден тұрады, олардың арасындағы өзара әрекеттесу элементар бөлшектердің стандартты үлгісіне бағынады және бұл модельде ешбір әрекеттесу жарықтан жылдам тарай алмайды (төменде кванттық өріс теориясы туралы қараңыз).

5. Фазалық жылдамдық

Мына толқын теңдеуін қараңыз:

Оның келесідей шешімдері бар:

Бұл ерітінділер жылдамдықпен қозғалатын синусоидалы толқындар

Бірақ бұл жарықтан жылдамырақ, бұл біздің қолымызда тахион өрісінің теңдеуі бар дегенді білдіреді ме? Жоқ, бұл массивтік скаляр бөлшектің қарапайым релятивистік теңдеуі ғана!

Фазалық жылдамдық деп те аталатын осы жылдамдық арасындағы айырмашылықты түсінсек, парадокс шешіледі vphтоптық жылдамдық деп аталатын басқа жылдамдықтан vgrформуламен берілген,

Егер толқындық ерітіндіде жиілік таралу болса, онда ол топтық жылдамдықпен қозғалатын толқындық пакет түрін алады. в. Фазалық жылдамдықпен тек толқын төбелері ғана қозғалады. Мұндай толқынның көмегімен ақпаратты тек топтық жылдамдықта беруге болады, сондықтан фазалық жылдамдық ақпаратты тасымалдай алмайтын супержарық жылдамдығының тағы бір мысалын береді.

7. Релятивистік зымыран

Жердегі контроллер 0,8 жылдамдықпен ұшып бара жатқан ғарыш кемесін бақылайды в. Салыстырмалылық теориясына сәйкес, кемеден сигналдардың доплерлік ығысуын ескергеннен кейін де ол кемедегі уақыттың баяулағанын және ондағы сағаттың 0,6 есе баяу жұмыс істейтінін көреді. Егер ол кеменің сағатымен өлшенген уақыт бойынша кеменің жүріп өткен жолының үлесін есептесе, ол 4/3 алады. в. Бұл кеме жолаушыларының жұлдызаралық кеңістікте жарық жылдамдығы өлшенсе, олар сезінетін тиімді жылдамдықпен жүретінін білдіреді. Кеме жолаушыларының көзқарасы бойынша, жұлдызаралық қашықтықтар бірдей 0,6 коэффициентке Лоренцтің қысқаруына ұшырайды, сондықтан олар да белгілі жұлдызаралық қашықтықты 4/3 жылдамдықпен басып өтетінін мойындауы керек. в.

Бұл нақты құбылыс және оны негізінен ғарыш саяхатшылары өмірлерінде үлкен қашықтықтарды бағындыру үшін пайдалана алады. Егер олар Жердегі еркін құлау үдеуіне тең тұрақты үдеумен үдесе, онда олардың кемесінде идеалды жасанды тартылыс күші ғана емес, сонымен бірге олардың бар болғаны 12 жыл ішінде Галактиканы кесіп өтуге уақыты болады! (Релятивистік ракетаның теңдеулері қандай? деген сұрақты қараңыз.)

Дегенмен, бұл нағыз SS қозғалысы емес. Тиімді жылдамдық бір анықтамалық кадрдағы қашықтықтан және екіншісінде уақыт бойынша есептеледі. Бұл нақты жылдамдық емес. Бұл жылдамдықты кеме жолаушылары ғана пайдаланады. Мысалы, диспетчердің өмірінде олардың үлкен қашықтықты қалай ұшатынын көруге уақыты болмайды.

SS қозғалысының күрделі жағдайлары

9. Эйнштейн, Подольский, Розен парадоксы (EPR)

10. Виртуалды фотондар

11. Кванттық туннельдеу

SS саяхатшылары үшін нағыз үміткерлер

Бұл бөлімде суперлюминальды саяхат мүмкіндігі туралы алыпсатарлық, бірақ маңызды болжамдар бар. Бұл әдетте жиі қойылатын сұрақтарға қойылмайтын нәрселер болмайды, өйткені олар жауап бергеннен гөрі көбірек сұрақтар тудырады. Олар мұнда негізінен осы бағытта байыпты зерттеулер жүргізіліп жатқанын көрсету үшін берілген. Әр бағытқа қысқаша ғана кіріспе берілген. Толығырақ ақпаратты Интернеттен табуға болады.

19. Тахондар

Тахиондар - жарыққа қарағанда жергілікті жерде жылдамырақ қозғалатын гипотетикалық бөлшектер. Бұл үшін олардың ойдан шығарылған массасы болуы керек, бірақ олардың энергиясы мен импульсі оң болуы керек. Кейде мұндай SS бөлшектерін анықтау мүмкін емес деп ойлайды, бірақ іс жүзінде олай ойлауға негіз жоқ. Көлеңкелер мен қояндар SS қозғалысы әлі көрінбейтінін білдірмейтінін айтады.

Тахиондар ешқашан байқалмаған және физиктердің көпшілігі олардың бар екеніне күмәнданады. Кезінде тритийдің ыдырауы кезінде бөлінетін нейтринолардың массасын өлшеу үшін эксперименттер жүргізілгені және бұл нейтринолардың тахион екендігі айтылған. Бұл өте күмәнді, бірақ әлі де жоққа шығарылмайды. Тахиондық теорияларда проблемалар бар, өйткені себеп-салдарлықтың ықтимал бұзылуы тұрғысынан олар вакуумды тұрақсыздандырады. Бұл мәселелерді айналып өту мүмкін болуы мүмкін, бірақ содан кейін бізге қажет SS хабарламасында тахиондарды пайдалану мүмкін болмайды.

Шындығында, физиктердің көпшілігі тахиондарды өздерінің өрістік теорияларындағы қателік белгісі деп санайды және оларға жалпы жұртшылықтың қызығушылығы негізінен ғылыми фантастикамен байланысты (Тахиондар мақаласын қараңыз).

20. Құрт тесіктері

STS саяхатының ең танымал ұсынылған мүмкіндігі - құрт тесіктерін пайдалану. Құрт саңылаулары - бұл Ғаламның бір жерін екіншісімен байланыстыратын кеңістік-уақыттағы туннельдер. Оларды осы нүктелер арасында жарық өзінің қалыпты жолынан жылдамырақ жылжу үшін пайдалануға болады. Құрт саңылаулары классикалық жалпы салыстырмалық теориясының феномені болып табылады, бірақ оларды жасау үшін уақыттың кеңістік топологиясын өзгерту керек. Мұның мүмкіндігі кванттық гравитация теориясында болуы мүмкін.

Құрт тесіктерін ашық ұстау үшін үлкен мөлшерде теріс энергия қажет. НамысЖәне Торнкең ауқымды Касимир эффектісін теріс энергияны өндіру үшін қолдануға болатынын ұсынды және Висерғарыштық жолдарды қолданатын шешімді ұсынды. Бұл идеялардың барлығы өте алыпсатарлық және шындыққа сәйкес келмеуі мүмкін. Теріс энергиясы бар әдеттен тыс зат құбылысқа қажетті пішінде болмауы мүмкін.

Торн егер құрт саңылауларын жасауға болатын болса, оларды тұйық уақыт циклдерін жасау үшін пайдалануға болатынын анықтады. мүмкін саяхатуақытында. Сондай-ақ кванттық механиканың көп нұсқалы интерпретациясы уақыт саяхатының ешқандай парадокс тудырмайтынын және уақытқа оралғанда оқиғалардың жай ғана басқаша болатынын көрсетеді деп ұсынылды. Хокинг құрт саңылаулары жай тұрақсыз болуы мүмкін, сондықтан практикалық емес екенін айтады. Бірақ тақырыптың өзі физиканың белгілі және болжанған заңдарына сүйене отырып, ненің мүмкін, ненің мүмкін емес екенін түсінуге мүмкіндік беретін ойлау эксперименттері үшін жемісті аймақ болып қала береді.
сілтемелер:
ВГ Моррис және К.С. Торн, Американдық физика журналы 56 , 395-412 (1988)
В.Г.Моррис, К.С.Торн және У.Юртсевер, физ. Аян. Хаттар 61 , 1446-9 (1988)
Мэтт Виссер, Физикалық шолу D39, 3182-4 (1989)
сондай-ақ «Қара тесіктер мен уақыт бұрылыстарын» қараңыз Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Көп әлем туралы түсініктеме алу үшін, Дэвид Дойч, Penguin Press, "The Fabric of Reality" бөлімін қараңыз.

21. Деформациялаушы қозғалтқыштар

[Мен мұны қалай аударуға болатынын білмеймін! Түпнұсқалық диск жетегінде. - шамамен. аудармашы;
Мембрана туралы мақалаға ұқсастықпен аударылған]

Бұрыс кеңістік уақытты бұру механизмі болуы мүмкін, осылайша объект жарыққа қарағанда жылдамырақ жүре алады. Мигель Алькабьердеформациялаушыны сипаттайтын геометрияны жасаумен танымал болды. Кеңістік-уақыттың бұрмалануы заттың уақытқа ұқсас қисық сызығында қала отырып, жарыққа қарағанда жылдам жүруіне мүмкіндік береді. Кедергілер құрт тесіктерін жасау кезіндегідей. Деформациялаушыны жасау үшін энергияның теріс тығыздығы бар зат және қажет. Мұндай зат мүмкін болса да, оны қалай алуға болатыны және деформациялаушы жұмыс істеу үшін оны қалай пайдалану керектігі әлі де түсініксіз.
сілтемеМ.Алькубьер, Классикалық және кванттық гравитация, 11 , L73-L77, (1994)

Қорытынды

Біріншіден, SS саяхаты мен SS хабарламасы нені білдіретінін жалпы анықтау қиын болды. Көлеңкелер сияқты көптеген заттар CC қозғалысын орындайды, бірақ оны, мысалы, ақпаратты беру үшін қолдануға болмайтындай етіп жасайды. Бірақ ғылыми әдебиеттерде ұсынылған нақты СС қозғалысы үшін елеулі мүмкіндіктер бар, бірақ оларды жүзеге асыру әлі техникалық мүмкін емес. Гейзенбергтің белгісіздік принципі кванттық механикада көрінетін SS қозғалысын пайдалануды мүмкін емес етеді. Жалпы салыстырмалылықта SS қозғаудың әлеуетті құралдары бар, бірақ оларды пайдалану мүмкін болмауы мүмкін. Жақын болашақта немесе мүлде технологияның SS қозғалтқышы бар ғарыш аппараттарын жасау мүмкіндігі өте екіталай болып көрінеді, бірақ теориялық физика, біз қазір білетіндей, SS қозғалтқышының есігін біржола жауып тастамайтыны қызық. Ғылыми фантастикалық романдар стиліндегі SS қозғалысы мүлдем мүмкін емес сияқты. Физиктер үшін қызықты сұрақ: «неліктен бұл мүмкін емес және одан не үйренуге болады?»

Иллюстрацияның авторлық құқығы Thinkstock

Ғарыштағы қазіргі жылдамдық рекорды 46 жыл болды. Тілші оны қашан таяқ жейтінін ойлап қалды.

Біз адамдар жылдамдыққа құмармыз. Осылайша, соңғы бірнеше айда ғана Германияда студенттер электромобильдің жылдамдық рекордын орнатқаны белгілі болды, ал АҚШ Әскери-әуе күштері дыбыс жылдамдығынан бес есе жылдамдыққа жету үшін гиперсоникалық ұшақтарды жақсартуды жоспарлап отыр, яғни. 6100 км/сағ жоғары.

Мұндай ұшақтардың экипажы болмайды, бірақ адамдар мұндай жоғары жылдамдықпен қозғала алмайтындықтан емес. Шын мәнінде, адамдар дыбыс жылдамдығынан бірнеше есе жоғары жылдамдықпен қозғалды.

Дегенмен, біздің тез асығыс денеміз артық жүктемеге төтеп бере алмайтын шегі бар ма?

Ағымдағы жылдамдық рекордын жарысқа қатысқан үш ғарышкер тең бөліседі ғарыш миссиясы«Аполлон 10» - Том Стаффорд, Джон Янг және Юджин Сернан.

1969 жылы ғарышкерлер Айды айналып, кері қайтқанда, оларда болған капсула Жерде 39,897 км/сағ болатын жылдамдыққа жетті.

Lockheed Martin аэроғарыш концернінің қызметкері Джим Брей: «Менің ойымша, біз жүз жыл бұрын адамның ғарышта сағатына шамамен 40 мың шақырым жылдамдықпен қозғала алатынын елестете алмадық.

Брей АҚШ-тың NASA ғарыш агенттігі әзірлеп жатқан Орион ғарыш кемесі үшін өмір сүруге жарамды модуль жобасының директоры.

Әзірлеушілердің пікірінше, көп мақсатты және ішінара қайта пайдалануға болатын Orion ғарыш кемесі астронавттарды Жердің төмен орбитасына шығаруы керек. Оның көмегімен 46 жыл бұрын адам белгілеген жылдамдық рекордын жаңартуға болатыны әбден мүмкін.

Ғарыштық ұшыру жүйесінің бір бөлігі болып табылатын жаңа өте ауыр зымыран 2021 жылы адам басқаратын алғашқы ұшуын жасайды деп жоспарланған. Бұл Ай орбитасында орналасқан астероидтың ұшып өтуі болады.

Орташа адам есінен танып қалғанға дейін шамамен бес Г күшке төтеп бере алады.

Содан кейін Марсқа бірнеше айлық экспедициялар өтуі керек. Енді дизайнерлердің айтуынша, әдеттегідей максималды жылдамдықОрион шамамен 32 мың км/сағ болуы керек. Дегенмен, Apollo 10 қол жеткізген жылдамдық Орион ғарыш кемесі негізгі конфигурациясын сақтаған жағдайда да асып түсуі мүмкін.

«Орион ұшуға арналған әртүрлі мақсаттарға арналғанөмір бойы », - дейді Брей. «Оның жылдамдығы біз жоспарлап отырғаннан айтарлықтай жоғары болуы мүмкін».

Бірақ тіпті Орион да адам жылдамдық әлеуетінің шыңын көрсетпейді. «Жарық жылдамдығынан басқа біз қозғала алатын жылдамдықта шек жоқ», - дейді Брей.

Жарық жылдамдығы бір миллиард км/сағ. 40 мың км/сағ пен осы мәндер арасындағы алшақтықты жоюға үміт бар ма?

Бір қызығы, қозғалыс жылдамдығы мен қозғалыс бағытын көрсететін векторлық шама ретінде жылдамдық салыстырмалы түрде тұрақты және бір бағытта бағытталған болса, физикалық мағынада адамдар үшін проблема емес.

Демек, адамдар – теориялық – ғарышта «ғаламның жылдамдық шегінен» сәл ғана баяу қозғала алады, яғни. жарық жылдамдығы.

Иллюстрацияның авторлық құқығыНАСАСуреттің тақырыбы Жарық жылдамдығымен ұшатын кемеде адам өзін қалай сезінеді?

Бірақ біз жоғары жылдамдықты ғарыш аппараттарымен байланысты маңызды технологиялық кедергілерді еңсерсек те, біздің нәзік, негізінен су объектілері жоғары жылдамдықтың әсерінен болатын жаңа қауіптерге тап болады.

Егер адамдар заманауи физикадағы саңылауларды пайдалану немесе серпінді ашулар арқылы жарық жылдамдығынан жылдамырақ жүре алатын болса, тек ойдан шығарылған қауіптер туындауы мүмкін.

Шамадан тыс жүктемелерге қалай төтеп беруге болады

Алайда, егер біз 40 мың км/сағ-тан асатын жылдамдықпен жүруді көздесек, оған жетуіміз керек, содан кейін баяу және шыдамдылықпен баяулауымыз керек.

Жылдам үдеу және бірдей жылдам баяулау адам ағзасына өлім қаупін тудырады. Бұл жылдамдық сағатына бірнеше ондаған километрден нөлге дейін төмендейтін жол-көлік оқиғаларының нәтижесіндегі жарақаттардың ауырлығымен дәлелденеді.

Мұның себебі неде? Әлемнің инерция немесе қабілет деп аталатын қасиетінде физикалық дене, массасы бар, оның тыныштық күйінің өзгеруіне немесе сыртқы әсерлердің орнын толтыруға қарсы тұру.

Бұл идея Ньютонның бірінші заңында тұжырымдалған, онда былай делінген: «Әрбір дене өзінің тыныштық күйінде немесе біркелкі күйінде сақталады және түзу сызықты қозғалыс, қолданылған күштер оны осы күйді өзгертуге мәжбүр етпегенге дейін».

Біз адамдар ауыр жарақатсыз, аз ғана сәтке болса да, орасан зор жүктемелерге төзе аламыз.

«Демалу және тұрақты жылдамдықпен қозғалу адам ағзасы үшін қалыпты жағдай,— деп түсіндіреді Брей.— Біз үдеу сәтіндегі адамның жағдайына алаңдағанымыз жөн».

Шамамен бір ғасыр бұрын жылдамдықпен маневр жасай алатын берік ұшақтардың дамуы ұшқыштарды жылдамдық пен ұшу бағытының өзгеруінен туындаған оғаш белгілер туралы хабарлауға әкелді. Бұл белгілерге уақытша көру қабілетінің жоғалуы және ауырлық немесе салмақсыздық сезімі кіреді.

Себеп - тартылыс немесе тартылыс күшінің әсерінен Жер бетіндегі тартылыс күшінің үдеуіне сызықтық үдеу қатынасы болып табылатын G бірліктерімен өлшенетін g-күштері. Бұл бірліктер ауырлық күшінің үдеуінің, мысалы, адам денесінің массасына әсерін көрсетеді.

1 Г шамадан тыс жүктеме Жердің гравитациялық өрісінде орналасқан және планетаның орталығына 9,8 м/сек жылдамдықпен (теңіз деңгейінде) тартылатын дененің салмағына тең.

Тігінен басынан аяғына дейін немесе керісінше әсер ететін G-күштері ұшқыштар мен жолаушылар үшін шынымен жаман жаңалық болып табылады.

Теріс шамадан тыс жүктемелерде, яғни. баяулайды, қан аяқтың саусақтарынан басына қарай ағып кетеді, қолмен ұстау кезіндегідей қанықтыру сезімі пайда болады.

Иллюстрацияның авторлық құқығы SPLСуреттің тақырыбы Қанша Gs ғарышкерлеріне төтеп бере алатынын түсіну үшін олар центрифугада оқытылады.

«Қызыл перде» (адамның басына қан құйылғандағы сезімі) қан ісінген, мөлдір төменгі қабақтар көтеріліп, көздің қарашығын жауып жатқанда пайда болады.

Және, керісінше, жеделдету немесе оң g-күштері кезінде қан басынан аяққа қарай ағады, төменгі аяқтарда қан жиналатындықтан, көзге және миға оттегі жетіспейді.

Алдымен көру тұманға айналады, яғни. түсті көру жоғалады және «сұр жамылғы» деп аталатын нәрсе оралады, содан кейін толық көру жоғалады немесе «қара перде» пайда болады, бірақ адам есін сақтайды.

Шамадан тыс жүктеме әкеледі толық жоғалтусана. Бұл жағдай шамадан тыс жүктеме синкоп деп аталады. Көптеген ұшқыштар көзіне «қара перде» түсіп, апатқа ұшырағандықтан қайтыс болды.

Орташа адам есін жоғалтқанға дейін шамамен бес Гс күшке төтеп бере алады.

Арнайы анти-g костюмін киген және басынан қан ағып тұру үшін дене бұлшықеттерін ерекше түрде кернеп, босаңсуға үйретілген ұшқыштар ұшақты шамамен тоғыз Gs-те басқара алады.

Орбитада 26 000 км/сағ тұрақты крейсерлік жылдамдыққа жеткенде, астронавтар коммерциялық ұшулардағы жолаушылардан артық емес жылдамдықты сезінеді.

«Қысқа мерзімге адам денесіОл тоғыз G-ге қарағанда әлдеқайда үлкен G-күштеріне төтеп бере алады, дейді Вирджиния штатының Александрия қаласында орналасқан аэроғарыштық медицина қауымдастығының атқарушы директоры Джефф Свитек. - Бірақ жоғары шамадан тыс жүктемелерге төтеп беріңіз ұзақ кезеңУақытқа қабілетті адамдар өте аз».

Біз адамдар ауыр жарақатсыз, аз ғана сәтке болса да, орасан зор жүктемелерге төзе аламыз.

Қысқа мерзімді төзімділік рекордын Нью-Мексикодағы Холломан әуе күштерінің базасында АҚШ Әскери-әуе күштерінің капитаны кіші Эли Бидинг орнатты. 1958 жылы зымыран қозғалтқышы бар арнайы шанамен тежеу ​​кезінде 0,1 секундта 55 км/сағ жылдамдыққа жеткеннен кейін ол 82,3 Г шамадан тыс жүктемені бастан кешірді.

Бұл нәтиже оның кеудесіне бекітілген акселерометр арқылы тіркелген. Бедингтің де көзінің үстінен «қара бұлт» пайда болды, бірақ ол адам төзімділігінің керемет көрінісі кезінде тек көгерген жерлерімен аман қалды. Рас, жарыстан кейін ол ауруханада үш күн жатты.

Ал енді ғарышқа

Тасымалдау құралдарына байланысты ғарышкерлер ұшу кезінде және сәйкесінше атмосфераның тығыз қабаттарына оралған кезде айтарлықтай жоғары жүктемелерді - үштен бес G-ге дейін бастан кешірді.

Ғарыштық саяхатшыларды орындықтарға ұшу бағытына қарайтын жерде бекітудің ақылды идеясының арқасында бұл шамадан тыс жүктемелерге салыстырмалы түрде оңай жол беріледі.

Орбитада 26 000 км/сағ тұрақты крейсерлік жылдамдыққа жеткенде, астронавтар коммерциялық рейстердегі жолаушылардан артық жылдамдықты сезіне алмайды.

Егер шамадан тыс жүктемелер «Орион» ғарыш кемесіндегі ұзақ экспедициялар үшін қиындық тудырмаса, онда шағын ғарыштық жыныстармен - микрометеориттермен - бәрі күрделірек.

Иллюстрацияның авторлық құқығыНАСАСуреттің тақырыбы Микрометеориттерден қорғау үшін Орионға ғарыштық қару-жарақ қажет болады

Күріш дәніндей болатын бұл бөлшектер 300 мың км/сағ дейін әсерлі, бірақ жойқын жылдамдыққа жетеді. Кеменің тұтастығын және оның экипажының қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін Orion қалыңдығы 18-ден 30 см-ге дейін өзгеретін сыртқы қорғаныс қабатымен жабдықталған.

Сонымен қатар, қосымша қорғаныс қалқандары қарастырылған, сондай-ақ кеме ішіндегі жабдықты шебер орналастыру қолданылады.

«Бүкіл ғарыш аппараты үшін маңызды ұшу жүйелерін жоғалтпау үшін біз микрометеориттердің жақындау бұрыштарын дәл есептеуіміз керек», - дейді Джим Брей.

Сенімді болыңыз: микрометеориттер ғарыштық миссияларға жалғыз кедергі емес, оның барысында адамның вакуумда ұшуының жоғары жылдамдығы барған сайын маңызды рөл атқаратын болады.

Марсқа экспедиция кезінде басқа практикалық мәселелерді шешуге тура келеді, мысалы, экипажды азық-түлікпен қамтамасыз ету және қарсы тұру. қауіптің артуыәсерінен болатын қатерлі ісік адам денесіғарыштық сәулелену.

Жол жүру уақытын қысқарту мұндай проблемалардың ауырлығын азайтады, осылайша саяхат жылдамдығы барған сайын қажет болады.

Келесі ұрпақ ғарышқа ұшуы

Бұл жылдамдыққа деген қажеттілік ғарыш саяхатшыларының жолында жаңа кедергілер тудырады.

Аполлон 10-ның жылдамдық рекордын бұзу қаупі бар NASA-ның жаңа ғарыш кемесі әлі күнге дейін алғашқы ғарыштық ұшулардан бері қолданылған уақытпен тексерілген химиялық зымыран қозғау жүйелеріне сүйенетін болады. Бірақ бұл жүйелерде отын бірлігіне аз мөлшердегі энергияның бөлінуіне байланысты жылдамдықтың қатаң шектеулері бар.

Жылдам ғарыш кемесі үшін ең таңдаулы, бірақ қол жетпес энергия көзі қарапайым материяның аналогы мен антиподы антиматерия болып табылады.

Сондықтан Марсқа және одан тыс жерлерге баратын адамдардың ұшу жылдамдығын айтарлықтай арттыру үшін ғалымдар мүлдем жаңа тәсілдер қажет екенін мойындайды.

«Бүгінгі бізде бар жүйелер бізді сол жерге жеткізуге әбден қабілетті, - дейді Брей, - бірақ бәріміз қозғалтқыштардағы революцияның куәсі болғымыз келеді».

Остиндегі (Техас штаты) Жетілдірілген зерттеулер институтының жетекші зерттеуші физигі және NASA-ның 2002 жылы аяқталған алты жылдық ғылыми-зерттеу жобасының серпінді физикасы бағдарламасының мүшесі Эрик Дэвис ең перспективалы үш құралды анықтады. адамзатқа планетааралық саяхат үшін жеткілікті жылдамдыққа жетуге көмектесетін дәстүрлі физиканың перспективасы.

Қысқасын айтқанда, туралы айтып отырмызЗаттың бөлінуі кезіндегі энергияның бөліну құбылыстары туралы, термоядролық синтезжәне антиматерияның аннигиляциясы.

Бірінші әдіс атомдардың бөлінуін қамтиды және коммерциялық ядролық реакторларда қолданылады.

Екінші, термоядролық синтез, қарапайым атомдардан ауыр атомдарды құру - мұндай реакция Күнге қуат береді. Бұл таң қалдыратын технология, бірақ оны түсіну қиын; бұл «әрқашан тағы 50 жыл» - және бұл саланың ескі ұраны айтқандай, әрқашан солай болады.

«Бұл өте озық технологиялар, - дейді Дэвис, - бірақ олар дәстүрлі физикаға негізделген және атом дәуірінің басынан бері берік бекітілген». Оптимистік бағалаулар бойынша, қозғаушы жүйелер, атомдық бөліну және термоядролық синтез тұжырымдамаларына негізделген, теорияда кемені жарық жылдамдығының 10% -на дейін жеделдетуге қабілетті, яғни. өте құрметті 100 миллион км/сағ дейін.

Иллюстрацияның авторлық құқығыАҚШ әуе күштеріСуреттің тақырыбы Дыбыстан жоғары жылдамдықпен ұшу енді адамдар үшін проблема емес. Тағы бір нәрсе - жарық жылдамдығы немесе кем дегенде оған жақын ...

Ең қолайлы, бірақ жету қиын болса да, жылдам ғарыш кемесі үшін энергия көзі қарапайым материяның аналогы және антиподы антиматерия болып табылады.

Заттардың екі түрі жанасқанда бірін-бірі бұзады, нәтижесінде таза энергия бөлінеді.

Осы уақытқа дейін өте аз мөлшерде антиматерияны өндіруге және сақтауға мүмкіндік беретін технологиялар бүгінде бар.

Сонымен бірге, антиматерияны пайдалы мөлшерде өндіру келесі ұрпақтың жаңа ерекше мүмкіндіктерін талап етеді, ал инженерия сәйкес ғарыш аппаратын жасау үшін бәсекелестік жарысқа түсуі керек.

Бірақ Дэвис сурет тақталарында көптеген тамаша идеялар бар екенін айтады.

Антиматериялық энергиямен жұмыс істейтін ғарыш кемесі айлар немесе тіпті жылдар бойы жылдамдатып, жарық жылдамдығының үлкен пайызына жете алады.

Бұл ретте борттағы шамадан тыс жүктемелер кеме тұрғындары үшін қолайлы болып қалады.

Сонымен қатар, мұндай фантастикалық жаңа жылдамдықтар адам ағзасына басқа қауіптерге толы болады.

Энергетикалық қала

Сағатына бірнеше жүз миллион километр жылдамдықпен ғарышта дисперсті сутегі атомдарынан микрометеориттерге дейінгі кез келген шаң шаңы сөзсіз кеменің корпусын тесіп өтуге қабілетті жоғары энергиялы оққа айналады.

Артур Эдельштейн: «Сіз өте жоғары жылдамдықпен қозғалсаңыз, бұл сізге қарай келетін бөлшектердің бірдей жылдамдықпен қозғалатынын білдіреді.

Джон Хопкинс университетінің медицина мектебінің радиология профессоры, марқұм әкесі Уильям Эдельштейнмен бірге ол ғылыми жұмыс, ол ғарышта өте жылдам ғарыштық саяхат кезінде ғарыштық сутегі атомдарының әсер етуінің (адамдар мен технологияға) әсерін қарастырды.

Сутегі субатомдық бөлшектерге ыдырай бастайды, олар кемеге еніп, экипажды да, жабдықты да радиацияға ұшыратады.

Alcubierre қозғалтқышы сізді толқын үстіндегі серфер сияқты қозғалтады Эрик Дэвис, зерттеуші физик

Жарық жылдамдығының 95% кезінде мұндай сәулеленудің әсері дерлік өлімді білдіреді.

Ғарыш кемесі ешбір материал төтеп бере алмайтын балқу температурасына дейін қызады, ал экипаж мүшелерінің денелеріндегі су бірден қайнатылады.

«Мұның бәрі өте жан түршігерлік мәселелер», - дейді Эдельштейн ауыр әзілмен.

Ол және оның әкесі кемені және оның тұрғындарын өлімге әкелетін сутегі жаңбырынан қорғай алатын гипотетикалық магниттік қорғаныс жүйесін жасау үшін жұлдызды кеме жарық жылдамдығының жартысынан аспайтын жылдамдықпен қозғала алатынын шамамен есептеді. Сонда борттағы адамдардың аман қалуға мүмкіндігі бар.

Марк Миллис, проблемалық физик алға қозғалыс, және NASA-ның серпінді қозғалыс физикасы бағдарламасының бұрынғы директоры, ғарыштық саяхат үшін бұл ықтимал жылдамдықты шектеу алыс болашақ үшін проблема болып қала беретінін ескертеді.

«Бүгінгі күнге дейін жинақталған физикалық білімге сүйене отырып, жарық жылдамдығының 10 пайызынан асатын жылдамдыққа жету өте қиын болады деп айта аламыз, - дейді Миллис. - Бізге әлі қауіп төніп тұрған жоқ. Қарапайым ұқсастық: неге? Әлі суға түспесек, батып кетуіміз мүмкін деп уайымдаңыз».

Жарықтан жылдамырақ па?

Егер біз, былайша айтқанда, жүзуді үйрендік деп болжасақ, біз ғарыштық уақыт арқылы сырғанауды игере аламыз ба - бұл ұқсастықты одан әрі дамыту үшін - және суперлюминалды жылдамдықпен ұша аламыз ба?

Аса жарық ортада өмір сүрудің туа біткен қабілеті туралы гипотеза күмәнді болса да, қараңғылықта білімді ағартушылықтың белгілі бір көріністерінсіз емес.

Саяхаттаудың осындай қызықты тәсілдерінің бірі технологияға негізделген, ұқсас тақырыптар, олар «Жұлдызды жол» телехикаясындағы «жұмсақ жетекте» немесе «жұмсақ жетекте» қолданылады.

Бұл жұмыс принципі электр станциясы, сондай-ақ «Alcubierre қозғалтқышы» деп аталатын * (мексикалық теоретик Физик Мигель Алькубьердің атымен аталған) ол кемеге Альберт Эйнштейн сипаттағандай, оның алдындағы қалыпты кеңістік-уақытты қысып, оны артына кеңейтуге мүмкіндік береді.

Иллюстрацияның авторлық құқығыНАСАСуреттің тақырыбы Ағымдағы жылдамдық рекорды үш Аполлон 10 астронавты - Том Стаффорд, Джон Янг және Евгений Сернанға тиесілі.

Негізінде, кеме белгілі бір кеңістік-уақыт көлемінде қозғалады, жарық жылдамдығынан жылдамырақ қозғалатын «қисық көпіршік» түрі.

Осылайша, кеме деформацияға ұшырамай, жарықтың әмбебап жылдамдығының шегін бұзуды болдырмай, осы «көпіршікте» қалыпты кеңістік-уақытта қозғалыссыз қалады.

Дэвис: «Кәдімгі кеңістіктегі суда жүзудің орнына, - дейді Дэвис, - Alcubierre дискісі сізді толқынның төбесінде серфинг тақтасында жүрген серфер сияқты алып жүреді».

Мұнда да белгілі бір аулау бар. Бұл идеяны жүзеге асыру үшін кеңістік-уақытты қысу және кеңейту үшін теріс массасы бар материяның экзотикалық формасы қажет.

«Физика теріс массаға қарсы ештеңе айтпайды, - дейді Дэвис, - бірақ оның мысалдары жоқ және біз оны табиғатта ешқашан көрген емеспіз».

Тағы бір аулау бар. 2012 жылы жарияланған мақалада Сидней университетінің зерттеушілері «дөңес көпіршік» ғаламның мазмұнымен сөзсіз әрекеттесе бастағанда жоғары энергиялы ғарыштық бөлшектерді жинақтайды деп болжады.

Кейбір бөлшектер көпіршіктің ішіне еніп, кемені радиациямен айдайды.

Жарықтандыру жылдамдығында ұсталды ма?

Нәзік биологиямыздың арқасында біз шынымен де жарықтан тыс жылдамдықта қалуға дайынбыз ба?!

Бұл адамдар үшін жаңа әлемдік (галактикалық?) жылдамдық рекордын орнату туралы емес, адамзатты жұлдызаралық қоғамға айналдыру перспективасы туралы.

Жарық жылдамдығының жартысында - бұл Эдельштейннің зерттеулеріне сәйкес, біздің денеміз төтеп бере алатын шек - ең жақын жұлдызға бару 16 жылдан астам уақытты алады.

(Координаталар жүйесінде жер бетінде қалған адамдарға қарағанда, ғарыш кемесі экипажының координаттар жүйесінде аз уақытты бастан өткеруіне әкелетін уақытты кеңейту әсерлері жарық жылдамдығының жарты жылдамдығында күрт салдары болмайды.)

Марк Миллис үмітті. Адамзат G-костюмдері мен микрометеордан қорғауды ойлап тапқанын ескере отырып, адамдарға ғарыштың ұлы көк және жұлдызды қарасында қауіпсіз саяхаттауға мүмкіндік береді, ол біз болашақта кез келген жылдамдық шектеулерінен аман өтудің жолдарын таба алатынымызға сенімді.

«Таңғажайып жаңа қозғалыс жылдамдығына қол жеткізуге көмектесетін дәл сол технологиялар, - дейді Миллис, - бізге экипаждарды қорғаудың жаңа, әлі белгісіз мүмкіндіктерін береді».

Аудармашының жазбалары:

*Мигель Алькубьер 1994 жылы өзінің көпіршігі идеясын ойлап тапты. Ал 1995 жылы ресейлік физик-теоретик Сергей Красников ғарышқа жарық жылдамдығынан жылдамырақ ұшуға арналған құрылғы тұжырымдамасын ұсынды. Идея «Красников құбыры» деп аталды.

Бұл құрт тесігі деп аталатын принцип бойынша кеңістік-уақыттың жасанды қисаюы. Гипотетикалық тұрғыдан кеме Жерден белгілі бір жұлдызға қисық кеңістік-уақыт арқылы басқа өлшемдер арқылы өтетін түзу сызықпен қозғалады.

Красниковтың теориясына сәйкес, ғарышкер сапарға шыққанда сол уақытта қайтып оралады.

20 ғасыр белгіленді ең үлкен ашылуларфизика мен космологияда. Бұл ашылуларға галактика әзірлеген теориялар негіз болды көрнекті физиктер. Олардың ең танымалы - қазіргі физика негізінен оның жұмысына негізделген Альберт Эйнштейн. Ғалымның теорияларынан жарықтың вакуумдегі жылдамдығы бөлшектердің қозғалысы мен өзара әрекеттесуінің максималды жылдамдығы болып табылады. Ал бұл теориялардан туындайтын уақыт парадокстары мүлде таң қалдырады: мысалы, қозғалатын объектілер үшін уақыт тыныштықтағыларға қарағанда баяу ағып кетеді, ал жарық жылдамдығына жақындаған сайын уақыт соғұрлым баяулайды. Жарық жылдамдығымен ұшатын зат үшін уақыт толығымен тоқтайды екен.

Біз ұсынамыз

Бұл бізге теориялық тұрғыдан алғанда, технологияның тиісті деңгейінде адам бір ұрпақтың өмірінде Әлемнің ең шалғай түкпірлеріне жете алады деген үміт береді. Бұл жағдайда жердің анықтамалық жүйесіндегі ұшу уақыты миллиондаған жылдарды құраса, жарыққа жақын жылдамдықпен ұшатын кемеде санаулы күндер ғана өтеді... Мұндай мүмкіндіктер әсерлі, сонымен қатар сұрақ. туындайды: егер болашақтың физиктері мен инженерлері ғарыш кемесін қандай да бір жолмен орасан зор мәндерге, тіпті теориялық тұрғыдан жарық жылдамдығына дейін жеделдетсе (біздің физика бұл мүмкіндікті жоққа шығарса да), біз ең алыс галактикалар мен жұлдыздарға ғана емес, сонымен бірге жете аламыз ба? Сондай-ақ біздің Ғаламның шеті, белгісіздің шекарасынан тысқары қараңыз, бұл туралы қай ғалымдар білмейді?

Біз Әлемнің шамамен 13,79 миллиард жыл бұрын пайда болғанын және содан бері үздіксіз кеңеюде екенін білеміз. Оның радиусы деп болжауға болады осы сәт 13,79 млрд жарық жылы, ал диаметрі сәйкесінше 27,58 млрд жарық жылы болуы керек. Егер Әлем жарық жылдамдығымен біркелкі кеңейсе, бұл дұрыс болар еді - максималды мүмкін жылдамдық. Бірақ алынған деректер Ғаламның жылдам қарқынмен кеңейетінін айтады.

Бізден ең алыстағы галактикалар жақындағыларға қарағанда бізден тезірек алыстап бара жатқанын байқаймыз - біздің әлемнің кеңістігі үздіксіз кеңеюде. Сонымен бірге бізден жарық жылдамдығынан да жылдам алыстап бара жатқан Әлемнің бір бөлігі бар. Бұл жағдайда салыстырмалылық теориясының ешқандай постулаттары мен тұжырымдары бұзылмайды - Әлемнің ішіндегі объектілер жарықтан төмен жылдамдықта қалады. Ғаламның бұл бөлігін көру мүмкін емес - сәулелену көздері шығаратын фотондардың жылдамдығы кеңістіктің кеңею жылдамдығын жеңу үшін жеткіліксіз.

Есептеулер көрсеткендей, біздің әлемнің бізге көрінетін бөлігінің диаметрі шамамен 93 миллиард жарық жылын құрайды және оны деп аталады. Метагалактика. Біз бұл шекараның сыртында не жатқанын және Әлемнің қаншалықты кеңейетінін болжай аламыз. Ғаламның шеті бізден ең жылдам және жарық жылдамдығынан әлдеқайда асып түседі деп ойлау қисынды. Және бұл жылдамдық үнемі артып келеді. Қандай да бір зат жарық жылдамдығымен ұшса да, ол ешқашан Ғаламның шетіне жете алмайтыны белгілі болады, өйткені Әлемнің шеті одан тезірек алыстайды.

Қатені тапсаңыз, мәтін бөлігін бөлектеп, басыңыз Ctrl+Enter.