Авторско право на илустрација Thinkstock
Сегашниот брзински рекорд во вселената трае 46 години. Дописникот се прашуваше кога ќе биде претепан.
Ние луѓето сме опседнати со брзина. Така, дури во последните неколку месеци се дозна дека студентите во Германија поставиле брзински рекорд за електричен автомобил, а американското воено воздухопловство планира да ги подобри хиперсоничните авиони за да достигнуваат брзина пет пати поголема од брзината на звукот, т.е. над 6100 km/h.
Таквите авиони нема да имаат екипаж, но не затоа што луѓето не можат да се движат со толку големи брзини. Всушност, луѓето веќе се движеле со брзини кои се неколку пати поголеми од брзината на звукот.
Меѓутоа, дали постои граница над која нашите тела кои брзо брзаат повеќе нема да можат да го издржат преоптоварувањето?
Тековниот брзински рекорд подеднакво го делат тројца астронаути кои учествуваа во вселенска мисија„Аполо 10“ - Том Стафорд, Џон Јанг и Јуџин Сернан.
Во 1969 година, кога астронаутите кружеле околу Месечината и се вратиле назад, капсулата во која се наоѓале достигнала брзина која на Земјата би била 39,897 км/ч.
„Мислам дека пред сто години тешко можевме да замислиме дека човек може да се движи во вселената со брзина од речиси 40 илјади километри на час“, вели Џим Бреј од воздушниот концерн Локхид Мартин.
Бреј е директор на проектот за вселенски модул за вселенското летало Орион, кој го развива американската вселенска агенција НАСА.
Според програмерите, вселенското летало Орион - повеќенаменско и делумно еднократно - треба да лансира астронаути во ниската орбита на Земјата. Многу е можно дека со негова помош ќе биде можно да се сруши брзинскиот рекорд поставен за лице пред 46 години.
Новата супертешка ракета, дел од системот за вселенско лансирање, треба да го изврши својот прв лет со екипаж во 2021 година. Ова ќе биде прелет на астероид кој се наоѓа во орбитата на Месечината.
Просечниот човек може да издржи околу пет Gs сила пред да онесвести.
Потоа треба да следат повеќемесечни експедиции на Марс. Сега, според дизајнерите, вообичаеното максимална брзинаОрион треба да биде приближно 32 илјади km/h. Сепак, брзината што ја постигнува Аполо 10 може да се надмине дури и ако се одржува основната конфигурација на леталото Орион.
„Орион е дизајниран да лета до за различни намениво текот на неговиот животен век“, вели Бреј. „Неговата брзина може да биде значително поголема од она што моментално го планираме.
Но, дури и Орион нема да го претставува врвот на човечкиот брзински потенцијал. „Во суштина нема ограничување на брзината со која можеме да патуваме освен брзината на светлината“, вели Бреј.
Брзината на светлината е милијарда км/час. Има ли надеж дека ќе успееме да го премостиме јазот меѓу 40 илјади km/h и овие вредности?
Изненадувачки, брзината како векторска величина што ја покажува брзината на движење и насоката на движење не е проблем за луѓето во физичка смисла, сè додека е релативно константна и насочена во една насока.
Следствено, луѓето - теоретски - можат да се движат во вселената само малку побавно од „ограничувањето на брзината на универзумот“, т.е. брзина на светлината.
Авторско право на илустрацијаНАСАНаслов на сликата Како ќе се чувствува човек во брод што лета со брзина речиси на светлината?Но, дури и ако ги надминеме значајните технолошки пречки поврзани со вселенските летала со голема брзина, нашите кревки, главно водни тела ќе се соочат со нови опасности поврзани со ефектите од голема брзина.
Може да се појават само замислени опасности ако луѓето можат да патуваат побрзо од брзината на светлината преку искористување на дупките во модерната физика или преку пробивни откритија.
Како да издржите преоптоварување
Меѓутоа, ако имаме намера да патуваме со брзини над 40 илјади км/ч, ќе треба да го достигнеме, а потоа да успориме, полека и со трпение.
Брзото забрзување и подеднакво брзото забавување се полни со смртна опасностза човечкото тело. За тоа сведочи тежината на телесните повреди настанати од сообраќајни несреќи, при што брзината паѓа од неколку десетици километри на час на нула.
Која е причината за ова? Во тоа својство на Универзумот, кое се нарекува инерција или способност на физичкото тело со маса да се спротивстави на промените во неговата состојба на мирување или движење во отсуство или компензација на надворешни влијанија.
Оваа идеја е формулирана во првиот Њутнов закон, кој вели: „Секое тело продолжува да се одржува во состојба на мирување или униформа и праволиниско движење, се додека и доколку не биде принудено од применетите сили да ја промени оваа состојба“.
Ние луѓето сме способни да издржиме огромни преоптоварувања без сериозни повреди, иако само за неколку моменти.
„Останувањето во мирување и движењето со постојана брзина е нормално за човечкото тело“, објаснува Бреј. „Попрво треба да бидеме загрижени за состојбата на една личност во моментот на забрзување“.
Пред околу еден век, развојот на груби авиони кои можеа да маневрираат со брзина ги наведе пилотите да пријават чудни симптоми предизвикани од промените во брзината и насоката на летот. Овие симптоми вклучуваат привремено губење на видот и чувство на тежина или бестежинска состојба.
Причината се g-силите, измерени во единици G, што е односот на линеарното забрзување со забрзувањето на гравитацијата на површината на Земјата под влијание на привлечност или гравитација. Овие единици го одразуваат ефектот на забрзувањето на гравитацијата врз масата на, на пример, човечко тело.
Преоптоварување од 1 G е еднакво на тежината на телото кое се наоѓа во гравитационото поле на Земјата и е привлечено кон центарот на планетата со брзина од 9,8 m/sec (на ниво на морето).
Г-силите искусени вертикално од глава до пети или обратно се навистина лоша вест за пилотите и патниците.
При негативни преоптоварувања, т.е. забавување, крвта ита од прстите кон главата, се јавува чувство на презаситеност, како при држење на раце.
Авторско право на илустрација SPLНаслов на сликата Со цел да се разбере колку Gs астронаутите можат да издржат, тие се обучуваат во центрифуга„Црвениот превез“ (чувството што го доживува човекот кога крвта ита кон главата) се јавува кога отечените со крв, проѕирни долни очни капаци се креваат и ги покриваат зениците на очите.
И, обратно, за време на забрзувањето или позитивните г-сили, крвта тече од главата кон стапалата, на очите и на мозокот почнуваат да им недостасува кислород додека крвта се акумулира во долните екстремитети.
На почетокот, видот станува маглив, т.е. доаѓа до губење на видот на бојата и се превртува она што се нарекува „сив превез“, потоа доаѓа до целосно губење на видот или „црн превез“, но лицето останува свесно.
Прекумерното преоптоварување доведува до целосна загубасвеста. Оваа состојба се нарекува синкопа со преоптоварување. Многу пилоти загинаа затоа што им падна „црн превез“ над очите и тие се урнаа.
Просечниот човек може да издржи околу пет Gs сила пред да ја изгуби свеста.
Пилотите, облечени во специјални анти-г одела и обучени да ги затегнуваат и опуштаат мускулите на торзото на посебен начин за да ја задржат крвта да тече од главата, можат да го контролираат авионот на околу девет Gs.
По постигнување стабилна брзина на крстарење од 26.000 км/ч во орбитата, астронаутите доживуваат брзина не повеќе од патниците на комерцијалните летови
„За кратки периодивреме човечкото теломоже да издржи многу посилни г-сили од девет Г, вели Џеф Свиатек, Извршен директорВоздухопловна медицинска асоцијација, лоцирана во Александрија, Вирџинија. - Но издржи високи преоптоварувања во текот на долг периодМногу малку луѓе се способни за време“.
Ние луѓето сме способни да издржиме огромни преоптоварувања без сериозни повреди, иако само за неколку моменти.
Краткорочниот рекорд на издржливост го постави капетанот на американските воздухопловни сили Ели Бидинг Џуниор во воздухопловната база Холоман во Ново Мексико. Во 1958 година, при сопирање на специјална санка со ракетен мотор, откако забрзал до 55 km/h за 0,1 секунда, доживеал преоптоварување од 82,3 G.
Овој резултат го забележал акцелерометар прикачен на неговите гради. Бидинг, исто така, претрпел „црн облак“ над очите, но тој избегал само со модринки за време на овој извонреден приказ на човечка издржливост. Точно, по трката тој помина три дена во болница.
И сега во вселената
Астронаутите, во зависност од превозните средства, исто така доживеаја прилично високи преоптоварувања - од три до пет Г - за време на полетувањата и при враќање во густите слоеви на атмосферата, соодветно.
Овие преоптоварувања се толерираат релативно лесно, благодарение на паметната идеја за прицврстување на патниците во вселената на седиштата во лежечка положба свртена кон насоката на летот.
Откако ќе постигнат стабилна брзина на крстарење од 26.000 km/h во орбитата, астронаутите не чувствуваат поголема брзина од патниците на комерцијалните летови.
Ако преоптоварувањата не претставуваат проблем за долгите експедиции на леталото Орион, тогаш со мали вселенски карпи - микрометеорити - сè е покомплицирано.
Авторско право на илустрацијаНАСАНаслов на сликата За да се заштити од микрометеорити, на Орион ќе му треба некој вид вселенски оклопОвие честички, со големина на зрно ориз, можат да достигнат импресивна, но сепак деструктивна брзина до 300 илјади км/ч. За да се обезбеди интегритетот на бродот и безбедноста на неговиот екипаж, Орион е опремен со надворешен заштитен слој, чија дебелина варира од 18 до 30 см.
Дополнително, обезбедени се дополнителни заштитни штитови, а се користи и генијално поставување на опрема во внатрешноста на бродот.
„За да не ги изгубиме системите за летање кои се од витално значење за целото вселенско летало, мора точно да ги пресметаме аглите на приближување на микрометеоритите“, вели Џим Бреј.
Бидете сигурни: микрометеоритите не се единствената пречка за вселенските мисии, за време на кои големите брзини на човечки лет во вакуум ќе играат сè поважна улога.
За време на експедицијата на Марс, ќе треба да се решат други практични проблеми, на пример, снабдување на екипажот со храна и спротивставување зголемена опаснострак поради изложеност на човечкото телокосмичко зрачење.
Намалувањето на времето на патување ќе ја намали сериозноста на ваквите проблеми, така што брзината на патување ќе стане сè попожелна.
Вселенски летови од следната генерација
Оваа потреба за брзина ќе им фрли нови пречки на патот на вселенските патници.
Новото вселенско летало на НАСА, кое се заканува да го собори брзинскиот рекорд на Аполо 10, сепак ќе се потпира на тестирани со време хемиски системи ракетни мотори, користен уште од првите вселенски летови. Но, овие системи имаат сериозни ограничувања на брзината поради ослободување на мали количини на енергија по единица гориво.
Најпосакуваниот, иако неостварлив, извор на енергија за брзо вселенско летало е антиматеријата, пандан и антипод на обичната материја.
Затоа, со цел значително да се зголеми брзината на летот за луѓето кои одат на Марс и пошироко, научниците признаваат дека се потребни сосема нови пристапи.
„Системите што ги имаме денес се сосема способни да не одведат таму“, вели Бреј, „но сите би сакале да бидеме сведоци на револуција во моторите“.
Ерик Дејвис, водечки истражувачки физичар во Институтот за напредни студии во Остин, Тексас и член на Програмата за пробив на физика во погон на НАСА, шестгодишен истражувачки проект кој заврши во 2002 година, идентификуваше три од најперспективните алатки, од перспективата на традиционалната физика, која може да му помогне на човештвото да постигне брзини разумно доволни за меѓупланетарни патувања.
Накратко, зборуваме за појавите на ослободување енергија при расцепување на материјата, термонуклеарна фузијаи уништување на антиматеријата.
Првиот метод вклучува фисија на атомите и се користи во комерцијални нуклеарни реактори.
Втората, термонуклеарна фузија, е создавање на потешки атоми од едноставни атоми - овој вид на реакција го напојува Сонцето. Ова е технологија која фасцинира, но е тешко да се сфати; тоа е „секогаш уште 50 години“ - и така секогаш ќе биде, како што вели старото мото на индустријата.
„Ова се многу напредни технологии“, вели Дејвис, „но тие се засноваат на традиционалната физика и се цврсто воспоставени од почетокот на атомската ера“. Според оптимистичките проценки, погонските системи засновани на концептите на атомска фисија и термонуклеарна фузија, во теорија, се способни да го забрзаат бродот до 10% од брзината на светлината, т.е. до многу респектабилни 100 милиони km/h.
Авторско право на илустрацијаВоздухопловните сили на САДНаслов на сликата Летањето со суперсонична брзина повеќе не е проблем за луѓето. Друга работа е брзината на светлината, или барем блиску до неа...Најпосакуваниот, иако тешко остварлив, извор на енергија за брзо вселенско летало е антиматеријата, пандан и антипод на обичната материја.
Кога два вида материја доаѓаат во контакт, тие се уништуваат едни со други, што резултира со ослободување на чиста енергија.
Технологиите кои овозможуваат производство и складирање – засега крајно незначителни – количини на антиматерија постојат денес.
Во исто време, производството на антиматерија во корисни количини ќе бара нови посебни способности на следната генерација, а инженерството ќе мора да влезе во натпреварувачка трка за создавање на соодветно летало.
Но, Дејвис вели дека веќе има многу одлични идеи на таблите за цртање.
Вселенските летала напојувани со енергија на антиматерија би можеле да забрзуваат со месеци или дури со години и да достигнат поголем процент од брзината на светлината.
Во исто време, преоптоварувањата на бродот ќе останат прифатливи за жителите на бродот.
Во исто време, ваквите фантастични нови брзини ќе бидат преполни со други опасности за човечкото тело.
Енергетски град
Со брзина од неколку стотици милиони километри на час, секоја дамка прашина во вселената, од дисперзирани атоми на водород до микрометеорити, неизбежно станува високоенергетски куршум способен да го пробие трупот на бродот.
„Кога се движите со многу големи брзини, тоа значи дека честичките кои доаѓаат кон вас се движат со иста брзина“, вели Артур Еделштајн.
Заедно со неговиот покоен татко Вилијам Еделштајн, професор по радиологија на Медицинскиот факултет на Универзитетот Џон Хопкинс, работел на научна работа, кој ги разгледуваше ефектите од изложеноста (на луѓето и технологијата) на космичките атоми на водород за време на ултрабрзото вселенско патување во вселената.
Водородот ќе почне да се распаѓа на субатомски честички, кои ќе навлезат во бродот и ќе ги изложат на радијација и екипажот и опремата.
Моторот Alcubierre ќе ве придвижи како сурфер кој јава бран Ерик Дејвис, истражувачки физичар
Со 95% од брзината на светлината, изложеноста на такво зрачење би значело речиси моментална смрт.
Вселенскиот брод ќе се загрее до температури на топење на кои не може да одолее ниту еден замислив материјал, а водата содржана во телата на членовите на екипажот веднаш ќе зоврие.
„Сите овие се исклучително вознемирувачки проблеми“, забележува Еделштајн со мрачен хумор.
Тој и неговиот татко грубо пресметале дека за да се создаде хипотетички систем за магнетна заштита што би можел да го заштити бродот и неговите патници од смртоносниот водороден дожд, ѕвездата може да патува со брзина што не надминува половина од брзината на светлината. Тогаш луѓето на бродот имаат шанса да преживеат.
Марк Милис, проблематичен физичар движење напред, И поранешен менаџерПробивната програма за физика на движење на НАСА предупредува дека ова потенцијално ограничување на брзината за патување во вселената останува проблем за далечната иднина.
„Врз основа на физичкото знаење акумулирано до денес, можеме да кажеме дека ќе биде исклучително тешко да се достигне брзина над 10% од брзината на светлината“, вели Милис. „Сè уште не сме во опасност. Едноставна аналогија: зошто да се грижиме дека може да се удавиме ако сè уште не сме влегле во вода“.
Побрзо од светлината?
Ако претпоставиме дека сме научиле, така да се каже, да пливаме, дали тогаш ќе можеме да го совладаме лизгањето низ космичкото време - да ја развиеме оваа аналогија понатаму - и да летаме со суперлуминални брзини?
Хипотезата за вродена способност да се преживее во суперлуминална средина, иако е сомнителна, не е без одредени прикази на образовано просветлување во темнината.
Еден таков интригантен начин на патување е базиран на технологија, слични теми, кои се користат во „warp drive“ или „warp drive“ од серијата „ Стар Трек".
Принципот на работа на ова електрана, познат и како „Алкубиер мотор“ * (именуван по мексиканскиот теоретски физичар Мигел Алкубиер), е тоа што му овозможува на бродот да го компресира нормалното простор-време пред него, како што го опиша Алберт Ајнштајн, и да го прошири зад него.
Авторско право на илустрацијаНАСАНаслов на сликата Актуелниот брзински рекорд го држат тројца астронаути од Аполо 10 - Том Стафорд, Џон Јанг и Јуџин Сернан.Во суштина, бродот се движи во одреден волумен на време-просторот, еден вид „балон за искривување“ што се движи побрзо од брзината на светлината.
Така, бродот останува неподвижен во нормално време-простор во овој „меур“, без да биде подложен на деформација и да избегне прекршување на универзалната граница на брзината на светлината.
„Наместо да лебдите низ водата на нормалното време-простор“, вели Дејвис, „погонот Alcubierre ќе ве носи како сурфер кој јава на даска за сурфање по врвот на бранот“.
Тука има и одреден улов. За да се спроведе оваа идеја, потребна е егзотична форма на материја која има негативна маса за да го компресира и прошири простор-времето.
„Физиката не кажува ништо против негативната маса“, вели Дејвис, „но нема примери за тоа и никогаш не сме ја виделе во природата“.
Има уште еден улов. Во трудот објавен во 2012 година, истражувачите од Универзитетот во Сиднеј сугерираа дека „искривениот меур“ ќе акумулира високоенергетски космички честички бидејќи неизбежно почнува да комуницира со содржината на Универзумот.
Некои честички ќе навлезат во самиот меур и ќе го пумпаат бродот со зрачење.
Заробени со брзини под светлина?
Дали сме навистина осудени да бидеме заглавени со брзини под светлина поради нашата деликатна биологија?!
Овде не станува збор толку за поставување на нов светски (галактички?) брзински рекорд за луѓето, туку за изгледите за трансформирање на човештвото во меѓуѕвездено општество.
Со половина од брзината на светлината - а тоа е границата што, според истражувањето на Еделштајн, нашето тело може да ја издржи - за кружен пат до најблиската ѕвезда би биле потребни повеќе од 16 години.
(Ефектите на проширување на времето, што би предизвикало екипажот на вселенскиот брод да искуси помалку време во нивниот координатен систем отколку за луѓето што остануваат на Земјата во нивниот координатен систем, нема да имаат драматични последици со половина од брзината на светлината.)
Марк Милис се надева. Имајќи предвид дека човештвото измислило G-костуми и заштита од микрометеори кои им овозможуваат на луѓето безбедно да патуваат во големата сина и ѕвездена црна боја на вселената, тој е уверен дека можеме да најдеме начини да преживееме какви било ограничувања на брзината што ќе ги достигнеме во иднина.
„Истите технологии кои можат да ни помогнат да постигнеме неверојатни нови брзини на патување“, размислува Милис, „ќе ни обезбедат нови, сè уште непознати способности за заштита на екипажот“.
Забелешки на преведувачот:
*Мигел Алкубиер дошол до идејата за неговиот балон во 1994 година. И во 1995 година, рускиот теоретски физичар Сергеј Красников го предложи концептот на уред за вселенско патување побрзо од брзината на светлината. Идејата беше наречена „цевката Красников“.
Ова е вештачко искривување на време-просторот според принципот на таканаречената црвја дупка. Хипотетички, бродот би се движел права линија од Земјата до дадена ѕвезда низ закривен простор-време, поминувајќи низ други димензии.
Според теоријата на Красников, вселенскиот патник ќе се врати назад во исто време кога ќе тргне.
Дури и кога би можеле да изградиме прототипови на бродовите замислени од научниците на НАСА кои би можеле да се движат со релативистичка брзина и да го пронајдеме непристојно големиот извор на енергија потребен за нивно лансирање на небото, нашето патување нема да биде толку пријатно како што може да изгледа од Милениумски сокол. Не е технологијата што нè дели од можноста да летаме до соседните ѕвезди - се работи само за неколку векови. Проблемот е колку просторот е опасен кога станува живеалиште и колку всушност може да биде кревко човечкото тело.
Ако почнеме да се движиме со брзина на светлината (300.000 km/s) во меѓуѕвездениот простор, би умреле за неколку секунди. И покрај фактот дека густината на материјата во вселената е многу мала, со оваа брзина дури и неколку атоми на водород на кубен сантиметарќе удри во лакот на бродот со забрзување кое на Земјата е достижно само кај Големиот хадронски судирач. Поради ова, ќе добиеме доза на зрачење еднаква на десет илјади сиверти во секунда. Со оглед на тоа дека смртоносната доза за луѓето е шест сиверти, таков радиоактивен зрак би го оштетил бродот и би го уништил целиот живот на бродот.
„Ако почнеме да се движиме со брзина на светлината во вселената, ќе умреме за неколку секунди“.
Според истражувањето на научниците од Универзитетот Џон Хопкинс, ниту еден оклоп не може да не заштити од ова јонизирачко зрачење. Алуминиумска преграда дебела десет сантиметри во овој случај ќе апсорбира помалку од 1% од енергијата - но големината на преградите не може да се зголемува на неодредено време без да се ризикува можноста за полетување. Меѓутоа, покрај радиоактивниот водород, на нашето вселенско летало со брзина на светлината ќе биде загрозена и ерозија што ќе биде резултат на ударот на меѓуѕвездената прашина. ВО најдоброто сценариоќе треба да се согласиме на 10% од брзината на светлината, што ќе го отежне достигнувањето само до најблиската ѕвезда - Проксима Кентаури. Земајќи го предвид растојанието од 4.22 светлосни годиниеден таков лет би траел 40 години - односно еден нецелосен човечки живот.
Космичкото зрачење останува непремостлива пречка за нас, но ако во далечна иднина можеме да го надминеме, патувањето со брзина на светлината ќе биде најневеројатното можно искуство за човекот. Со оваа брзина, времето ќе се забави, а стареењето ќе стане многу попродолжен процес (на крајот на краиштата, дури и астронаутите на ISS за шест месеци успеваат да стареат 0,007 секунди помалку од луѓето на Земјата). За време на таков лет, нашето видно поле ќе се свитка, претворајќи се во тунел. Ќе летаме по овој тунел напред, кон снежно-бел сјај, без да видиме траги од ѕвездите и да не ја оставиме зад нас најцрната, најапсолутна темнина што можете да ја замислите.
Астрофизичарите од Универзитетот Бејлор (САД) развија математички модел на хипервселенски погон кој овозможува патување низ вселената со брзина 10³² пати поголема од брзината на светлината, овозможувајќи му да лета до соседната галаксија и да се врати назад за неколку часови.
Кога летаат, луѓето нема да ги почувствуваат преоптоварувањата што се чувствуваат во современите авиони, но таков мотор може да се појави во метал само за неколку стотици години.
Погонскиот механизам се заснова на принципот на мотор за деформација на просторот (Warp Drive), кој беше предложен во 1994 година од мексиканскиот физичар Мигел Алкубиер. Американците треба само да го усовршат моделот и да направат подетални пресметки.
„Ако го компресирате просторот пред бродот и, напротив, го проширите зад него, тогаш околу бродот се појавува простор-временски меур“, вели еден од авторите на студијата, Ричард Обуси. „Тоа го обвива бродот и го извлекува од обичниот свет во неговиот координатен систем. Поради разликата во притисокот на простор-времето, овој меур е способен да се движи во која било насока, надминувајќи го прагот на светлината со илјадници реда на величина“.
Веројатно, просторот околу бродот ќе може да се деформира поради сè уште малку проучената темна енергија. „Темната енергија е многу слабо проучена супстанција, откриена релативно неодамна и објаснува зошто изгледа дека галаксиите летаат една од друга“, рече постариот. ИстражувачОдделот за релативистичка астрофизика на Државниот астрономски институт по име. Московскиот државен универзитет Стернберг Сергеј Попов. - Има неколку модели од него, но се уште нема општоприфатен. Американците како основа зеле модел заснован на дополнителни димензии и велат дека е можно локално да се променат својствата на овие димензии. Тогаш излегува дека во различни насокиможе да има различни космолошки константи. И тогаш бродот во меурот ќе почне да се движи“.
Ова „однесување“ на Универзумот може да се објасни со „теоријата на струни“, според која целиот наш простор е проникнат со многу други димензии. Нивната интеракција едни со други генерира одбивна сила, која е способна да ја прошири не само материјата, како што се галаксиите, туку и телото на самата вселена. Овој ефект се нарекува „надувување на универзумот“.
„Од првите секунди од своето постоење, Универзумот се протега“, објаснува Руслан Мецаев, доктор по физичко-математички науки, вработен во Астро-вселенскиот центар на Физичкиот институт Лебедев. „И овој процес продолжува до ден-денес“. Знаејќи го сето ова, можете да се обидете вештачки да го проширите или стесните просторот. За да го направите ова, треба да влијае на другите димензии, со што дел од просторот од нашиот свет ќе почне да се движи во вистинската насока под влијание на силите на темната енергија.
Во овој случај, законите на теоријата на релативност не се прекршени. Внатре во меурот ќе останат истите закони на физичкиот свет, а брзината на светлината ќе биде максимална. Оваа ситуација не се однесува на таканаречениот ефект на близнаци, кој ни кажува дека за време на патувањето во вселената со брзина на светлината, времето внатре во бродот значително се забавува и астронаутот, враќајќи се на Земјата, ќе го сретне својот брат близнак како многу стар. човек. Моторот Warp Drive ја елиминира оваа неволја, бидејќи го турка просторот, а не бродот.
Американците веќе најдоа цел за идниот лет. Ова е планетата Gliese 581 (Gliese 581), на која климатски условиа гравитацијата им се приближува на оние на Земјата. Растојанието до него е 20 светлосни години, па дури и ако Warp Drive работи со трилиони пати послабо од неговата максимална моќност, времето на патување до него ќе биде само неколку секунди.
За повикување, екстрасоларната планета Gliese 581 (планетарен систем) е црвено џуџе ѕвезда која се наоѓа во соѕвездието Вага, оддалечена 20,4 светлосни години. години од Земјата. Масата на ѕвездата е приближно една третина од масата на Сонцето. Gliese 581 е на листата на стоте најблиски ѕвезди до нашиот Сончев систем. Преку телескоп, Gliese 581 треба да се бара два степени северно од β Вага.
Материјалот го подготвија уредниците на rian.ru врз основа на информации од РИА Новости и отворени извори
Во Големиот хадронски судирач, фотоните се забрзуваат до брзина од 299.792.455 m/s. Ова е само три метри во секунда помалку од брзината на светлината. Само три метри во секунда, навистина, не можеме ли малку да го притиснеме и да ги забрзаме фотоните над брзината на светлината?
Одговор: не. Дури и теоретски, ниту еден предмет не може да се движи побрзо. И за ова има објаснување. Накратко, апсолутно сè во универзумот се движи со оваа брзина и не може да ја надмине.
За почеток, вреди да се напомене дека според теоријата на релативноста, како што се зголемува брзината, масата исто така се зголемува. При мали брзини тоа не се забележува, но како што се приближува до брзината на светлината почнува брзо да расте. Ќе биде сè потешко да се забрза, а енергијата на целиот универзум нема да биде доволна за дополнително да ја зголеми брзината.
Но, зголемувањето на масата не објаснува сè. На пример, зошто фотоните - честичките без маса - исто така не можат да ја достигнат брзината на светлината? Поентата е во самата структура на просторот и времето, кои често погрешно ги замислуваме. Вреди да се тргне од фактот дека живееме во четиридимензионален свет. Покрај три просторни димензии, имаме и време.
За почеток, да земеме дводимензионален свет, каде што оската x е просторна координата, а t е временска координата. Да речеме дека некој објект се движи по оската x. Можеме да ја посочиме нејзината позиција во секој момент во времето. Сите овие точки ја формираат таканаречената светска линија.
Ако нешто е во мирување, неговата светска линија е вертикална права линија; ако предметот се движи, тогаш е наклонет. Како поголема брзина, толку е поголем наклонот, бидејќи поголемо растојание се поминува за помалку време. Можете дури и да одредите наклон што одговара на брзината на светлината.
Излегува дека во нашата реалност не постојат неподвижни предмети. И статичните и динамичните објекти се движат по временската оска.
Сега започнува забавата, продолжуваме кон четиридимензионалниот свет и одговорот на прашањето зошто е невозможно да се надмине брзината на светлината. Ако просторот е четиридимензионален, тогаш брзината исто така мора да биде четиридимензионална. Се вика 4-брзински.
На нашиот график, ова ќе биде тангента на светската линија. 
Но, подобро е да се направи друг график каде што неговите компоненти ќе бидат видливи.
Ако седите и не правите ништо, се движите само низ времето. Со брзина од една секунда во секунда. Ако почнете да се движите, ќе се појави друга компонента (брзина во просторот) и векторот со 4 брзини ќе биде наклонет. И излегува дека големината на 4-брзината е секогаш иста - таа е еднаква на брзината на светлината. Односно, сите ние апсолутно секогаш брзаме низ просторот и времето со исти 4 брзини. И не можеме ниту да го зголемиме ниту да го намалиме. Единствената можност е да се промени нејзиниот правец. Ако почнеме да се движиме, не додаваме ништо на 4-степенот, само го менуваме неговиот наклон.
Колку побрзо се движиме, толку е поголем наклонот.
Забележи го тоа колку е поголема брзината на движење во просторот, толку е помала брзината на движење во времето- ова е ефектот на временско проширување по кој е позната теоријата на релативност.
Кога 4-брзината ќе ја достигне хоризонталната линија на графиконот, таа станува еднаква на брзината на светлината. И како и да вртите со 4 брзини, никогаш нема да стане поголемо. Ова е граница. Тоа директно произлегува од својствата на нашиот свет.
Од училиште нè учеа дека е невозможно да се надмине брзината на светлината, а со тоа и да се придвижи човек вселенае голем нерешлив проблем (како да се дојде до најблискиот Сончев систем ако светлината може да го покрие ова растојание само за неколку илјади години?). Можеби американските научници пронајдоа начин да летаат со супер брзини, не само без мамење, туку и следејќи ги основните закони на Алберт Ајнштајн. Во секој случај, ова го тврди авторот на проектот за мотор со деформација на вселената, Харолд Вајт.
Ние во редакцијата веста ја сметавме за апсолутно фантастична, па затоа денес, во пресрет на Денот на космонаутиката, објавуваме извештај на Константин Какаес за списанието Popular Science за феноменален проект на НАСА, доколку биде успешен, човек ќе може да оди подалеку. сончев систем.
Во септември 2012 година, неколку стотици научници, инженери и вселенски ентузијасти се собраа на вториот јавен состанок на групата, наречен 100 Year Starship. Групата е предводена од поранешниот астронаут Мај Џемисон и основана од ДАРПА. Целта на конференцијата е „да се овозможи човечко патување надвор од Сончевиот систем до други ѕвезди во следните сто години“. Повеќето учесници на конференцијата признаваат дека напредокот во истражувањето на вселената со екипаж е премногу мал. И покрај милијардите долари потрошени во последните неколку квартали, вселенските агенции можат да направат речиси колку што можеа во 1960-тите. Всушност, 100 Year Starship беше свикан за да се поправи сето ова.
Но, да дојдеме до поентата. По неколку дена од конференцијата, нејзините учесници стигнаа до најфантастичните теми: регенерација на органи, проблемот со организираната религија на брод итн. Една од поинтересните презентации на состанокот на 100-годишниот Ѕвезден брод беше наречена „Механика на полето на напрегање 102“ и беше дадена од Харолд „Сони“ Вајт од НАСА. Ветеранот на агенцијата, Вајт ја води напредната програма за пулс во вселенскиот центар Џонсон (АД). Заедно со пет колеги тој го создаде „ Патоказвселенски погонски системи“, што ги изразува целите на НАСА во претстојното вселенско патување. Планот ги наведува сите видови погонски проекти, од напредни хемиски ракети до далекусежни случувања како антиматерија или нуклеарни машини. Но, областа на истражување на Вајт е најфутуристичка од сите: тоа се однесува на вселенскиот ворп мотор.
|
Вака обично се прикажува меурот Alcubierre |
Според планот, таков мотор ќе обезбеди движење во вселената со брзини што ја надминуваат брзината на светлината. Општо е прифатено дека тоа е невозможно, бидејќи е јасно кршење на теоријата на релативност на Ајнштајн. Но Вајт го вели спротивното. За да ги потврди своите зборови, тој се повикува на таканаречените меурчиња Алкубиер (равенки кои произлегуваат од теоријата на Ајнштајн, според која телото во вселената е способно да достигне суперлуминални брзини, за разлика од телото во нормални услови). Во презентацијата, тој објасни како неодамна постигнал теоретски резултати кои директно водат до создавање на вистински мотор за деформација на просторот. |
Јасно е дека сето ова звучи апсолутно фантастично: ваквите случувања се вистинска револуција која ќе ги ослободи рацете на сите астрофизичари во светот. Наместо да поминат 75.000 години патувајќи до Алфа Кентаур, најблискиот ѕвезден систем до нашиот, астронаутите на брод со овој мотор би можеле да го направат патувањето за неколку недели.
Со оглед на крајот на шатл-програмата и растечката улога на приватните летови до ниската орбита на Земјата, НАСА вели дека повторно се фокусира на далекусежни, многу посмели планови кои ги надминуваат патувањата до Месечината. Овие цели може да се постигнат само преку развој на нови моторни системи - колку побрзо, толку подобро. Неколку дена по конференцијата, шефот на НАСА Чарлс Болден ги повтори зборовите на Вајт: „Сакаме да патуваме побрзо од брзината на светлината и без застанување на Марс“.
КАКО ЗНАЕМЕ ЗА ОВОЈ МОТОР
Првата популарна употреба на изразот „space warp engine“ датира од 1966 година, кога Џен Роденбери го објави Star Trek. Во следните 30 години, овој мотор постоеше само како дел од оваа научно-фантастична серија. Физичарот по име Мигел Алкубиер гледал епизода од оваа серија токму додека работел на својот докторат на оваа област. општа теоријарелативноста и се прашував дали е можно да се создаде вселенски воп мотор во реалноста. Во 1994 година, тој објави документ во кој се наведува оваа позиција.
Алкубиер замислил меур во вселената. Во предниот дел на меурот, време-просторот се собира, а во задниот дел се шири (како што се случи за време на Големата експлозија, според физичарите). Деформацијата ќе предизвика бродот непречено да се лизга низ вселената, како да сурфа на бран, и покрај околната бучава. Во принцип, деформираниот меур може да се движи толку брзо колку што сакате; ограничувањата во брзината на светлината, според теоријата на Ајнштајн, се применуваат само во контекст на простор-времето, но не и во такви нарушувања на простор-времето. Внатре во меурот, како што претпоставуваше Алкубиер, време-просторот нема да се промени и нема да има никаква штета на патниците во вселената.
Ајнштајновите равенки во општата релативност тешко се решаваат во една насока со откривање како материјата го свиткува просторот, но тоа е остварливо. Користејќи ги, Алкубиер утврдил дека распределбата на материјата е неопходен услов за создавање на деформиран меур. Единствениот проблем е што одлуките доведоа до неопределена формаматерија наречена негативна енергија.
Во едноставни термини, гравитацијата е силата на привлекување помеѓу два објекти. Секој објект, без оглед на неговата големина, врши одредена привлечна сила на околната материја. Според Ајнштајн, оваа сила е искривување на време-просторот. Негативната енергија, сепак, е гравитациски негативна, односно одбивна. Наместо да ги поврзува времето и просторот, негативната енергија ги оттурнува и ги раздвојува. Грубо кажано, за да функционира таков модел, на Алкубиер му е потребна негативна енергија за да го прошири просторот-време зад бродот.
И покрај фактот дека никој никогаш навистина не ја измерил негативната енергија, според квантна механика, постои, а научниците научиле да го создаваат во лабораторија. Еден начин да се рекреира е преку ефектот Казимир: две паралелни спроводливи плочи поставени блиску една до друга создаваат одредена количина на негативна енергија. Слабост Alcubierre модел е дека неговата имплементација бара голема количинанегативна енергија, може да се произведе неколку редови на големина поголема од проценката на научниците.
Вајт вели дека нашол начин да го заобиколи ова ограничување. Во компјутерска симулација, Вајт ја модифицирал геометријата на полето на деформација, така што теоретски би можел да произведе деформиран меур користејќи милиони пати помалку негативна енергија отколку што проценувал Алкубиер, а можеби и доволно малку за да може вселенското летало да носи средства за негово производство. „Откритијата“, вели Вајт, „го менуваат методот на Алкубиер од непрактичен до целосно веродостоен“.
ИЗВЕШТАЈ ОД ЛАБ ВАЈТ
Вселенскиот центар Џонсон се наоѓа во близина на лагуните во Хјустон, со поглед на заливот Галвстон. Центарот е малку како приградски колеџ кампус, наменет само за обука на астронаути. На денот на мојата посета, Вајт ме пречекува во Зградата 15, повеќекатен лавиринт од ходници, канцеларии и лаборатории каде што се врши тестирање на моторот. Вајт носи поло маица од Eagleworks (како што ги нарекува своите експерименти со моторот), извезена со орел кој се издигнува над футуристички вселенски брод.
Вајт ја започна својата кариера како инженер, спроведувајќи истражување како дел од роботска група. Тој на крајот ја презеде командата со целото роботско крило на ISS додека го завршуваше својот докторат по физика на плазма. Дури во 2009 година тој ги промени своите интереси за проучување на движењето, а оваа тема толку многу го плени што стана главната причина што отишол да работи во НАСА.
„Тој е прилично необична личност, вели неговиот шеф Џон Еплвајт, кој го предводи одделот за погонски системи. - Тој е дефинитивно голем сонувач, но во исто време и талентиран инженер. Тој знае како да ги претвори своите фантазии во вистински инженерски производ“. Приближно во исто време кога се приклучил на НАСА, Вајт побарал дозвола да отвори своја лабораторија посветена на напредните моторни системи. Тој самиот го смислил името Eagleworks и дури побарал од НАСА да создаде лого за неговата специјализација. Потоа започна оваа работа.
Вајт ме води до неговата канцеларија, која ја дели со колега која бара вода на Месечината, а потоа до Иглворк. Додека оди, ми кажува за неговото барање да се отвори лабораторија и го нарекува „долг напорен процес на пронаоѓање напредно движење кое ќе му помогне на човекот да ја истражува вселената“.
Белата ми го покажува објектот и ми ја покажува неговата централна функција - нешто што тој го нарекува „квантна вакуумска плазма погон“ (QVPT). Овој уред изгледа како огромна црвена кадифена крофна со жици цврсто обвиткани околу јадрото. Ова е една од двете иницијативи на Eagleworks (другата е Warp drive). Исто така ова таен развој. Кога прашувам што е тоа, Вајт вели дека сè што може да каже е дека технологијата е дури и поладна од погонот ворп.) Според извештајот на НАСА од 2011 година напишан од Вајт, леталото користи квантни флуктуации во празниот простор како извор на гориво, што значи дека на вселенското летало со погон на QVPT не му треба гориво.
Моторот користи квантни флуктуации во празниот простор како извор на гориво,
што значи вселенски брод,
управувано од QVPT, не бара гориво.
Кога уредот работи, системот на Вајт изгледа филмски совршено: бојата на ласерот е црвена, а двата зраци се вкрстени како сабји. Внатре во прстенот има четири керамички кондензатори направени од бариум титанат, кој Вајт го полни на 23.000 волти. Вајт ги помина последните две и пол години развивајќи го експериментот и вели дека кондензаторите покажуваат огромна потенцијална енергија. Меѓутоа, кога прашувам како да се создаде негативна енергија потребна за искривено време-простор, тој избегнува да одговори. Тој објаснува дека потпишал договор за необјавување и затоа не може да открие детали. Прашувам со кого ги направил овие договори. Тој вели: „Со луѓето. Доаѓаат и сакаат да разговараат. Не можам да ви дадам повеќе детали“.
ПРОТИВНИЦИ НА ИДЕЈАТА ЗА МОТОР
Досега, теоријата за искривено патување е прилично интуитивна - искривување на времето и просторот за да се создаде меур што се движи - и има неколку значајни недостатоци. Дури и ако Вајт значително ја намали количината на негативна енергија што ја бара Алкубиер, сепак ќе биде потребно повеќе отколку што можат да произведат научниците, вели Лоренс Форд, теоретски физичар од Универзитетот Тафтс кој напишал бројни трудови на тема негативна енергија во последните 30 години. . Форд и другите физичари велат дека постојат фундаментални физички ограничувања, не толку поради инженерските несовршености колку поради фактот што оваа количина на негативна енергија не може да постои долго на едно место.
Друг предизвик: За да се создаде искривена топка која патува побрзо од светлината, научниците ќе треба да генерираат негативна енергија околу и над вселенското летало. Вајт не мисли дека ова е проблем; многу нејасно одговара дека моторот најверојатно ќе работи благодарение на некој постоечки „апарат што создава потребните услови" Сепак, создавањето на овие услови пред бродот ќе значи обезбедување на постојано снабдување со негативна енергија што се движи побрзо од брзинатасветлина, што повторно е во спротивност со општата теорија на релативноста.
Конечно, вселенскиот ворп мотор поставува концептуално прашање. Во општата релативност, патувањето со суперлуминални брзини е еквивалентно на патување низ времето. Ако таков мотор е реален, Вајт создава временска машина.
Овие пречки предизвикуваат некои сериозни сомнежи. „Мислам дека физиката што ја знаеме и законите на физиката не ни дозволуваат да веруваме дека тој ќе постигне нешто со своите експерименти“, вели Кен Олум, физичар од Универзитетот Тафтс, кој исто така учествуваше во дебатата за егзотични погон на Starship 100. Годишнина средба“. Ноа Греам, физичар од колеџот Мидлбери кој прочита два труда на Вајт на мое барање, ми испрати е-пошта: „Не гледам ништо вредно научни докази, покрај референците за неговите претходни дела“.
Алкубиер, сега физичар на Националниот автономен универзитет во Мексико, има свои сомнежи. „Дури и да стојам вселенски броди имам негативна енергија на располагање, нема шанси да ја ставам таму каде што треба“, ми вели тој преку телефон од неговиот дом во Мексико Сити. - Не, идејата е магична, ми се допаѓа, сам ја напишав. Но, има неколку сериозни недостатоци во него што можам да ги видам сега, со текот на годините, и не знам ниту еден начин да ги поправам“.
ИДНИНАТА НА СУПЕР БРЗИНАТА
Лево од главната порта на научниот центар Џонсон, ракета Сатурн V лежи на нејзина страна, нејзините фази се одвоени за да ја покажат нејзината внатрешна содржина. Таа е џиновска - еден од неговите многубројни мотори е со големина на мал автомобил, а самата ракета е неколку метри подолга од фудбалско игралиште. Ова, се разбира, е доста елоквентен доказ за особеностите на вселенската навигација. Освен тоа, таа има 40 години, а времето што го претставува - кога НАСА беше дел од огромниот национален план да испрати човек на Месечината - одамна помина. Денес, АД е едноставно место кое некогаш беше одлично, но оттогаш ја напушти вселенската авангарда.
Пробивот може да значи нова ера за АД и НАСА, а донекаде дел од таа ера започнува сега. Сондата Dawn, лансирана во 2007 година, го проучува прстенот на астероидот користејќи јонски мотори. Во 2010 година, Јапонците го пуштија во употреба Icarus, првиот меѓупланетарен ѕвезда брод, придвижуван од соларно едро, друг вид на експериментален погон. И во 2016 година, научниците планираат да го тестираат VASMIR, систем со погон на плазма направен специјално за висок погонски потисок во ISS. Но, кога овие системи можат да носат астронаути на Марс, тие сè уште нема да можат да ги однесат надвор од Сончевиот систем. За да се постигне ова, рече Вајт, НАСА ќе треба да преземе поризични проекти.
Ворп-погонот е можеби најоддалечениот од напорите на Нас да создаде проекти за движење. Научната заедница вели дека Вајт не може да го создаде. Експертите велат дека тоа функционира спротивно на законите на природата и физиката. И покрај ова, НАСА стои зад проектот. „Тоа е субвенционирано на погрешно ниво државно ниво, што треба да го имаат“, вели Еплвајт. - Мислам дека раководството има некој посебен интерес тој да продолжи со својата работа; Тоа е еден од оние теоретски концепти кои, доколку се успешни, целосно ја менуваат играта“.
Во јануари, Вајт го состави својот интерферометар за напрегање и продолжи кон својата следна цел. Eagleworks порасна сопствена куќа. Новата лабораторија е поголема и, тој ентузијастички изјавува, „сеизмички изолирана“, што значи дека е заштитен од вибрации. Но, можеби најдоброто нешто е нова лабораторија(и најимпресивното нешто) е тоа што НАСА ги создаде за Вајт истите услови што ги имаа Нил Армстронг и Баз Олдрин на Месечината. Па, ајде да видиме.
Се вчитува...
