Tarpžvaigždinės kelionės ir toliau jaudina visuomenės mintis. Metmeniniai diskai ilgą laiką buvo populiarūs pop kultūroje, tiek literatūroje, tiek kine. Bet ar žmonija sugebės sukurti technologiją, galinčią manipuliuoti erdvės laiku ir suteikti keliones greičiau nei šviesa?
Visą laiką tai matome mokslinėje fantastikoje: metmenimis varomi laivai leidžia istorijos, romano, filmo ar televizijos serialo personažams tyrinėti naujas planetas ir net galaktikas. Šios transporto priemonės netgi galėtų skristi greičiau nei šviesos greitis, net jei bendrasis reliatyvumas mus moko, kad niekas negali keliauti greičiau nei šviesa. Ar ne? Galų gale, šviesa neturi masės, tai reiškia, kad ji gali judėti 299 792 458 metrų per sekundę greičiu.
- „Salik.biz“
Visa tai tiesa. Niekas negali viršyti visuotinio greičio apribojimo. Tačiau mes vis dar galime sukurti metmenų pavarą nepažeisdami jokių fizinių įstatymų.
1994 m. Teorinis fizikas Miguelis Alcubierre'as iš Meksikos parašė straipsnį, kuriame jis pateikė matematinius skaičiavimus ir mokslinį pagrindą sukurti tikrą metmenų pavarą, kuri neprieštarautų bendrajam reliatyvumui. Šiuo tarpžvaigždinių kelionių metodu jis susidomėjo pamatęs, kaip jis veikia - apimdamas milžiniškus atstumus mokslinės fantastikos darbuose.
Erdvėlaivis su metmenimis, kaip matė menininkas.
Metmenų pavara plečiasi ir susitraukia erdvės laiko audinys aplink laivą ir jo burbulą. Aparatas iš esmės nei įsibėgėja, nei juda. Audinys juda aplink jį ir taip stumia jį į priekį. Pavyzdžiui, įsivaizduokite, kad jūs stovite ant konvejerio juostos - judate, bet nevaikščiojate. Juostos audinys judina jus į priekį. Erdvės laiko suspaudimas priešais erdvėlaivį jį atitrauks, o plėtra už jo tęs šį judėjimą pirmyn. Einšteinas parodė, kad erdvės laiką gali sulenkti masė ar energija, todėl juo galima manipuliuoti kitais būdais. Priežastis, dėl kurios šis laivas galėjo plaukti greičiau nei šviesa, yra todėl, kad „General Relativity“sako, kad niekas kosmose negali viršyti greičio ribų.tačiau pačios kosmoso plėtimosi ar susitraukimo greičio apribojimų nėra. Mes nieko nejudame erdvėje - judiname pačią erdvę.
Alcubierre'o darbas buvo skatinamas ir įspūdingas, tačiau jame taip pat buvo daug skylių. Originaliame darbe jis teoretikavo, kad norint aprūpinti tokį laivą pakankama galia, prireiks daugiau neigiamos energijos, nei iš viso yra Visatoje, būtent jos dėka erdvė plečiasi. Problema ta, kad neigiama energija yra nepasiekiama, net daugelis fizikų abejoja jos egzistavimu, jau neminint to, kad mes sugebėsime pagaminti didžiulį jos kiekį.
Mūsų pastebėjimai, kas gali būti neigiama energija, švelniai tariant, yra nepakankami. Tikriausiai tai, ką mes laikome tuščia erdve, anaiptol nėra tuščia - ji turi energijos tankį, kuris taip pat vadinamas nuliu. Remiantis kvantine mechanika, tuščia vieta užpildoma atsirandančiomis ir dingusiomis energijos dalelėmis. Jei mums pavyks sustabdyti jų pasirodymą, gausime neigiamą energiją.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Metmenų lauko vizualizavimas pagal „Alcubierre“variklį.
Mokslininkai bandė tai sukurti laboratorijoje, suspausdami dvi metalines plokšteles (kurios buvo tokios plokščios, kad beveik atomo lygiu buvo tobulai lygios) per atstumą, kuris buvo daug mažesnis už žmogaus plaukų storį. Likusi erdvė buvo tokia maža, kad joje negalėjo egzistuoti dalelės, dėl kurių padidėjo jėga aplink plokšteles ir pasireiškė neigiamos energijos savybės. Žinoma, šių stebėjimų nepakanka - tai tik nedidelis eksperimentas, kurio rezultatai toli gražu negali padaryti galutinių išvadų.
Jei ateityje vis tiek pavyks išsiaiškinti, kaip pasisemti daugiau neigiamos energijos, jos gali prireikti ne tiek, kiek pasiūlė Alcubierre'as. Naujausi NASA mokslininkų atlikti patobulinimai žymiai sumažino energijos kiekį, kuris būtų reikalingas metmenims vairuoti, vibruojant prietaiso dalims dideliais dažniais. Tai palengvintų judėjimą erdvės metu ir sumažintų reikiamos energijos kiekį. Dabartinės teorijos apie tai, kiek neigiamai energijai gali prireikti metmenų pavaros, svyruoja nuo 65 ekjaulių iki daugybinių neigiamų ir teigiamų saulės masių. 65 egzajoules yra maždaug tai, ką JAV sunaudoja per metus. Tai vis dar yra daug, bet gana realu. Jei mes galime panaudoti tamsiąją energiją, tada mums reikės ne daugiau kaip Jupiterio masės. Vienintelė problema yra tai, kad mes nelabai suprantame, kas yra tamsi energija ir kaip ji veikia. Ir tai gali tapti egzotiška medžiaga, reikalinga metmeniniam diskui paleisti.
Palyginimui: tarpžvaigždinėms kelionėms tradicinėmis raketomis ne tik prireiks šimtų tūkstančių metų, bet ir degalų rezervuaras yra didesnis nei Visata. Ir jau neminint to, kad vis tiek reikia rasti medžiagos, kuri galėtų atlaikyti tokią ilgą kelionę.
Kai kuriuose modeliuose, pavyzdžiui, pagal Haroldo White'o koncepciją, erdvėlaivis, varomas metmenimis, gali keliauti 10 kartų greičiau nei šviesa. Tokiu greičiu artimiausią egzoplanetą - Alfa Centauri B b - galėtume pasiekti vos per šešis mėnesius, nepaisant to, kad yra daugiau nei per keturis šviesos metus nuo Žemės. Greičiausios šiuolaikinės transporto priemonės gali pasiekti kiek daugiau nei 32 tūkstančius kilometrų per valandą greitį: kelionė į Alfa Kentauro B b tokiu greičiu užtruks 142 tūkstančius metų. Trisdešimt du tūkstančiai kilometrų per valandą yra apie 0,003% šviesos greičio.
NASA tarpžvaigždinis erdvėlaivis su „IXS Enterprise“metmenų pavara.
Kelionė tokiu greičiu leistų žmonijai peržengti kosmologinį horizontą ir ištirti ne tik savo Visatą, bet ir Multiversą. Teoriškai metmenų pavaros greitis yra ribojamas, tačiau net ir tos teorinės ribos leistų mums per sekundę nukeliauti į naujas galaktikas. Kaip pranašumą laivas galėtų įsibėgėti ir lėtėti, o keleiviai nepatirtų laiko padidėjimo. Paprasčiau tariant, būtų buvę galima išvengti situacijos, kai atvykote į savo tikslą ir atsidūrėte taip toli į priekį, kad visi, kuriuos pažinojote, Žemėje yra seniai mirę.
Be energijos šaltinių, problema taip pat laikomos kelionės metu pagreitėjusios dalelės, kurios netyčia gali įsijungti stabdant ir sunaikinti ištisus pasaulius. Be to, yra tikimybė, kad sulėtinti greitį nebus įmanoma, kai tik pradėsite judėti, o įgula gali mirti dėl daugelio priežasčių. Tačiau matematika ir eksperimentiniai duomenys rodo, kad metmeniniai diskai gali turėti galimybę.
Jei mums tikrai pavyks sukurti šią technologiją, nepraeis nė amžius, kol neišmoksime jos pritaikyti. Kaip kirminų skylės, metmenų diskų teikiamos galimybės yra neįtikėtinos, tačiau jų nebus lengva pasiekti.
Vladimiras Guillenas