„Pone Sulu, nustatykite kursą, metmenų greitis yra du“- šie žodžiai, ko gero, yra žinomi kiekvienam mokslinės fantastikos gerbėjui. Jie priklauso Jamesui Kirkui, legendinio „Star Trek“serijos „Starship Enterprise“kapitonui. Anot siužeto, herojai juda aplink Galaktiką šimtus kartų greičiau nei šviesa dėka metmenų pavaros, kuri sulenkia aplinkinę erdvę.
Nuotoliniame septintajame dešimtmetyje, kai serija buvo išleista ekranuose, ji buvo suvokiama kaip neįmanoma fantazija. Tačiau šiandien daugelis mokslininkų ir inžinierių rimtai kalba apie galimybę sukurti tokį variklį, be to, jau yra pateikiami konkretūs pasiūlymai.
- „Salik.biz“
Visatos greičio apribojimas
Mūsų Saulės sistema yra gana plonoje Pieno kelio atkarpoje, turinti mažą žvaigždžių spynų tankį. Artimiausia žvaigždžių sistema „Alpha Centauri“yra 4,36 šviesmečio nuo Saulės. Šiuolaikinėse raketose, išvystančios 10–15 kilometrų per sekundę greitį, astronautai į ją turėtų skristi daugiau nei 70 000 metų!
Ir tai nepaisant to, kad bendras mūsų „Galaxy“skersmuo yra 100 000 šviesmečių. Jei negalime įveikti net tokio nereikšmingo atstumo pagal Visatos standartus, tuomet neturėtume net mikčioti apie kolonizavimą ir gilios kosmoso tyrinėjimą.
Kelyje į žvaigždes yra dar viena, rimtesnė kliūtis. Tai atsispindi Einšteino reliatyvumo teorijoje. Prieš pasirodant teorijai 1905 m., Niutono giedroji mechanika karaliavo aukščiausiojoje fizikoje. Pagal ją šviesos greitis priklausė nuo stebėtojo judėjimo greičio. T. y., Jei jums pavyktų pasivyti šviesą ir judėti su ja, tada ji jums tiesiog sustotų. Vėliau Maksvelas suteikė šiai teorijai matematinį pagrindą.
Dar būdamas studentas Albertas Einšteinas negalėjo priimti šio postulato - jis jautė, kad kažkur padaryta klaida. Galų gale jis rado atsakymą į jį kankinantį klausimą. Jis įrodė, kad šviesos greitis yra pastovus ir jokiu būdu nepriklauso nuo išorinio stebėtojo.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Paaiškėjo, kad neįmanoma pasivyti šviesos. Nesvarbu, kaip greitai judėsite, šviesa vis tiek bus priekyje. Garsioji Einšteino formulė E = ms², kai kūno energija yra lygi jo masei, padaugintam iš šviesos kvadrato greičio, pažodžiui skamba taip: norint pagreitinti objektą šviesos greičiu, reikia begalybės energijos, o tai reiškia, kad objektas turi turėti begalinę masę. Tiesą sakant, raketa, norinti įsibėgėti iki šviesos greičio, svers tiek, kiek visa Visata!
Žinoma, realiame gyvenime to visiškai neįmanoma padaryti, šviesos greitis yra savotiškas universalus DPS inspektorius, kuris kartą ir visiems laikams nustato greičio apribojimą.
Atrodytų, kad tai nutraukia žmonijos svajonę skristi į tolimas žvaigždes. Tačiau praėjus dešimčiai metų po specialiosios reliatyvumo teorijos paskelbimo, atsirado bendras reliatyvumas, kur buvo pateiktos išsamesnės pastabos ir papildymai.
Bendroje reliatyvumo srityje Einšteinas sujungė erdvę ir laiką. Prieš tai jie buvo laikomi skirtingomis fizinėmis sąvokomis. Norėdami geriau parodyti, jis palygino erdvės laiką su drobe. Tam tikromis sąlygomis ši drobė gali judėti daug greičiau nei šviesa. Tačiau tai nedavė atsakymo į pagrindinį klausimą: kaip galų gale aplenkti šviesą?
Beveik 70 metų daugelis tyrėjų suabejojo šia paslaptimi. Vieną puikią dieną vienas jaunas mokslininkas įjungė televizorių ir, keisdamas kanalus, susidūrė su fantastišku serialu. Stebėdamas jį staiga supyko ant jo ir jis suprato, kaip išsiugdyti superluminalinį greitį nepažeidžiant fizikos įstatymų. Šio mokslininko vardas yra Miguelis Alcubierre'as.
Metmenų pavara
Tada, 1994 m., Alcubierre'as studijavo reliatyvumo teoriją Kardifo universitete (Velsas, JK). Televizijoje jis pamatė serialą „Žvaigždžių kelias“. Mokslininkas atkreipė dėmesį į tai, kad herojai, norėdami judėti erdvėje, naudoja kosminės deformacijos variklį arba metmenis.
Kaip obuolys, nukritęs ant Niutono galvos, kažkada jį įkvėpė kurti dangiškąją mechaniką, taip ir TV laida įkvėpė Migelį sukurti teoriją, kuri kartą ir visiems laikams gali nutraukti greitą Visatos „diskriminaciją“.
Alcubierre'as pradėjo skaičiuoti ir netrukus paskelbė rezultatus. Jis rėmėsi bendrąja reliatyvumo teorija, kuri sako, kad pritaikę tam tikrą energijos ar masės kiekį, galite priversti erdvę judėti greičiau nei šviesa.
Norėdami tai padaryti, turite sukurti specialų burbulą arba deformacijos lauką aplink laivą. Šis metmenų laukas sumažins erdvę prieš laivą ir išsiplės. Pasirodo, laivas iš tikrųjų niekur nejuda, pati erdvė pasilenka ir pastumia laivą tam tikra kryptimi.
Laikas ir erdvė burbulo viduje neturi deformuotis ir deformuotis. Todėl laivo įgula nepatiria jokių papildomų perkrovų ir gali atrodyti, kad niekas nepasikeitė. Tokiu atveju į kosmosą galės skristi ne tik astronautai, praėję specialią medicininę atranką ir mokymus, bet ir paprasti žmonės.
Jei būtumėte ant laivo tilto jo judėjimo superlumina greičiu ir pažvelgtumėte į erdvę aplink jus, žvaigždės virsta ilgais smūgiais. Bet jei pažvelgsite atgal, nematysite nieko, išskyrus nepraeinamą tamsą, nes šviesa negali jus pasivyti.
Alcubierre'as apskaičiavo, kad metmenų pavara leistų 10 kartų greičiau nei šviesa, tačiau, jo paties nuomone, niekas netrukdo padidinti variklio galios ir įsibėgėti iki didesnių greičių.
Tačiau susipažinęs su Alcubierre'o teorija, Sergejus Krasnikovas iš Pulkovo pagrindinės astronomijos observatorijos atskleidė vieną bruožą. Faktas yra tas, kad locmanas negalės savavališkai pakeisti laivo trajektorijos. Tai yra, jei, pavyzdžiui, skrendate iš Žemės į Sirių ir staiga prisimenate, kad namuose neišjungėte lygintuvo, tada negalėsite grįžti. Pirmiausia turėsite skristi į savo kelionės tikslą, o tada grįžti atgal.
Be to, jūs taip pat negalėsite susisiekti su niekuo, nes metmenų laukas visiškai izoliuoja laivą nuo išorinio pasaulio ir blokuoja bet kokius signalus. Todėl Krasnikovas palygino kelionę tokiu laivu su kelione metro. Jis tai pavadino „FTL metro“.
Bet tai nėra pagrindinė problema. Pats deformacijos laukas turi turėti neigiamą krūvį. Jai sukurti reikalinga neigiama energija, apie kurios egzistavimą buvo diskutuojama daugelį metų.
Ko negali būti
Jei gravitacija yra traukos energija, tada neigiama energija turėtų turėti priešingas savybes ir atstumti pašalinius daiktus nuo savęs. Bet kaip pasisemti tokios energijos?
1933 m. Olandų fizikas Hendrikas Kazimiras pasiūlė, jei paimsite dvi identiškas metalines plokšteles ir padėsite jas idealiai lygiagrečiai viena kitai kuo mažesniu atstumu, jos pradės traukti. Tarsi nematoma jėga stumia juos vienas kito link.
Remiantis kvantine mechanika, vakuumas nėra absoliučiai tuščia vieta, jame nuolat atsiranda medžiagų ir antimaterijos dalelių poros, kurios akimirksniu susiduria ir sunaikinamos. Šis procesas trunka milijardą sekundės. Kai jie susiduria, išsiskiria mikroskopinis energijos kiekis, sukuriantis nulinį nulinį slėgį „tuščiame“vakuume.
Svarbu, kad plokštelės būtų kuo arčiau viena kitos, tada dalelių tūris išorėje smarkiai viršys jų skaičių tarpelyje tarp plokštelių. Dėl to slėgis iš išorės išspaus plokšteles, o jų energija, savo ruožtu, taps mažesnė už nulį, tai yra neigiama. 1948 m. Eksperimentu pavyko išmatuoti neigiamą energiją. Į istoriją jis pateko pavadinimu „Kazimiero efektas“.
1996 m., Po 15 metų eksperimentų ir tyrimų, Steve'ui Lamoreau iš Los Alamoso nacionalinės laboratorijos kartu su Umaru Mohidinu ir Anushri Roy iš Kalifornijos universiteto Riverside pavyko tiksliai išmatuoti Kazimiro efektą. Tai buvo lygi eritrocito - raudonųjų kraujo kūnelių - krūviui.
Deja, tai yra tiesiog be galo mažai, kad būtų sukurtas deformacijos laukas. Tai užtrunka milijardus kartų daugiau. Kol neįmanoma generuoti neigiamos energijos pramoniniu mastu, metmenų pavara išliks ant popieriaus.
Dėl vargo žvaigždėms
Nepaisant visų sunkumų kuriant, metmeninė pavara yra greičiausias kandidatas į pirmąjį tarpžvaigždinį skrydį. Alternatyvūs projektai, tokie kaip saulės burė ar termobranduolinis variklis, gali pasiekti tik artimąjį greitį, o tokie kaip sliekinės skylės ar žvaigždžių žvaigždės yra pernelyg sudėtingos ir užtrunka tūkstančius metų.
Šiandien NASA aktyviausiai kuria metmenų pavaros prototipą, kurio specialistai įsitikinę, kad tai daugiau techninė, o ne teorinė problema. O inžinierių komanda tai jau daro Johnsono kosminiame centre, kur kadaise buvo paruoštas pirmasis įgulos skrydis į mėnulį.
Daugelio ekspertų teigimu, greičiausiai pirmieji kosmoso deformacijos technologijos pavyzdžiai pasirodys ne anksčiau kaip po 100 metų, atsižvelgiant į nuolatinį finansavimą.
Sakyk, fantastiška? Bet gal verta prisiminti, kad kelerius metus prieš tai, kai broliai Wrightai pakėlė savo lėktuvą į orą, žymus anglų fizikas Williamas Thomsonas teigė, kad skristi negali nieko sunkesnio už orą. O po 60 metų pirmasis Žemės kosmonautas nusišypsojo ir pasakė: „Eime!..“
Adilet URAIMOV