"Hr. Sulu, sæt kursen, varphastigheden er to" - disse ord er måske kendt for enhver fan af science fiction. De hører til James Kirk, kaptajnen for Starship Enterprise fra den legendariske Star Trek-serie. I henhold til plottet bevæger helterne sig rundt i galaksen hundreder af gange hurtigere end lys takket være varpdrevet, der bøjer det omgivende rum.
I de fjerne 1960'ere, da serien blev frigivet på skærme, blev den opfattet som en umulig fantasi. Men i dag taler mange forskere og ingeniører alvorligt om muligheden for at oprette en sådan motor, og derudover er der allerede konkrete forslag.
Universets hastighedsgrænse
Vores solsystem er placeret i en temmelig tynd del af Mælkevejen med en lav tæthed af stjerneklynger. Det nærmeste stjernesystem, Alpha Centauri, er 4,36 lysår fra solen. På moderne raketter, der udvikler en hastighed på 10-15 kilometer i sekundet, skulle astronauter flyve til den i mere end 70.000 år!
Og dette til trods for, at den totale diameter på vores Galaxy er 100.000 lysår. Hvis vi ikke selv kan overvinde en sådan ubetydelig afstand efter universets standarder, bør vi ikke engang stamme om kolonisering og udforskning af dybt rum.
Der er en anden, mere alvorlig hindring på vejen til stjernerne. Det afspejles i Einsteins relativitetsteori. Før teorien optrådte i 1905, regerede Newtons himmelmekanik som suveræne i fysik. Ifølge det afhangede lysets hastighed af observatørens bevægelseshastighed. Det vil sige, hvis du formåede at indhente lyset og bevæge dig med det, ville det bare stoppe for dig. Senere gav Maxwell denne teori et matematisk fundament.
Mens han stadig var studerende, kunne Albert Einstein ikke acceptere dette postulat - han følte, at et sted der var en fejl. I sidste ende fandt han svaret på det spørgsmål, der plagede ham. Han beviste, at lysets hastighed er konstant og på ingen måde afhænger af en ekstern observatør.
Salgsfremmende video:
Det viste sig, at det var umuligt at indhente lyset. Ligegyldigt hvor hurtigt du bevæger dig, vil lyset stadig være foran. Einsteins berømte formel E = ms², hvor energien i et legeme er lig med dens masse ganget med den kvadratiske lyshastighed lyder bogstaveligt følgende: For at accelerere et objekt til lysets hastighed kræves en uendelig mængde energi, hvilket betyder, at objektet skal have uendelig masse. Faktisk vil en raket, der ønsker at accelerere til lysets hastighed, veje lige så meget som hele universet!
Naturligvis er det i det virkelige liv absolut umuligt at gøre dette, lysets hastighed er en slags universal DPS-inspektør, der en gang for alle sætter hastighedsgrænsen.
Det ser ud til, at dette sætter en stopper for menneskehedens drøm om at flyve til fjerne stjerner. Ti år efter offentliggørelsen af en speciel relativitetsteori dukkede imidlertid den generelle relativitet op, hvor der blev givet mere omfattende kommentarer og tilføjelser.
I den generelle relativitet kombinerede Einstein rum og tid. Før det blev de betragtet som forskellige fysiske begreber. For at få en bedre illustration sammenlignede han rumtid med lærred. Under visse betingelser kan dette lærred bevæge sig meget hurtigere end lys. Dette gav dog ikke svar på hovedspørgsmålet: hvordan skal man trods alt overhale lys?
I næsten 70 år har mange forskere forundret sig over dette mysterium. Og en fin dag tændte en ung videnskabsmand tv'et og skiftede kanaler stødte på en fantastisk serie. Mens han så på det, gik det pludselig op for ham, og han indså, hvordan man udvikler superluminal hastighed uden at overtræde fysikkens love. Denne videnskabsmand hedder Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Derefter i 1994 studerede Alcubierre relativitetsteorien ved University of Cardiff (Wales, UK). På tv så han serien "Star Trek". Videnskabsmanden henledte opmærksomheden på det faktum, at helte bruger en rumdeformationsmotor eller et fordrejningsdrev for at bevæge sig i rummet.
Ligesom æblet, der faldt på Newtons hoved, en gang inspirerede ham til at skabe himmelmekanik, så inspirerede tv-showet Miguel til at føde en teori, der muligvis en gang for alle kan stoppe universets højhastighedsdiskriminering.
Alcubierre begyndte at beregne og offentliggjorde snart resultaterne. Han tog grundlaget for den generelle relativitetsteori, der siger, at hvis du anvender en bestemt mængde energi eller masse, kan du få plads til at bevæge sig hurtigere end lys.
For at gøre dette skal du oprette en særlig boble eller deformationsfelt omkring skibet. Dette kædefelt vil skrumpe plads foran skibet og udvide bagud. Det viser sig, at skibet faktisk ikke bevæger sig nogen steder, selve rummet bøjer sig og skubber skibet i en given retning.
Tid og rum inde i boblen udsættes ikke for deformation og forvrængning. Derfor oplever skibets besætning ikke nogen yderligere overbelastning, og det kan virke som om intet er ændret. I dette tilfælde er det ikke kun astronauter, der har bestået særlig medicinsk udvælgelse og træning, men også almindelige mennesker vil kunne flyve ud i rummet.
Hvis du skulle være på broen på skibet under dens bevægelse i superluminal hastighed og se på rummet omkring dig, ville stjernerne blive til lange slag. Men hvis du ser tilbage, ser du intet andet end uigennemtrængelig mørke, da lyset ikke kan indhente dig.
Alcubierre beregnet, at et varpdrev ville gøre det muligt at nå en hastighed 10 gange hurtigere end lys, men efter hans mening er der intet, der forhindrer en stigning i motorkraft og acceleration til højere hastigheder.
Men når han blev bekendt med teorien om Alcubierre, afslørede Sergei Krasnikov fra Main Astronomical Observatory i Pulkovo en funktion. Faktum er, at piloten ikke vil være i stand til vilkårligt at ændre fartøjets bane. Det vil sige, hvis du for eksempel flyver fra Jorden til Sirius og pludselig husker, at du ikke har slukket for jernet derhjemme, vil du ikke være i stand til at gå tilbage. Du bliver først nødt til at flyve til din destination og derefter vende tilbage.
Derudover vil du heller ikke være i stand til at kontakte nogen, da kædefeltet isolerer skibet fuldstændigt fra omverdenen og blokerer for alle signaler. Derfor sammenlignede Krasnikov en tur på et sådant skib med en tur i metroen. Han kaldte det "FTL metro".
Men dette er ikke det største problem. Selve deformationsfeltet skal have en negativ ladning. For at skabe den er der behov for negativ energi, hvis eksistens er blevet drøftet i mange år.
Hvad der ikke kan være
Hvis tyngdekraften er tiltrækningsenergien, skal negativ energi have modsatte egenskaber og frastøde fremmedlegemer fra sig selv. Men hvordan får du sådan energi?
I 1933 foreslog den hollandske fysiker Hendrik Casimir, at hvis du tager to identiske metalplader og placerer dem perfekt parallelt med hinanden på mindst mulig afstand, vil de begynde at tiltrække. Som om en usynlig styrke skubber dem mod hinanden.
Ifølge kvantemekanikken er vakuumet ikke et absolut tomt sted; par stof og antimaterielle partikler forekommer konstant i det, som øjeblikkeligt kolliderer og ødelægger. Denne proces tager bogstaveligt talt milliardedele af et sekund. Når de kolliderer, frigøres en mikroskopisk mængde energi, hvilket skaber et ikke-minus totaltryk i et "tomt" vakuum.
Det er vigtigt at bringe pladerne så tæt på hinanden som muligt, så volumen af partikler på ydersiden vil i høj grad overstige deres antal i afstanden mellem pladerne. Som et resultat vil presset udefra preske pladerne, og deres energi vil på sin side blive mindre end nul, det vil sige negativt. I 1948 lykkedes det et eksperiment at måle negativ energi. Det gik ned i historien under navnet "Casimir-effekt".
I 1996, efter 15 år med eksperimentering og forskning, lykkedes det Steve Lamoreau fra Los Alamos National Laboratory sammen med Umar Mohidin og Anushri Roy fra University of California ved Riverside at måle Casimir-effekten nøjagtigt. Det var lig med ladningen af en erytrocyt - en rød blodlegeme.
Desværre er dette simpelthen uhyrligt lille for at skabe et deformationsfelt, det tager milliarder af gange mere. Indtil det er muligt at generere negativ energi i industriel målestok, vil warp-drevet forblive på papir.
Gennem modgang mod stjernerne
På trods af alle vanskelighederne med at skabe er warp-drevet den mest sandsynlige kandidat til den første interstellare flyvning. Alternative projekter, som f.eks. Et solsejl eller en termonuklear motor, kan kun nå subluminal hastighed, mens sådanne som ormehuller eller stargates er for komplekse og tager tusinder af år at gennemføre.
I dag udvikler NASA mest aktivt et prototype varpdrev, hvis specialister er sikre på, at dette er mere et teknisk problem end et teoretisk. Og et team af ingeniører gør allerede dette ved Johnson Space Center, hvor den første bemande flyvning til månen engang var forberedt.
Ifølge mange eksperter vil de første prøver af rumdeformationsteknologi sandsynligvis ikke vises tidligere end 100 år senere, afhængigt af, om der er konstant finansiering.
Sig, fantastisk? Men måske er det værd at huske, at nogle få år før Wright-brødrene tog deres fly i luften, sagde den fremtrædende engelske fysiker William Thomson, at intet tungere end luft kunne flyve. Og 60 år senere smilede Jordens første kosmonaut og sagde: "Lad os gå!.."
Adilet URAIMOV
