At flyve til stjernerne er en langvarig drøm om menneskeheden. Afstanderne til dem er imidlertid så store, og hastigheden på alle tekniske midler, vi kender, er så lav, at det ser ud til, at drømmen for evigt vil forblive en kunstnerisk fantasi. Og alligevel har fysikere en idé om, hvordan man bedrager naturlovene og bryder ud i det interstellare rum.
BEGRÆNSET HASTIGHED
Indtil begyndelsen af 1600-tallet blev det antaget, at lys spreder sig øjeblikkeligt. I modsætning til denne opfattelse troede den store Galileo Galilei, at han havde en vis hastighed, og opfandt endda et eksperiment med en lanterne for at måle det, men han lykkedes ikke. Som et resultat blev det først målt af den danske astronom Olaf Roemer, der i 1676 observerede formørkelserne af Io, Jupiters måne, og fandt, at tiden mellem formørkelser bliver kortere, når afstanden fra denne gigantiske planet til Jorden mindskes og mere, når den øges. Han indså, at forskellen skyldes lysets hastighed, der "rejser" en større afstand, når Jupiter går tilbage og let kunne beregne det. Roemer tog selvfølgelig fejl i fastsættelsen af den nøjagtige værdi, men han oprettede korrekt ordren - 214.000 km / s.
Efterfølgende udførte fysikere mange andre målinger, og i begyndelsen af det tyvende århundrede konstaterede de: lysets hastighed i et vakuum er 299.910 km / s - dette var allerede tæt på den moderne værdi. Men ingen kunne engang forestille sig, at det er det ultimative for vores univers.
I 1905 accepterede Albert Einstein som postulat for sin specielle relativitetsteori (SRT) ikke kun udsagnet om, at lysets hastighed er den størst mulige, men også at den er ufravikelig, dvs. at den ikke afhænger af lyskildens bevægelse eller på referencerammen observatør. Uvanlige konsekvenser fulgte heraf. For eksempel viste det sig, at jo tættere en genstands hastighed er lysets hastighed, jo langsommere flyder tiden, og jo mere markant bliver massen. Det vil sige, intet materielt legeme kan accelerere til lysets hastighed, ellers bliver dens masse uendelig.
PARADOX FOR TELEPORTATION
Salgsfremmende video:
Så lysets hastighed er begrænset, og endda når lyset den nærmeste stjerne Proxima Centauri på kun 4,2 år. Hvis vi bruger moderne raket-teknologier, hvis optegnelse forbliver hastigheden på 20 km / s, vil det tage mere end 70 tusind år at komme dertil! Det er klart, at der med en sådan tidsramme ikke er nødvendigt at tale alvorligt om ekspeditioner til de nærmeste stjerner.
Dog søgte sind næsten øjeblikkeligt med at finde en måde at overvinde hastighedsgrænser. En af disse måder kunne være teleportering.
Interessant nok blev ideen om nedbrydning af genstande i atomer med deres efterfølgende rekreation opfundet allerede før diskussionen om den tekniske virkelighed ved teleportering opstod i princippet. Vi finder det i historien om amerikaneren Edward Mitchell "The Man Without a Body", der blev offentliggjort tilbage i 1877. Derefter blev det antaget, at videnskaben har lært strukturen af molekyler og atomer, så forfatteren troede, at det ville være let at genskabe et objekt, der er adskilt til elementære "mursten". I det tyvende århundrede viste ideen sig at være efterspurgt af science fiction-forfattere, og i dag er det vanskeligt at forestille sig et værk om interstellare flyvninger, hvor der ikke ville være nogen teleportering.
Hvad angår videnskab, før fysikere tænkte filosoffer over de sandsynlige konsekvenser af teleportering. Antag, at de sagde, at en teleport adskiller en person i atomer, så overføres information om dem til Mars, og der samler en anden teleport en person fra lokale materialer. Kan en person på Mars betragtes som den samme person, der kom ind i teleporten på Jorden? Det viste sig, at der ikke er nogen kriterier, der er tilstrækkelige til at identificere en person, det vil sige, indtil vi fastlægger, hvilket materielt grundlag”sjælen” har, det er for tidligt at tale om anvendelsen af teleporten.
Men hvis du bruger det til at sende varer? Og ikke alt er enkelt her! Usikkerhedsprincippet, opdaget af Werner Heisenberg, forbyder nøjagtig måling af alle karakteristika ved en partikel: for den numeriske fiksering af en egenskab skal man “ofre” en anden, så vi aldrig fuldt ud kan beskrive et objekt på et elementært niveau.
Derefter tænkte forskere på muligheden for at bruge funktionerne i kvantemekanik til teleportering. Som du ved, er der kvanteforviklinger - et fænomen, hvor objekternes kvantetilstander er indbyrdes afhængige, selv om selve objekterne er adskilt i rummet med en enorm afstand. Selvfølgelig kan man ved hjælp af kvanteforvikling ikke overføre stof eller energi, men det er muligt at transmittere information og med en hastighed … meget højere end lys! I praksis ser det sådan ud. Du har et objekt, der er sammenfiltret med et objekt, der sendes til Mars. Du ændrer kvantetilstand for dit objekt, hvorefter objektets tilstand på Mars øjeblikkeligt ændres i overensstemmelse hermed.
Eksperimenter med kvanteteleportering er blevet udført siden 1997, og i dag er der endda sat en slags rekord til oversættelse af fototilstandene på 143 km. Fysikernes succeser er imponerende, men stadig er naturen endnu ikke bukket under for deres pres: For at dechiffrere betydningen af en meddelelse, der er modtaget på denne måde, er der behov for yderligere information, der overføres via en konventionel radiokanal.
BUBBLE ALCUBIERRE
En anden idé om, hvordan man bedrager naturlovene, blev opfundet af den sovjetiske fysiker Sergei Snegov i den fantastiske trilogi People are Gods, der blev offentliggjort i anden halvdel af 1960'erne. De "Tanev-motorer", der er beskrevet af ham, var i stand til aktivt at påvirke rummet og omdanne vakuum til stof, på grund af hvilke figurerne var i stand til at udvikle sig vilkårligt med høj hastighed.
Noget lignende blev antydet mange år senere af den teoretiske fysiker Miguel Alcubierre. I sit papir fra”Warp Drive: Ultra-Fast Travel in General Relativity” fra 1994”beskrev han en metode til at fordreje plads, der teoretisk gør det muligt at accelerere hurtigere end lys. Den hypotetiske motor danner en slags "boble" ("varpkugle"), bag hvilken det almindelige rum udvides, og foran det vil trække sig sammen. Faktisk genskabes modellen i universets tidlige ungdom i det lokale bind, da selve rummet blev udvidet. Det kræver dog eksotisk negativ energi at placere et rumskib i en boble. Det kan igen genereres på grund af Casimir-effekten, der genererer virtuelle partikler.
Der er selvfølgelig også problemer. Fysikere har beregnet, at der kræves almindelig energi for at skabe en "boble" af tilstrækkelig størrelse, hvis magt er sammenlignelig med den, der ville opnås ved at omdanne hele Jupiters masse til energi. På trods af dette blev der dannet en gruppe på NASA-rumfartsagenturet, ledet af fysiker Harold White, der har arbejdet hårdt siden 2011 for at forbedre ideen om et varpdrev og formået at konfigurere en "boble" til en "disk", på grund af hvilken de krævede energiomkostninger blev reduceret til acceptabel mængder. Desuden annonceres det, at hans gruppe i overskuelig fremtid vil lancere et prototype varpdrev, der bruger kraftige lasere til at danne en "disk".
Det er bemærkelsesværdigt, at parallelt med fysikerne, kunstner-designeren Mark Redmaker arbejder på konceptet om det superluminale stjerneskib, kaldet IXS Enterprise - hans tegninger og malerier hjælper med til bedre at forstå dybden af de tekniske problemer, som ingeniører bliver nødt til at løse, hvis warp-drevet er bygget. Ifølge beregninger vil stjerneskibet være i stand til at dække afstanden til Proxima Centauri på kun to uger.
Selvom der ikke er nogen fast sikkerhed for, at Harold White-gruppen vil lykkes, men vi kan sige med sikkerhed: forskere vil ikke give op med at forsøge at narre de eksisterende fysiske love og finde en måde at komme til stjernerne på.
Anton Pervushin
