"Domnule Sulu, a stabilit un curs, viteza de urzire este de două" - poate, aceste cuvinte sunt cunoscute de fiecare fan al științei ficțiunii. Ele aparțin lui James Kirk, căpitanul Starship Enterprise din legendarul serial Star Trek. Conform complotului, eroii se deplasează în jurul Galaxiei de sute de ori mai rapid decât lumina, datorită acționării warp, care îndoaie spațiul din jur.
În anii '60 îndepărtați, când seria a fost lansată pe ecrane, a fost percepută ca o fantezie imposibilă. Dar astăzi mulți oameni de știință și ingineri vorbesc serios despre posibilitatea creării unui astfel de motor și, în plus, există deja propuneri concrete.
Limita de viteză a universului
Sistemul nostru solar este situat într-o secțiune destul de subțire a Căii Lactee, cu o densitate scăzută de grupuri de stele. Cel mai apropiat sistem de stele, Alpha Centauri, se află la 4,36 ani lumină de Soare. Pe rachetele moderne, dezvoltând o viteză de 10-15 kilometri pe secundă, astronauții ar trebui să zboare spre ea mai mult de 70.000 de ani!
Și asta în ciuda faptului că diametrul total al galaxiei noastre este de 100.000 de ani-lumină. Dacă nu putem depăși nici măcar o distanță nesemnificativă de standardele Universului, atunci nici nu ar trebui să bâlbâi cu privire la colonizarea și explorarea spațiului profund.
Există un alt obstacol mai grav în calea stelelor. Se reflectă în teoria relativității a lui Einstein. Înainte ca teoria să apară în 1905, mecanica cerească a lui Newton domnea suprem în fizică. Potrivit acesteia, viteza luminii depindea de viteza de mișcare a observatorului. Adică, dacă ai reuși să te apuci de lumină și să te miști cu ea, atunci pur și simplu s-ar opri pentru tine. Mai târziu, Maxwell a dat acestei teorii o bază matematică.
În timp ce era încă student, Albert Einstein nu putea accepta acest postulat - a considerat că undeva a fost o greșeală. În cele din urmă, a găsit răspunsul la întrebarea care îl chinuia. El a dovedit că viteza luminii este constantă și în niciun caz nu depinde de un observator exterior.
Video promotional:
S-a dovedit că este imposibil să fii la curent cu lumina. Oricât de repede te miști, lumina va fi în continuare. Celebra formulă E = ms² a lui Einstein, unde energia unui corp este egală cu masa sa înmulțită cu viteza luminii pătrate, citește literalmente următoarele: pentru a accelera un obiect până la viteza luminii, este necesară o cantitate infinită de energie, ceea ce înseamnă că un obiect trebuie să aibă o masă infinită. De fapt, o rachetă care vrea să accelereze la viteza luminii va cântări la fel de mult ca întregul univers!
Desigur, în viața reală este absolut imposibil să faci acest lucru, viteza luminii este un fel de inspector DPS universal care a stabilit pentru o dată pentru totdeauna limita de viteză.
S-ar părea că acest lucru pune capăt visului omenirii despre zborul către stele îndepărtate. Cu toate acestea, la zece ani de la publicarea teoriei speciale a relativității, a apărut relativitatea generală, unde au fost date comentarii și adăugiri mai ample.
În relativitate generală, Einstein a combinat spațiul și timpul. Înainte de aceasta, erau considerate concepte fizice diferite. Pentru o ilustrare mai bună, el a comparat spațiul-timp cu pânza. În anumite condiții, această pânză se poate mișca mult mai repede decât lumina. Totuși, acest lucru nu a dat un răspuns la întrebarea principală: cum, până la urmă, să depășim lumina?
De aproape 70 de ani, mulți cercetători au încurcat acest mister. Și într-o bună zi, un tânăr om de știință a pornit televizorul și, schimbând canale, a întâlnit un serial fantastic. În timp ce o privea, acesta a apărut brusc asupra lui și și-a dat seama cum să dezvolte viteza superluminală fără a încălca legile fizicii. Numele acestui savant este Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Apoi, în 1994, Alcubierre a studiat teoria relativității la Universitatea din Cardiff (Țara Galilor, Marea Britanie). La TV, a văzut serialul "Star Trek". Oamenii de știință au atras atenția asupra faptului că eroii folosesc un motor de deformare spațială, sau o acțiune de urzeală, pentru a se deplasa în spațiu.
La fel cum mărul care a căzut pe capul lui Newton l-a inspirat odată să creeze mecanici cerești, tot așa, emisiunea TV l-a inspirat pe Miguel să creeze o teorie care poate să pună capăt unei „discriminări” rapide a Universului.
Alcubierre s-a gândit la calcul și a publicat curând rezultatele. El a luat ca bază teoria generală a relativității, care spune că dacă aplicați o anumită cantitate de energie sau masă, puteți face ca spațiul să se miște mai repede decât lumina.
Pentru a face acest lucru, trebuie să creați o bulă specială, sau un câmp de deformare, în jurul navei. Acest câmp de urzeală va micșora spațiul din fața navei și se va extinde în urmă. Se dovedește că nava nu se deplasează nicăieri, spațiul în sine se îndoaie și împinge nava într-o direcție dată.
Timpul și spațiul din interiorul bulei nu sunt supuse deformării și denaturării. Prin urmare, echipajul navei nu experimentează supraîncărcări suplimentare și poate părea ca și cum nimic nu s-ar fi schimbat. În acest caz, nu numai astronauții care au trecut selecția medicală specială și instruirea, ci și oamenii obișnuiți vor putea zbura în spațiu.
Dacă ai fi pe podul navei în timpul mișcării sale cu viteză superluminală și ai privi spațiul din jurul tău, stelele s-ar transforma în lovituri lungi. Dar dacă te uiți înapoi, nu vei vedea altceva decât întuneric impenetrabil, deoarece lumina nu te poate prinde cu tine.
Alcubierre a calculat că o tracțiune de urgență ar permite o viteză de 10 ori mai rapidă decât lumina, cu toate acestea, în opinia sa, nimic nu împiedică o creștere a puterii motorului și accelerarea la viteze mai mari.
Cu toate acestea, când s-a familiarizat cu teoria lui Alcubierre, Serghei Krasnikov de la Observatorul Astronomic Principal din Pulkovo a dezvăluit o caracteristică. Cert este că pilotul nu va putea modifica în mod arbitrar traiectoria navei. Adică dacă, de exemplu, zbori de pe Pământ către Sirius și îți amintești brusc că nu ai oprit fierul acasă, atunci nu vei mai putea să te întorci. Mai întâi va trebui să zburați la destinație, apoi să vă întoarceți înapoi.
Mai mult decât atât, nu veți putea contacta nimeni, deoarece câmpul de urzeală izolează complet nava de lumea exterioară și blochează orice semnal. Prin urmare, Krasnikov a comparat o călătorie pe o astfel de navă cu o călătorie în metrou. El a numit-o „metrou FTL”.
Dar aceasta nu este principala problemă. Câmpul de deformare în sine trebuie să aibă o încărcare negativă. Pentru a crea, este nevoie de energie negativă, a cărei existență a fost dezbătută de mulți ani.
Ce nu poate fi
Dacă gravitația este energia atracției, atunci energia negativă ar trebui să aibă proprietăți opuse și să respingă obiectele străine de la sine. Dar cum obții o astfel de energie?
În 1933, fizicianul olandez Hendrik Casimir a sugerat că dacă luați două plăci metalice identice și le așezați perfect paralele între ele la distanța minimă posibilă, ele vor începe să atragă. Ca și cum o forță invizibilă îi împinge unul spre celălalt.
Conform mecanicii cuantice, vidul nu este un loc absolut gol, perechi de materie și particule de antimaterie apar constant în el, care se ciocnesc și anihilează instantaneu. Acest proces durează, în mod literal, miliarde de secunde. Când se ciocnesc, se eliberează o cantitate microscopică de energie, ceea ce creează o presiune totală nulă într-un vid „gol”.
Este important să aducem plăcile cât mai aproape una de alta, atunci volumul de particule din exterior va depăși mult numărul lor în decalajul dintre plăci. Drept urmare, presiunea din exterior va strânge plăcile, iar energia lor va deveni, la rândul său, mai mică de zero, adică negativă. În 1948, un experiment a reușit să măsoare energia negativă. A intrat în istorie sub numele de „efect Casimir”.
În 1996, după 15 ani de experimentare și cercetare, Steve Lamoreau de la Laboratorul Național Los Alamos, împreună cu Umar Mohidin și Anushri Roy, de la Universitatea California din Riverside, au reușit să măsoare cu exactitate efectul Casimir. Era egal cu încărcarea unui eritrocit - o globulă roșie.
Din păcate, acest lucru este pur și simplu monstruos pentru a crea un câmp de deformare, este nevoie de miliarde de ori mai mult. Până când este posibilă generarea de energie negativă la scară industrială, unitatea de urzire va rămâne pe hârtie.
Prin greutăți față de stele
În ciuda tuturor dificultăților în creație, drive-ul warp este cel mai probabil candidat la primul zbor interstelar. Proiectele alternative, cum ar fi o vela solară sau un motor termonuclear, pot atinge doar viteze subluminale, în timp ce găurile de vierme sau stargile sunt excesiv de complexe și necesită mii de ani pentru a fi finalizate.
Astăzi, NASA dezvoltă cel mai activ un prototip al unui drive de urzeală, ai cărui specialiști sunt siguri că aceasta este mai mult o problemă tehnică decât una teoretică. Și o echipă de ingineri face deja acest lucru la Johnson Space Center, unde a fost pregătit odată primul zbor tripulat către lună.
Potrivit multor experți, cel mai probabil primele probe de tehnologie de deformare spațială vor apărea nu mai devreme de 100 de ani mai târziu, sub rezerva disponibilității unei finanțări constante.
Spune, fantastic? Dar poate că merită să ne amintim că cu câțiva ani înainte ca frații Wright să-și ia avionul în aer, eminentul fizician englez William Thomson a spus că nimic mai greu decât aerul nu poate zbura. Și 60 de ani mai târziu, primul cosmonaut al Pământului a zâmbit și a spus: „Hai să mergem!..”
Adilet URAIMOV
