„Pán Sulu, stanovte kurz, rýchlosť osnovy je dve“- tieto slová sú pravdepodobne známe každému fanúšikom sci-fi. Patrí k Jamesovi Kirkovi, kapitánovi Starship Enterprise z legendárnej série Star Trek. Podľa grafu sa hrdinovia pohybujú okolo Galaxie stokrát rýchlejšie ako svetlo vďaka osnovnej jednotke, ktorá ohýba okolitý priestor.
Vo vzdialených šesťdesiatych rokoch, keď bola séria uvedená na obrazovku, bola vnímaná ako nemožná fantázia. Ale dnes veľa vedcov a technikov vážne hovorí o možnosti vytvorenia takého motora a navyše už existujú konkrétne návrhy.
Rýchlostný limit vesmíru
Naša slnečná sústava sa nachádza v pomerne tenkej časti Mliečnej dráhy s nízkou hustotou zhlukov hviezd. Najbližší hviezdny systém Alpha Centauri je vzdialený 4,36 svetelných rokov od Slnka. Na moderných raketách, ktoré sa vyvíjajú rýchlosťou 10 - 15 kilometrov za sekundu, by astronauti museli letieť viac ako 70 000 rokov!
A to napriek skutočnosti, že celkový priemer našej Galaxie je 100 000 svetelných rokov. Ak nedokážeme prekonať ani tak zanedbateľnú vzdialenosť podľa štandardov Vesmíru, nemali by sme ani koktať o kolonizácii a skúmaní hlbokého vesmíru.
Na ceste k hviezdam je ďalšia vážnejšia prekážka. Odráža sa to v Einsteinovej teórii relativity. Predtým, ako sa teória objavila v roku 1905, Newtonova nebeská mechanika vládla vo fyzike najvyššie. Podľa toho rýchlosť svetla závisela od rýchlosti pohybu pozorovateľa. To znamená, že ak sa vám podarí dohnať svetlo a pohnúť sa s ním, potom by vás jednoducho zastavilo. Neskôr Maxwell dal tejto teórii matematický základ.
Zatiaľ čo bol ešte študentom, Albert Einstein nemohol prijať tento postulát - cítil, že niekde bola chyba. Nakoniec našiel odpoveď na otázku, ktorá ho mučila. Dokázal, že rýchlosť svetla je konštantná a nijako nezávisí od vonkajšieho pozorovateľa.
Propagačné video:
Ukázalo sa, že nie je možné dohnať svetlo. Bez ohľadu na to, ako rýchlo sa pohybujete, svetlo bude stále vpredu. Einsteinov slávny vzorec E = ms², kde energia tela sa rovná jeho hmotnosti vynásobenej rýchlosťou svetla na druhú, doslova znie: Aby sa zrýchlil rýchlosť objektu od svetla, vyžaduje sa nekonečné množstvo energie, čo znamená, že objekt musí mať nekonečnú hmotu. V skutočnosti bude raketa, ktorá sa chce zrýchliť na rýchlosť svetla, vážiť rovnako ako celý vesmír!
V skutočnom živote je to absolútne nemožné, rýchlosť svetla je druh univerzálneho inšpektora DPS, ktorý raz a navždy nastaví rýchlostný limit.
Zdalo by sa, že to ukončí sen ľudstva o lietaní na vzdialené hviezdy. Desať rokov po uverejnení špeciálnej teórie relativity sa však objavila všeobecná teória relativity, kde boli uvedené rozsiahlejšie komentáre a dodatky.
Vo všeobecnosti relativita, Einstein kombinoval priestor a čas. Predtým sa považovali za odlišné fyzikálne pojmy. Pre lepšiu ilustráciu porovnal časoprostor s plátnom. Za určitých podmienok sa toto plátno môže pohybovať oveľa rýchlejšie ako svetlo. To však neodpovedalo na hlavnú otázku: ako nakoniec predbiehať svetlo?
Takmer 70 rokov sa mnohí vedci zmätili nad týmto tajomstvom. Jeden krásny deň jeden mladý vedec zapol televíziu a pri prepínaní kanálov narazil na fantastickú sériu. Pri sledovaní to náhle na neho dopadlo a uvedomil si, ako vyvinúť superluminálnu rýchlosť bez porušenia fyzikálnych zákonov. Volá sa tento vedec Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Potom, v roku 1994, Alcubierre študoval teóriu relativity na University of Cardiff (Wales, UK). V televízii videl sériu Star Trek. Vedec upozornil na skutočnosť, že hrdinovia používajú na pohyb vo vesmíre motor s deformáciou priestoru alebo osnovnú jednotku.
Rovnako ako jablko, ktoré mu padlo na Newtonovu hlavu, ho kedysi inšpirovalo k vytvoreniu nebeskej mechaniky, tak aj televízna show inšpirovala Miguela, aby vytvoril teóriu, ktorá môže raz a navždy ukončiť rýchlu „diskrimináciu“vesmíru.
Alcubierre začal s výpočtom a čoskoro zverejnil výsledky. Za základ vzal všeobecnú teóriu relativity, ktorá hovorí, že ak aplikujete určité množstvo energie alebo hmoty, môžete dosiahnuť, aby sa priestor pohyboval rýchlejšie ako svetlo.
Aby ste to dosiahli, musíte okolo lode vytvoriť špeciálnu bublinu alebo deformačné pole. Toto osnovné pole zmenšuje priestor pred loďou a rozširuje sa za ním. Ukazuje sa, že loď sa v skutočnosti nepohybuje nikde, samotný priestor sa ohýba a tlačí loď daným smerom.
Čas a priestor vo vnútri bubliny nie sú predmetom deformácie a zdeformovania. Posádka lode preto nemá žiadne ďalšie preťaženie a môže sa zdať, akoby sa nič nezmenilo. V tomto prípade budú môcť do vesmíru lietať nielen astronauti, ktorí absolvovali špeciálny lekársky výber a výcvik, ale aj bežní ľudia.
Keby ste boli pri pohybe nadžiarenou rýchlosťou na moste lode a pozerali sa na priestor okolo vás, hviezdy by sa zmenili na dlhé ťahy. Ale ak sa obzriete späť, neuvidíte nič iné než nepreniknuteľnú tmu, pretože svetlo vás nemôže dohnať.
Alcubierre vypočítal, že osnovný pohon by umožnil rýchlosť 10-krát vyššiu ako svetlo, avšak podľa jeho názoru nič nebráni zvýšeniu výkonu motora a zrýchleniu na vyššie rýchlosti.
Pri oboznámení sa s teóriou Alcubierra však Sergej Krasnikov z Hlavného astronomického observatória v Pulkove odhalil jednu vlastnosť. Faktom je, že pilot nebude môcť svojvoľne zmeniť trajektóriu plavidla. To znamená, že ak napríklad lietate zo Zeme na Siriusa a zrazu si pamätáte, že ste železo doma nevypli, nebudete sa môcť vrátiť. Najprv musíte preletieť do cieľa a potom sa vrátiť späť.
Navyše sa nebudete môcť nikoho spojiť, pretože pole osnovy úplne izoluje loď od vonkajšieho sveta a blokuje akékoľvek signály. Preto Krasnikov porovnával výlet na takejto lodi s výletom v metre. Nazval to „metro FTL“.
Toto však nie je hlavný problém. Samotné deformačné pole musí mať záporný náboj. Na jej vytvorenie je potrebná negatívna energia, o jej existencii sa diskutuje už mnoho rokov.
Čo nemôže byť
Ak je gravitácia energia príťažlivosti, potom negatívna energia by mala mať opačné vlastnosti a odraziť cudzie predmety od seba. Ale ako získavaš takúto energiu?
V roku 1933 holandský fyzik Hendrik Casimir navrhol, že ak vezmete dve rovnaké kovové platne a umiestnite ich navzájom úplne rovnobežne v čo najmenšej vzdialenosti, začnú priťahovať. Akoby ich neviditeľná sila tlačila k sebe.
Podľa kvantovej mechaniky nie je vákuum absolútne prázdne miesto, v ňom sa neustále objavujú páry látok a antihmoty, ktoré sa okamžite zrážajú a ničia. Tento proces trvá doslova miliónty sekundy. Keď sa zrazia, uvoľní sa mikroskopické množstvo energie, ktoré vytvára nenulový celkový tlak v „prázdnom“vákuu.
Je dôležité umiestniť doštičky čo najbližšie k sebe, potom objem častíc na vonkajšej strane výrazne prekročí ich počet v medzere medzi doskami. Výsledkom je, že tlak zvonka stlačí dosky a ich energia sa postupne zníži na nulu, to znamená záporne. V roku 1948 sa experimentu podarilo zmerať negatívnu energiu. Do histórie spadol pod názvom „Casimirov efekt“.
V roku 1996 sa po 15 rokoch experimentovania a výskumu Steve Lamoreau z Národného laboratória Los Alamos spolu s Umarom Mohidínom a Anushri Royom z Kalifornskej univerzity v Riverside podarilo presne zmerať Casimirov efekt. To sa rovnalo náboju erytrocytov - červených krviniek.
Bohužiaľ, toto je jednoducho monštruózne malé na vytvorenie deformačného poľa, zaberie to miliardy krát viac. Pokiaľ nie je možné v priemyselnom meradle generovať negatívnu energiu, pohon osnovy zostane na papieri.
Vďaka ťažkostiam s hviezdami
Napriek všetkým ťažkostiam vo vytvorení je warp pohon najpravdepodobnejším kandidátom na prvý medzihviezdny let. Alternatívne projekty, ako napríklad solárna plachta alebo termonukleárny motor, môžu dosiahnuť iba subluminálne rýchlosti, zatiaľ čo napríklad červie diery alebo hviezdne brány sú príliš zložité a ich dokončenie trvá tisíce rokov.
Dnes NASA najaktívnejšie vyvíja prototyp osnovnej jednotky, ktorej odborníci si sú istí, že ide skôr o technický problém ako o teoretický problém. Tím inžinierov to už robí v Johnson Space Center, kde bol k dispozícii prvý let s posádkou na Mesiac.
Podľa mnohých odborníkov sa s najväčšou pravdepodobnosťou prvé vzorky technológie priestorovej deformácie objavia najskôr o 100 rokov neskôr, ak bude k dispozícii neustále financovanie.
Povedzte, fantastické? Možno si však treba pripomenúť, že niekoľko rokov predtým, ako bratia Wrightovci vzali lietadlo do vzduchu, významný anglický fyzik William Thomson povedal, že nemôže letieť nič ťažšie ako vzduch. A o 60 rokov neskôr sa prvý kozmonaut na Zemi usmial a povedal: „Poďme!..“
Adilet URAIMOV