Att flyga till stjärnorna är en långvarig dröm om mänskligheten. Avståndet till dem är emellertid så stora, och hastigheten för alla tekniska medel som vi känner är så låga att det verkar som om drömmen för alltid kommer att förbli en konstig fantasi. Och ändå har fysiker en uppfattning om hur man vill lura naturlagarna och bryta ut i det interstellära rummet.
BEGRÄNSA FART
Fram till början av 1600-talet trodde man att ljus sprids direkt. I motsats till denna åsikt trodde den stora Galileo Galilei att han hade en viss hastighet och uppfann till och med ett experiment med en lykta för att mäta den, men han lyckades inte. Som ett resultat mättes den först av den danska astronomen Olaf Roemer, som 1676 observerade förmörkelserna av Io, Jupiters måne, och fann att tiden mellan förmörkelserna blir kortare när avståndet från denna jätteplanet till jorden minskar, och mer när det ökar. Han insåg att skillnaden beror på ljusets hastighet, som "reser" ett större avstånd när Jupiter går tillbaka och kunde enkelt beräkna det. Roemer gjorde naturligtvis fel när han bestämde det exakta värdet, men han bestämde korrekt ordningen - 214 000 km / s.
Därefter genomförde fysiker många andra mätningar och i början av 1900-talet fastställde de: ljusets hastighet i ett vakuum är 299 910 km / s - detta var redan nära det moderna värdet. Men ingen kunde ens föreställa sig att det är det ultimata för vårt universum.
År 1905 accepterade Albert Einstein som postulat för sin speciella relativitetsteori (SRT), inte bara påståendet att ljusets hastighet är den största möjliga, utan också att den är invariant, det vill säga att den inte beror på ljuskällans rörelse eller på referensramen. observatör. Ovanliga konsekvenser följde av detta. Till exempel visade det sig att ju närmare objektets hastighet är ljusets hastighet, desto långsammare flyter tiden och desto mer betydande blir massan. Det vill säga, ingen materiell kropp kan accelerera till ljusets hastighet, annars blir massan oändlig.
PARADOX OF TELEPORTATION
Kampanjvideo:
Så ljusets hastighet begränsar och till och med ljuset når den närmaste stjärnan Proxima Centauri på bara 4,2 år. Om vi använder moderna raketeknologier, vars rekord fortfarande är hastigheten på 20 km / s, kommer det att ta mer än 70 tusen år att komma dit! Det är uppenbart att med en sådan tidsram behöver man inte tala allvarligt om expeditioner till de närmaste stjärnorna.
Ändå försökte sinnen nästan omedelbart försökte hitta ett sätt att övervinna hastighetsgränser. Ett av dessa sätt kan vara teleportering.
Intressant nog uppfanns idén om att sönderdela föremål till atomer med deras efterföljande rekreation redan innan diskussionen om den tekniska verkligheten för teleportering uppstod i princip. Vi hittar det i historien om amerikanen Edward Mitchell "The Man Without a Body", publicerad redan 1877. Sedan trodde man att vetenskapen har lärt sig strukturen hos molekyler och atomer, så författaren trodde att det skulle vara lätt att återskapa ett objekt som isärmonterats till elementära "tegelstenar". Under det tjugonde århundradet visade sig idén vara efterfrågad av science fiction-författare, och idag är det svårt att föreställa sig ett verk om interstellära flyg där det inte skulle finnas någon teleportering.
När det gäller vetenskapen tänkte filosofer före fysiker över de troliga konsekvenserna av teleportering. Anta, sade de, att en teleport demonterar en person i atomer, sedan överförs information om dem till Mars, och där samlar en annan teleport in en person från lokalt material. Kan en person på Mars betraktas som samma person som gick in i teleporten på jorden? Det visade sig att det inte finns några kriterier som är tillräckliga för att identifiera en person, det vill säga tills vi fastställer vilken materiell grund”själen” har, det är för tidigt att prata om teleportens tillämpbarhet.
Men om du använder det för att skicka objekt? Och inte allt är enkelt här! Osäkerhetsprincipen, upptäckt av Werner Heisenberg, förbjuder noggrann mätning av alla egenskaper hos en partikel: för den numeriska fixeringen av en egenskap måste man”offra” en annan, så vi kan aldrig helt beskriva ett objekt på en elementär nivå.
Då tänkte forskare på möjligheten att använda kvantmekanikens funktioner för teleportering. Som ni vet finns kvantförvirring - ett fenomen där kvanttillståndet för objekt är beroende av varandra, även om själva objekten är separerade i rymden med ett stort avstånd. Naturligtvis kan man med hjälp av kvantförvirring inte överföra materie eller energi, men det är möjligt att överföra information och med en hastighet … mycket högre än ljus! I praktiken ser det ut så här. Du har ett objekt som är förvirrad med ett objekt som skickas till Mars. Du ändrar kvanttillståndet för ditt objekt, varefter objektets tillstånd på Mars omedelbart ändras i enlighet därmed.
Experiment på kvantteleportering har genomförts sedan 1997, och idag har till och med ett slags rekord fastställts för översättning av fotonstillstånd på 143 km. Fysikernas framgångar är imponerande, men ändå har naturen ännu inte undergått deras tryck: att avkoda betydelsen av meddelandet som mottagits på detta sätt behövs ytterligare information, som överförs via en konventionell radiokanal.
BUBBLE ALCUBIERRE
En annan idé om hur man bedrar naturlagarna uppfanns av den sovjetiska fysikern Sergei Snegov i den fantastiska trilogin People are Gods, publicerad under andra hälften av 1960-talet. "Tanev-motorerna" som beskrivits av honom kunde aktivt påverka rymden och omvandla vakuum till materia, på grund av vilken karaktärerna kunde utvecklas godtyckligt med hög hastighet.
Något liknande föreslogs många år senare av teoretisk fysiker Miguel Alcubierre. I sitt papper "Warp Drive: Ultrafast Travel in General Relativity" från 1994 beskrev han en metod för vridning av rymden, som teoretiskt gör det möjligt att accelerera snabbare än ljus. Den hypotetiska motorn bildar en slags "bubbla" ("varp sfär"), bakom vilken vanligt utrymme kommer att expandera och framför den kommer att dras in. Faktum är att i den lokala volymen återskapas modellen för universums tidiga ungdom när själva rymdytan expanderade. Det tar emellertid exotisk negativ energi att placera ett rymdskepp i en bubbla. Det kan i sin tur genereras på grund av Casimir-effekten, som genererar virtuella partiklar.
Naturligtvis finns det också problem. Fysiker har beräknat att för att skapa en "bubbla" av tillräcklig storlek krävs vanlig energi, vars kraft är jämförbar med den som skulle erhållas genom att omvandla hela Jupiters massa till energi. Trots detta bildades en grupp vid rymdbyrån NASA, ledd av fysiker Harold White, som har arbetat hårt sedan 2011 för att förbättra idén om en varp-enhet och lyckats konfigurera en "bubbla" till en "skiva", varför de erforderliga energikostnaderna minskades till acceptabla mängder. Dessutom tillkännages att hans grupp inom överskådlig framtid kommer att lansera en prototyp-varp-enhet som använder kraftfulla lasrar för att bilda en "disk".
Det är anmärkningsvärt att parallellt med fysikerna arbetar konstnärdesignern Mark Redmaker med begreppet superluminal rymdskepp, kallad IXS Enterprise, vars teckningar och målningar hjälper till att bättre förstå djupet på de tekniska problemen som måste lösas av ingenjörer om varpdrevet byggs. Enligt beräkningar kommer rymdskeppet att kunna täcka avståndet till Proxima Centauri på bara två veckor.
Det finns ingen fast säkerhet om att Harold White-gruppen kommer att lyckas, men vi kan säga med säkerhet: forskare kommer inte att överge sina försök att lura de befintliga fysiklagarna och hitta ett sätt att komma till stjärnorna.
Anton Pervushin
