Az 1IXS Enterprise, Harold G. White, a NASA Eagleworks által javasolt lánchajója (előadó: Mark Rademaker)

Politech

Valóban annak a küszöbén állunk, hogy a Warp Drive segítségével meghívhatjuk a sajátját?

Paradox módon, mind közelebb vagy messzebb vagyunk attól, hogy nagyítsuk a galaxist, mint gondolnád ...

A láncmeghajtók ugyanolyan nagy tudományos klisé, mint a népszerű tudományos cikkek, amelyek azzal indulnak, hogy rámutatnak arra, hogy a klisé láncmeghajtók miként vannak a sci-fi-ban. De annak ellenére, hogy úgy tűnik, hogy nem más, mint egy remek álszertechnikai tervkészlet, ezek meglepően valószínűek lehetnek, és vannak olyan emberek a NASA-ban, akik azon alapvető fizika becsületes demonstrációján dolgoznak, amelyet egy kisebb méretű prototípus kidolgozására használunk. Nézd, ez egy nagyságrendű bonyolultabb, mint a rakétatudomány, tehát eltart egy ideig, amíg ez megtörténik.

Alapvetően az, amit egy láncmeghajtó hajt, az az, hogy egy tárgy körül meghajolja az idő és a tér szövetét, majd ezt a mezőt meghajolja, hogy előrehaladjon, amilyen gyorsan, vagy gyorsabban, mint a fénysebesség. A sci-fi-ban gyakori idézet az, hogy a világegyetemen való mozgás helyett a világegyetem körül mozog, de ez nem igaz. Saját kis, végtelenül mozgatható buborékot hoz létre az univerzumban, és arra használja fel, hogy lendületet adjon, például egy repülőtéri sétány használatával juthat el egy távoli terminálhoz, ahelyett, hogy csak a dolgaival borítja.

Az világegyetem változatlan marad, és ugyanaz a törvénye is. És a mozgó buborékban a helyzet nagyjából ugyanaz. De maga a buborék helyett az anyagból készített buborék bármely irányba mozgatható anélkül, hogy a tehetetlenségi tömeg korlátozná. Az előző hasonlat kiterjesztése érdekében, ha elegendő edzés után egy mozgó sétányon kellett futnod, akkor emberfeletti sebességet érhetsz el, de a lábad nem mozog téged gyorsabban, mint az emberi ízületek és izmok lehetővé teszik. Éppen most mozgatta a talajt a lábad alatt is, hogy halmozott lendületet adjon anélkül, hogy a természet bármely korláta megsértne.

A láncfrekvenciaváltók valódi technológiákká válhatnak a mai kisgyermekek életében, mivel az általunk megerősített általános és speciális relativitáselméleti ismeretekkel és még sokkal több számítási teljesítménygel felvilágosítást kapunk arra, hogy milyen lehet manipulálni. az idő és a tér szövetét. Mielõtt belehatnánk ennek részleteibe, elõször azt kellene megbeszélnünk, hogy miért akarunk építeni egy lánckerekes meghajtót, és hogy pontosan hogyan lehet meghajolni az idõt és helyet, hogy mûködésbe léphessen.

Egyszerűen fogalmazva: a tér magában foglalja a szándékosan nagy távolságokat akkor is, ha megpróbáljuk átlépni a kozmikus sebességkorlátozással, azaz a fénysebességgel vákuumban. Vagy ahogy Douglas Adams tanította nekünk a Hitchhiker Útmutatója a galaxishoz…

A hely nagy. Nagyon nagy. Nem fogod elhinni, milyen óriási, óriási, elképesztő módon nagy ez. Úgy értem, azt gondolhatja, hogy hosszú út vezet a gyógyszerész felé vezető úton, de ez csak földimogyoró az űrbe.

A fénysebesség elérése a Holdra 1,3 másodpercig tart. A legközelebbi csillag elérése 4,3 évig tart, és kevesebb, mint 100 billió csillag kerül a megfigyelhető univerzumban lévő milliárdok milliárdjára az emberi élet során, még akkor is, ha elérjük ezt a kozmikus sebességkorlátozást. Van egy technikai fogás ehhez, amely magában foglalja az időkiterjesztést, de ez nem tartozik a vita tárgya alá. Először a számításokban sokkal fontosabb problémát kell kezelnünk, a fénysebesség elérésével kapcsolatos problémát.

Miért nem utazhatunk gyorsabban, mint a fény?

Ez a probléma a Newton első törvényének tehetetlenségi tömegével függ össze. Míg a közbeszédben a tömeget gondoljuk úgy, mint amit valami súly vesz fel, addig a tömeg és a súly két nagyon eltérő fogalom. A súly azt mutatja, hogy mekkora gravitáció húz egy tárgyat a rendszer legnagyobb testéhez, amely esetünkben a bolygónk. A mise viszont egy tárgy ellenállása a mozgatásnak vagy a megállításnak. Mint az első törvény mondja, a nyugalomban levő test nyugodtan marad, hacsak nem egy külső erő hat rá. Amit mi nyugalomban tartunk, az az, amit tömegnek hívunk, és ennek leküzdése megnehezíti az űrutazást.

Ahhoz, hogy legyőzze ezt a tömeget és gyorsabban menjen, egyre több energiára van szüksége. Ha autóban vagy repülővel repül, akkor a tehetetlenségi tömege rendkívül kis lépésekkel növekszik. Még az a gyorsulás is, amelyre szüksége van egy állandó pálya fenntartásához a Föld körül, nem változtatna meg különösebben. De amikor közeledik a relativista sebességekhez vagy a fénysebesség észlelhető százalékához, tehetetlenségi tömege növekedni kezd, amíg a tér és az idő sajátosságai arra törekszenek, hogy a sebesség helyett inkább több tömeget adjon neked.

Mivel minél gyorsabban mozog, annál lassabb idő folyik számodra egy megfigyelő szempontjából, annál kevesebbet tud gyorsítani, mert egy bizonyos ponton a külső megfigyelő látni fogja, hogy ez az idő megáll neked. Ha ennél gyorsabban haladsz, akkor ez egyenértékű az ellenkező idő kényszerítésével, ami lehetetlen, tehát az összes extra energia sehová sem kerül, és növeli a külső erőkkel szembeni ellenállását, azaz a tömegét. Ez a Lorenz-tényezőnek nevezett megnyilvánulása, amelyet itt valóban le kellett egyszerűsítenünk annak érdekében, hogy ne kelljen sok általános és speciális relativitáselméletet lefednünk.

Tekintettel erre, figyelembe kell venni, hogy még a feltöltött szubatomi részecskék is túl nehéz lesznek ahhoz, hogy elérjék a fénysebességet egy bizonyos pont után, sokkal kevesebb űrhajóval, tehát az egyetlen olyan dolog, amely olyan gyorsan haladhat, mint a fény, nem tartalmazhat tömeget. . Ha nem tudjuk megszerezni a lehető legkisebb specifikációt arról, hogy mi tekinthető az anyagnak olyan gyorsan, mint a fény, gyorsan mozog, próbáld csak elképzelni, hogy olyan nagy és nehéz, mint több repülőgép-hordozó és ezer ember a fedélzeten, gyorsítja fel csillagközi csillagközi űrhajóját, hogy megfeleljen szabad elektronok, amelyek a fekete lyukak és a szupernóvák táplálásával készültek ki.

Ennek ellenére számos nagyon valószínű eszközt gondolkodtunk el a hatalmas űrhajók valódi, valódi gyors eljuttatásához. Használhatunk kis nukleáris robbanásokat az űrhajóink, a lézerek által fokozott napvitorlák tolására, sőt vannak olyan ötletek is, amelyek tartalmazzák a tartalmazott antianyag-robbanásokat, hogy ezek a hajók akár a fénysebesség 50% -áig vagy 0,5 c-ig is elérjék. Elméletben. A gyakorlatban azonban a technikai fogás, amelyet elidegenítettünk, játszik szerepet, és valóban problematikusvá teszi a Naprendszer körüli nagyítást, sokkal kevésbé mások számára utazva.

Az űrpor, a relativista űrhajó természetes ellensége

A Helix köd, a Földhez legközelebb eső köd (NASA)

A tér tele van részecskékkel, amelyeket gázként és porként láthatunk elég nagy csomókban és jelentős távolságra. Noha sűrűsége végtelenül alacsony, ennek a kozmikus törmeléknek még mindig nagy része van odakint. Összeütközni azzal a sebességgel, amelyet jelenleg a leggyorsabb kézművesünk elérhet, nem nagy ügy. Az öngyilkosság lehet, ha megpróbáljuk kiszabadítani őket a belső naprendszer 0.1c pontján, ahol csúcs sűrűségük van, és ahol minden űrhajót, amelyet bárhol a Földhöz közelebb indítunk, mint a Jupiternek, át kell mennie. A relativista hajók többé-kevésbé feledésbe kerülnek a homokfúvással.

Gondolj egy szúnyogba sétálni. Valószínűleg nem is veszi észre. De ha ugyanolyan gyorsan bejutna ebbe a szúnyogba, mint egy űrhajó, amely a Föld körüli pályán mozog, akkor valószínűleg áthatol téged. Képzelje el, hogy egy rajon keresztül hordócsövet készít egy pár percnél hosszabb ideig azonos sebességgel. Ez többé-kevésbé tapasztalható meg a relativista űrhajónál, és annak ellenére, hogy nem legyőzhetetlen probléma, az összes lehetséges megoldásra kompromisszumokra van szükség, amelyek valóban hozzájárulhatnak a hosszú távra.

A porvédő pajzsok képesek elnyelni a bombázás legrosszabb részeit az utazás során, ám ezek tömeget adnak. Az elektromágneses árnyékolás bármit is visszatarthat az útban, de nagyobb energiatermelésre és ezáltal üzemanyagra van szükség. Az árnyékolások cseréjének vagy az üzemanyag-ellátásnak az árnyékolás működésének megtartása befolyásolná a kézműves hatékony hatótávolságát és a küldetés tervezését, és több, nagyon eltérő küldetés-architektúrát jelenthet, ami megnehezítheti a méretgazdaságosságot és a hatékony végrehajtáshoz szükséges szabványosítást, ha szeretnék egy napon igazán rajongni a galaxison.

Noha ez nem sok probléma a naprendszerünkben, és ha néhány szomszédos csillaghoz utazunk, akkor végül akkor akarsz magadnak vetni magát, ha szabványosított küldetési profilot akarsz. Gondolj valami hasonlóra a SpaceX ITS-éire, de valóban kozmikus méretekben. Valójában, ha a NASA kutatása megkezdi a termést, akkor nagyon biztonságos volna fogadni, hogy Musk és Bezos versenytársak lesznek, hogy lánchajókat készítsenek és jegyeket áruljanak egy kaland életére, amely az idő-tér buborékban vitorlázza a galaxison.

Szóval, pontosan hogyan tudjuk megcsalni Newtonot?

Még mindig egy féreglyuk Christopher Nolan Interstellar-ból (Warner Bros.)

Hogyan csinálnák? Ha elegendő energiát koncentrál a kézműves körül a megfelelő alakba, ez az alak kritikus jelentőségű. Az első olyan javaslat, amely felvázolja, hogy mi lenne egy láncbuborék létrehozása, az Alcubierre-meghajtó - melyet az alkotó, a mexikói fizikus Miguel Alcubierre-nek neveztek el - sokkal több energiát igényelt, mint az univerzumban létező minden szó energiája. Nemcsak minden irányba hatalmas mennyiségű külső energiára volt szüksége, hanem arra is, hogy megakadályozzon az azt előállító űrhajón.

Richard Obousy és Gerald Cleaver fizikusok egy másik pillantása a Casimir-effektust vagy az elektromágneses terek kvantumingadozásait alkalmazta, és úgy találta, hogy ezek a negatív energiát képesek létrehozni, amelyet a láncvesztés sokkal hatékonyabban igényel, mint Alcubierre javaslata. Így tehát szerintük, a láncmeghajtóknak energiájukra van szükségük, hogy minden atom elpárologtassák az űrhajója térfogatának minden köbméterét, és ez sokkal, sokkal jobb volt, mint egy univerzum hatalmas energiájának felhasználása, ugyanakkor meglehetősen nem is használható.

Végül, a NASA-ban Harold White nevû fizikus úgy döntött, hogy kis léptékû kísérleteket végez lézerekkel ellenõrzött környezetben, hogy megnézze, milyen stabil formákat tud létrehozni, amikor az idõt és a helyet meghajolja a laboratóriumi pad méretarányán. Kinyilatkoztatása? Ha a forma változó buborékvá válna a kézműves körüli energiagyűrű segítségével, akkor az energiaigény csupán 67,8 exajoulra csökkenthető. Ez az Amerika éves energiatermelésének körülbelül 69% -a, amely még mindig nagyon sok energiát jelent, de határozottan a hitelesség területén.

Sajnos van egy fogás. A White méretű láncmeghajtó gyűrű alakú kondenzátort használ, amely létrehoz egy elektromágneses teret, és elméletileg elegendő jelentős Casimir-effektust indít ahhoz, hogy a kondenzátor körül helyet hajlítson. Ezt a hatást az okozza, hogy a mező kölcsönhatásba lép az úgynevezett virtuális részecskékkel, spontán előforduló részecske / anti-részecske párokkal a tér alapvető felépítésében. Olyan csodálatosnak hangzik, mintha az anyag és az energia a semmiből merülne fel, de valójában nem ez történik.

Amint azt már kitalálhatta, ha egy olyan univerzumban él, ahol a dolgok nem hajlamosak spontán módon felrobbanni 100% -kal hatékonyan egy gamma-sugarak vakító vakujával, ezek a kvantumhatások makroszintű szempontból elhanyagolhatók. Ennek azért kell lennie, mert ezek a kvantumstabilitások kiegyensúlyozzák egymást, és így az univerzum nem kap nettó energia- vagy tömegnyereséget. Kivéve, ha életciklusukat egy fekete lyuk vagy elég erős elektromágneses mező zavarja.

Az a gondolat, hogy ha egy elég nagy teret generál a kézműves körül, ezek a kvantumingadozások üreget hoznának létre az űrben, amely az említett vízi járművet és annak használóit tartalmazza. A mező alakjának a gyűrű alakú kondenzátorok oszcillációinak megváltoztatásával történő manipulálásával megváltoztatja az üreg alakját, a kívánt irányba mozgatva. És itt rejlik a fogás. A White, az Obousy és a Cleaver által bemutatott fogalmak alapvetően ugyanazok. Csak nem értenek egyet a hatás erősségével, de ez a nézeteltérés meglehetősen alapvető fizikát érint.

A baj a White lánchajtóműjének kialakításával

Harold White manipuláló láncmezők (NASA)

White azt mondja, hogy az a műszer, amelyet létrehozott egy nagyon pontos lézerrel a deformáció észlelésére, azt mutatja, hogy a hatás sokkal nagyobb, mint gondolnánk. Sok tudósító szerint azonban a kiadott információ nem elegendő ahhoz, hogy megismételje kísérleteit, és felveti néhány piros zászlót arról, hogy lézerei megfelelőek-e a feladathoz. Mint már említettük, mivel nem egy olyan világegyetemben élünk, ahol minden alkalommal véletlenszerű robbanások történnek, a Casimir-effektusnak meglehetősen szigorú korlátokkal kell rendelkeznie.

Ha ténylegesen 39 nagyságrenddel csökkenthetjük az energiamennyiséget ahhoz, hogy felhasználhassuk a láncfonalak mozgásához, akkor a fizikával kapcsolatban nagyon sürgetõ és alapvetõ kérdések merülnek fel, amelyeket fel kell vetni. És ha összezavarod a virtuális részecskék egyensúlyával, nagyon furcsa dolgok történnek olyan egzotikus kifejezésekkel, mint például az „információs paradoxon” és a „összefonódás monogómiája”, ami egy olyan különleges sugárzási formát eredményez, amelyet a láncbuborék hoz létre, és amely hatással van annak lakóira, nagyon hasonló ahhoz, amire gondolunk, hogy a fekete lyuk eseményhorizontja körül kell történnie.

Lehetséges, hogy a buborékot létrehozó elektromágneses mezőkkel kihasználva olyan visszacsatoló hurkot képezzen, amelynek segítségével a lánchajó fel tudja venni erejét, miközben felgyorsul, de egy bizonyos ponton ez a sugárzás elfojtana minden olyan kísérletet, amely azt tartalmazza, és elégetik. bármi a láncbuborékban. Tehát még a legjobb esetben is egy lánchajtómű használata valójában óriási energiák és erők meglehetősen finom kiegyensúlyozó műveletét foglalja magában, amire White még nem reagál. De ne felejtsd el, hogy még messze van.

A fizikusok nyitottak a Casimir-hatás határainak tesztelésére, de látniuk kell a konkrét eredményeket, amelyeket egy nagy hatással bíró, recenzált folyóiratban közzétesznek és önállóan reprodukálnak. A Lucky for White számára, ha képes ilyen eredményeket mutatni, a legjobb kiadványok versenyeznének a papírért, és tucatnyi nemzetközi csapat szívesen elkezdi megismételni kísérleteit. Csábító elutasítani merész állításait és az optimális prognózisát, mint figyelmet kereső rakománykultúra tudományát, de figyelembe véve, hogy mit akar tenni, szerszám lenne önmagunk számára, ha nem adunk neki valódi lövést.

De még ha hiányzik is, a fontos elvitel az, hogy valóban megértjük, hogyan kell a helyet és az időt láncolni az energia előállításához és végül az univerzum átlépéséhez. Mindössze két évtized alatt azt gondoltuk, hogy akár lehetetlen, akár több ezer éves kutatás megköveteli akár egy előzetes terv elkészítését is, és a nullázáshoz azt a jelenséget használjuk fel, amelyet felhasználhatunk egy láncmeghajtó meghajtására, és hogyan lehet ezt a legjobban előállítani. Noha ez semmiképpen sem garantálja, hogy a belátható jövőben megkapjuk a láncfonatokat, vagy ha valaha is teljesen reálisak leszünk, ezt bátorító haladásnak kell tekintenünk.

És egy olyan időben, amikor úgy tűnik, hogy túlságosan sok kulcsfontosságú fronton húzódnak vissza, fontos megpróbálnunk megállni, és rámutatni arra a tényre, hogy a tudomány továbbra is halad előre és merész ötleteket hajt végre, még azokkal is, amelyek valódi, becsületes a jósághoz lánchajtás. Mi, emberek, találékony csoportunk vagyunk, kétszer annyira, hogy amikor valóban eltökéltek vagyunk valami megvalósítása iránt, és még akkor is, ha kudarcot vallunk, elegendő megtanulást vagyunk ahhoz, hogy vagy sikerezzünk a jövőben, vagy új módszert találjunk arra, hogy odajuthassunk, ahol szeretnénk. Nagy hiba lenne, ha kizárnánk a vetülékhajtásokat, csak azért, mert ezek nagyon bonyolult fizikát foglalnak magukban.

Ne felejtsen el, és iratkozzon fel napi tájékoztatóinkra, ha követ minket a Rantt-on

Kövess minket a Twitteren: @RanttNews

Csatlakozzon hozzánk a Facebookon: / RanttNews

Írj velünk: Legyen hallható