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

Politech

Valóban annak a küszöbén állunk, hogy a Warp Drive meghívja a sajátját?

Paradox módon, mind közelebb vagyunk távol a galaxis nagyításánál, mint gondolnád ...

A warp meghajtók ugyanannyira sci-fi klisé, mint a népszerű tudományos cikkek, amelyek azzal indulnak, hogy rámutatnak, hogy a klisé warp meghajtók miként vannak a sci-fi-ban. De annak ellenére, hogy úgy tűnik, hogy nem más, mint egy remek álszertechnikai ábrázoló eszköz, ezek meglepően hihetetlenek 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, mint például egy repülőtéri sétány használata egy távoli terminálhoz való eljutáshoz, ahelyett, hogy csak a dolgaival felkapaszkodna.

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 bármilyen 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 mozgatnak gyorsabban, mint az emberi izületek és izmok lehetővé teszik. Éppen most mozgatta a talajt a lábad alatt is, hogy halmozott lendületet adjon anélkül, hogy megsértené a természet korlátját.

A láncfrekvenciaváltók valódi technológiákká válhatnak a mai kisgyermekek életében, mivel az általunk megerősített általános és speciális relativitáselméleti ismeretek és sokkal több számítási teljesítmény révén most pillantást vetünk 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 hajtást, 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 amint Douglas Adams a Galaxis stoppoló útmutatójában tanított nekünk…

A hely nagy. Nagyon nagy. Nem fogod elhinni, milyen óriási, óriási és elképesztő módon nagy ez. Úgy értem, azt gondolhatja, hogy hosszú út vezet a kémikus 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 billiókra az élet során elérhető szintre, még akkor is, ha elérjük ezt a kozmikus sebességkorlátozást. Van egy technikai fogás ehhez, amely magában foglalja az időkiterjesztést, de ez a vita tárgyát nem képezi. 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 jelenti, hogy mekkora gravitáció húz egy tárgyat egy rendszer legnagyobb testéhez, amely esetünkben a bolygónk. A mise viszont egy tárgy ellenállása a mozgatásnak vagy megállásnak. Mint az első törvény mondja, a nyugalomban levő test nyugalomban marad, hacsak nem egy külső erő hat rá. Amit nyugalomban tartjuk, akkor tömegnek hívjuk, és ennek leküzdése megnehezíti az űrutazást.

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

Mivel minél gyorsabban mozog, annál lassabb idő folyik számodra egy megfigyelő szempontjából, annál kevesebbet tud gyorsítani, mert egy bizonyos ponton azt mondta a külső megfigyelő, 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 tömeget. 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, fontolja meg, hogy még a feltöltött szubatomi részecskék is túl nehéz lesznek, 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 legcsekélyebb specifikációt arról, hogy mi tekinthető az anyagnak olyan gyorsan, mint a fény, gyorsan mozog, próbáljunk csak elképzelni, hogy felcseréljük olyan csillagközi űrhajóját, amely olyan nagy és nehéz, mint több repülőgép-hordozó és több ezer ember a fedélzeten, hogy megfeleljen a szabad elektronok, amelyek a fekete lyukak és a szupernóvák táplálásával készültek ki.

Ennek ellenére számos nagyon valószínű eszközt gondolkodtunk el annak érdekében, hogy a hatalmas űrhajók valóban, nagyon gyorsan elinduljanak. Használhatunk kis nukleáris robbanásokat az űrhajóink, a lézerek által fokozott napvitorlák tolására, sőt vannak olyan ötletek is, amelyek tartalmazzák a zárt antianyag-robbanások használatát, hogy ezek a hajók akár a fénysebesség 50% -áig vagy 0,5 c-ig elérjék. Elméletben. A gyakorlatban azonban a technikai fogás, amelyet elidegenítettünk, játszik szerepet, és valóban problematikusvá teszi a Naprendszer körüli nagyítást, sokkal kevésbé másoknak 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 sűrűségük 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 most, hogy hordót rajta keresztül rajta végezzen, ugyanabban a sebességben, mint néhány percig. Ez többé-kevésbé tapasztalható meg a relativista űrhajónál, és annak ellenére, hogy nem legyőzhetetlen probléma, az összes lehetséges megoldáshoz olyan 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 tényleges hatótávolságát és a küldetés tervezését, és több, nagyon eltérő küldetés-architektúrát jelenthet, megnehezítve 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 csillag felé utazik, akkor végül azt szeretné, ha magának vetít meghajtókat, ha szabványosított küldetési profilot szeretne. 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 láncfonalakat 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 Csillagjegyéből (Warner Bros.)

Hogyan csinálnák? Ha elegendő energiát koncentrál a kézműves körül a megfelelő alakba, és ez az alak kritikus jelentőségű. Az első javaslat, amely felvázolja, hogy mi lenne egy láncfubble létrehozásához, az Alcubierre-meghajtó - melyet a megalkotó, 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 azt találta, hogy sokkal hatékonyabban tudják létrehozni azt a negatív energiát, amelyet a láncfrekvencia-meghajtó igényel, mint Alcubierre javaslatában. Tehát szerintük, a láncmeghajtóknak energiájukra van szükségük, hogy minden atomot elpárologtassanak az űrhajójuk térfogatának minden köbméterére, amely szaturnuszból áll, ami sokkal, sokkal jobb volt, mint egy univerzum értékű hatalom felhasználása, ugyanakkor meglehetősen alkalmatlan is.

Végül, a NASA-ban Harold White nevû fizikus úgy döntött, hogy kis léptékû kísérleteket végez lézerekkel ellenõrzött környezetben annak érdekében, hogy megtudja, milyen stabil alakzatokat tud létrehozni, ha 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 Amerika éves energiatermelésének körülbelül 69% -a, amely még mindig nagyon sok energiát jelent, de határozottan a hitelesség területén.

Sajnos van fogás. White méretű lánckerekes hajtómű gyűrű alakú kondenzátort használ, amely létrehoz egy elektromágneses teret, és elméletileg elég jelentős Casimir-effektust vált ki 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, a kvantumhatások makro skálán elhanyagolhatók. Ennek azért kell lennie, mert ezek a kvantumstabilitások kiegyensúlyozzák egymást, és így az univerzum nem kap nettó energia- vagy tömegnyereséget. Kivéve akkor, 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 lengéseinek megváltoztatásával történő megváltoztatásával megváltoztathatja 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 probléma White lánckerekes meghajtó 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 közzétett információ nem elegendő ahhoz, hogy kísérleteit megismételhessék, és néhány piros zászlót vet fel arról, hogy lézerei megfelelőek-e a feladathoz. Mint már említettük, mivel nem egy olyan világegyetemben élünk, ahol véletlenszerű robbanások történnek állandóan, 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 kiegyensúlyozását vonja maga után, amivel Whitenak még foglalkoznia kell. De ismét tartsd észben, 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 tud ilyen eredményeket mutatni, a legjobb publikációk versenyeznének a papírért, és tucatnyi nemzetközi csapat szívesen kezdi megismételni kísérleteit. Csábító elutasítani merész állításait és az optimális prognózisát figyelmet kereső rakománykultúra-tudományként, de figyelembe véve annak, amit próbál tenni, szolgaszolgálat lenne magunk számára, ha nem adunk neki valódi lövést.

De még ha hiányzik is, a fontos elvitel az, hogy elkezdjük valóban megérteni, hogyan kell a helyet és az időt elforgatni 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 nem garantálja, hogy a belátható jövőben meg fogunk haladni, vagy ha valaha 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 csoportok vagyunk, kétszer, tehát amikor valóban eltökéltek vagyunk valami megvalósítása iránt, és még akkor is, ha kudarcot vallunk, elegendő tanulást szerezünk ahhoz, hogy vagy sikerezzünk a jövőben, vagy új módszert találjunk arra, hogy odakerüljünk, ahová akarunk. 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 nekünk: Le Hallj!