Sunku gyventi reliatyvistinėje visatoje, kur net artimiausios žvaigždės yra taip toli, o šviesos greitis yra absoliutus. Tad nenuostabu, kodėl mokslinės fantastikos franšizės įprastu būdu naudoja FTL (greitesnį nei šviesą). Paspauskite mygtuką, paspauskite pedalą, ir ta išgalvota pavaros sistema, kurios veikimo niekas negali paaiškinti, erdvės metu mus nusiųs į kitą vietą.
Tačiau pastaraisiais metais mokslo bendruomenė suprantamai jaudinasi ir skeptiškai vertina teiginius, kad tam tikra koncepcija - „Alcubierre Warp Drive“ - iš tikrųjų gali būti įgyvendinama. Tai buvo šių metų Amerikos aeronautikos ir astronautikos varymo ir energetikos forumo, vykusio rugpjūčio 19–22 dienomis, Indianapolyje, tema.
Šį pristatymą vedė Josephas Agnewas - inžinierius ir mokslo asistentas iš Alabamos universiteto Huntsvilio varomosios jėgos tyrimų centre (KLR). Dalyvaudamas sesijoje, pavadintoje „Branduolinio ir proveržio jėgos ateitis“, Agnew pasidalino atlikto tyrimo pavadinimu „Metmenų teorijos ir technologijos tyrimas siekiant nustatyti šiuolaikinę būklę ir įgyvendinamumą“.
Kaip Agnew paaiškino supakuotam namui, metmenų varomosios sistemos teorija yra gana paprasta. Iš pradžių 1994 m. Pasiūlė meksikiečių fizikas Miguelis Alcubierre'as, šią FTL sistemos idėją žmogus vertina kaip labai teorinį (bet galbūt pagrįstą) Einšteino lauko lygčių sprendimą, apibūdinantį, kaip sąveikauja erdvė, laikas ir energija mūsų Visatoje.
Nepriklausomai tariant, „Alcubierre Drive“ pasiekia FTL kelionę tempdamas erdvės laiko audinį bangoje, priversdamas priešais esančią erdvę susitraukti, o erdvė už jos plečiasi. Teoriškai šios bangos viduje esantis erdvėlaivis galėtų važiuoti šiuo „metmenų burbulu“ ir pasiekti didesnį nei šviesos greičio greitį. Tai vadinama „Alcubierre metrika“.
Interpretuotas bendrojo reliatyvumo kontekste, šio metmenų burbulo vidus sudarytų inercinį atskaitos rėmą viskam, kas yra jo viduje. Be to, tokie burbuliukai gali atsirasti anksčiau lygiame erdvės laiko regione ir viršyti šviesos greitį. Kadangi laivas nejuda erdvės metu (o pats juda erdvės metu), įprastiniai reliatyvistiniai efektai (pvz., Laiko išsiplėtimas) netaikomi.
Trumpai tariant, Alcubierre metrika leidžia važiuoti FTL nepažeidžiant reliatyvumo įstatymų įprastine prasme. Kaip elektroniniu paštu „Agnew“ pasakojo „Space Magazine“, šią idėją jis įkvėpė jau vidurinėje mokykloje ir nuo to laiko ją įgyvendina:
„Aš labiau įsitraukiau į matematiką ir gamtos mokslus, todėl ėmiau domėtis mokslinė fantastika ir pažangiausiomis teorijomis labiau techniniu mastu. Pradėjau žiūrėti „Star Trek“, „Original“ serijas ir „The Next Generation“ ir pastebėjau, kaip jie numatė ar įkvėpė išrasti mobiliuosius telefonus, planšetinius kompiuterius ir kitus patogumus. Galvojau apie kai kurias kitas technologijas, tokias kaip fotonų torpedos, fazeriai ir metmenų pavara, ir bandžiau ištirti, ką apie tai turėjo pasakyti „žvaigždžių treko mokslas“ ir „realaus pasaulio mokslo ekvivalentas“. Tuomet aplenkiau Miguelio Alcubierre'o originalą ir po kurio laiko jį apžvelgdamas pradėjau ieškoti kitų raktinių žodžių ir dokumentų bei gilintis į teoriją. “
Nors ši koncepcija buvo atmesta dėl visiškai teorinės ir labai spekuliatyvios, pastaraisiais metais ji įgavo naują gyvybę. Už tai didžiąja dalimi reikia sumokėti dr. Haroldui „Sonny“ White'ui, NASA Johnsono kosmoso centro pažangios varomosios jėgos fizikos laboratorijos (dar žinomos kaip „Eagleworks Laboratory“) vadovaujančiam Pažangiosios varomosios jėgos komandai.
2011 m. Vykusiame 100 metų „Starship“ simpoziume dr. White pasidalino atnaujintais „Alcubierre Metric“ skaičiavimais, kurie buvo pristatyti pranešimu pavadinimu „Metmenų lauko mechanika 101“ (ir to paties pavadinimo tyrimas). Pasak daktaro White'o, Alcubierre'o teorija buvo pagrįsta, tačiau ją reikėjo rimtų išbandymų ir patobulinimų. Nuo tada jis ir jo kolegos daro tuos pačius dalykus per „Eagleworks Lab“.
Panašiai, Agnew didžiąją savo akademinės karjeros dalį praleido tyrinėdamas metmenų mechanikos teoriją ir mechaniką. Jasonas Cassibry - mechaninės ir kosminės aviacijos inžinerijos docentas ir UAH varomųjų tyrimų centro fakulteto narys - globojo. Agnew darbas baigėsi tyrimu, kuriame nagrinėjamos pagrindinės metmenų mechanikos tyrimų kliūtys ir galimybės.
Kaip teigė Agnew, vienas didžiausių yra tai, kad „metmenų pavaros“ sąvoka vis dar nėra vertinama labai rimtai mokslo sluoksniuose:
“Mano patirtis rodo, kad metmeninio disko paminėjimas dažniausiai sukelia pokalbį užkulisiuose, nes jis yra toks teorinis ir teisingas iš mokslinės fantastikos. Tiesą sakant, dažnai tai atliekama su neigiančiomis pastabomis ir naudojama kaip visiškai suprantamo pavyzdžio pavyzdys. Aš žinau, kad mano atveju, aš iš pradžių tai buvau suskirstęs į tą pačią kategoriją, kaip ir tipiškos superluminalinės sąvokos, nes akivaizdu, kad jos visos pažeidžia prielaidą „šviesos greitis yra didžiausias greitis“. Tik atidžiau įsigilinęs į teoriją supratau, kad ji neturi šių problemų. Manau, kad bus / bus daug daugiau susidomėjimo, kai žmonės pasiners į padarytą pažangą. Istoriškai teorinis idėjos pobūdis taip pat yra atgrasantis, nes daug sunkiau pastebėti didelę pažangą, kai žiūrite į lygtis, o ne į kiekybinius rezultatus.“
Nors laukas dar tik pradinėje stadijoje, pastaruoju metu buvo nemažai pokyčių, kurie padėjo. Pavyzdžiui, 2016 m. LIGO mokslininkų atradimas natūraliai atsirandančioms gravitacinėms bangoms (GWS), kurios patvirtino Einsteino prieš šimtmetį padarytą prognozę ir įrodo, kad metmenų pavaros pagrindas egzistuoja gamtoje. Kaip nurodė Agnew, tai turbūt pats reikšmingiausias, bet ne vienintelis įvykis:
“Maždaug per pastaruosius 5–10 metų padaryta didžiulė pažanga numatant numatomą paskatos poveikį, nustatant, kaip jis gali būti įgyvendintas, sustiprintos pagrindinės prielaidos ir sąvokos, ir mano asmeninis mėgstamiausias , teorijos tikrinimo laboratorijoje būdai.
„LIGO atradimas po kelerių metų, mano manymu, buvo didelis mokslo mokslo šuolis į priekį, nes eksperimentiniu būdu įrodyta, kad erdvėlaikis gali„ deformuotis “ir pasilenkti esant didžiuliams gravitaciniams laukams, o tai plinta visame pasaulyje. visata tokiu būdu, kurį galime išmatuoti. Anksčiau buvo supratimas, kad tai greičiausiai įvyko Einšteino dėka, bet dabar mes tikrai žinome “.
Pasak Agnew, sistema remiasi erdvės laiko plėtimu ir glaudinimu, šis atradimas parodė, kad kai kurie iš šių padarinių pasireiškia natūraliai. „Dabar, kai mes žinome, kad poveikis yra tikras, kitas, mano galvoje, klausimas yra:„ Kaip mes galime tai išstudijuoti ir ar mes patys galime jį sukurti laboratorijoje? ““ - pridūrė jis. „Akivaizdu, kad kažkas panašaus būtų didžiulė laiko ir išteklių investicija, tačiau būtų didžiulė nauda.“
Žinoma, prieš metant eksperimentinius tyrimus, „Warp Drive“ koncepcijai reikia papildomos paramos ir daugybės patobulinimų. Tai apima pažangą teorinės sistemos srityje ir technologinę pažangą. Jei šios problemos bus traktuojamos kaip „įkandimo dydžio“ problemos, o ne vienas didžiulis iššūkis, sakė Agnew, tada tikrai bus padaryta pažanga:
„Iš esmės tai, kas reikalinga metmeninei pavarai, yra būdas išplėsti ir susitarti dėl erdvės laiko savo noru ir vietiniu būdu, pavyzdžiui, aplink mažą daiktą ar laivą. Mes tikrai žinome, kad labai didelis energijos tankis, pavyzdžiui, EM laukų ar masės pavidalu, erdvės metu gali sukelti kreivumą. Atliekant dabartinę problemos analizę, tai padaryti reikia milžiniškų sumų. “
„Techninės sritys turėtų būti kiek įmanoma patobulintos, kad būtų patobulinta įranga ir procesai, kad šis didelis energijos tankis būtų patikimesnis. Aš tikiu, kad yra tikimybė, kad efektas gali būti dubliuotas laboratorijos mastu. Tai leis daug giliau suprasti, kaip veikia gravitacija, ir gali atverti duris kai kurioms dar neatrastoms teorijoms ar spragoms. Manau, apibendrinant, didžiausia kliūtis yra energija, o kartu su ja ateina technologinės kliūtys, reikalingos didesni EM laukai, jautresnė įranga ir kt.“
Didžiulis teigiamos ir neigiamos energijos kiekis, reikalingas metmenų burbului sukurti, išlieka didžiausias iššūkis, susijęs su Alcubierre'o idėja. Šiuo metu mokslininkai mano, kad vienintelis būdas išlaikyti neigiamą energijos tankį, reikalingą burbului sukurti, yra egzotiškos medžiagos. Mokslininkai taip pat apskaičiavo, kad bendras energijos poreikis būtų lygus Jupiterio masei.
Tačiau tai rodo reikšmingą kritimą, palyginti su ankstesniais energijos vertinimais, kurie teigė, kad energijos masė bus lygi visai Visatai. Nepaisant to, Jupiterio egzotinių medžiagų kiekis vis dar yra nepaprastai didelis. Šiuo atžvilgiu dar reikia padaryti didelę pažangą, kad energijos poreikiai būtų sumažinami iki realistiškesnių.
Vienintelis numatomas būdas tai padaryti yra tolesnė kvantinės fizikos, kvantinės mechanikos ir metamaterialų pažanga, sako Agnew. Kalbant apie techninę dalykų pusę, reikės dar labiau paspartinti superlaidininkų, interferometrų ir magnetinių generatorių kūrimą. Ir, be abejo, yra finansavimo klausimas, kuris visada yra iššūkis, kai kalbama apie koncepcijas, kurios laikomos „ten esančiomis“.
Bet, kaip teigia Agnew, tai nėra neįveikiamas iššūkis. Atsižvelgiant į iki šiol padarytą pažangą, yra
“Iki šiol teorija patvirtino, kad ją verta tęsti, ir dabar lengviau nei anksčiau pateikti įrodymus, kad ji yra teisėta. Kalbant apie išteklių paskirstymo pagrindimą, nėra sunku pastebėti, kad galimybė tyrinėti už Saulės sistemos ribų, netgi už mūsų galaktikos ribų, būtų didžiulis žmonijos šuolis. Be abejo, būtų naudingas technologijų augimas, atsirandantis dėl mokslinių tyrimų ribų. “
Kaip ir avionika, branduoliniai tyrimai, kosmoso tyrinėjimai, elektriniai automobiliai ir daugkartinio naudojimo raketų stiprintuvai, atrodo, kad „Alcubierre Warp Drive“ yra viena iš tų koncepcijų, kuri turės kovoti su savo keliu į kalną. Bet jei šie kiti istoriniai atvejai yra kokie nors požymiai, tai gali praeiti negrįžimo taškas ir staiga pasirodyti visiškai įmanoma!
Ir atsižvelgiant į mūsų didėjantį susirūpinimą egzoplanetomis (dar viena sprogstančia astronomijos sritimi), netrūksta žmonių, kurie tikisi išsiųsti misijas į netoliese esančias žvaigždes ieškoti potencialiai tinkamų gyventi planetų. Ir kaip neabejotinai parodo minėti pavyzdžiai, kartais viskas, ko reikia, kad kamuolys riedėtų, yra geras postūmis ...
Viršutinis vaizdas - „„IXS Starship“. Kreditas ir ©: Markas Rademakeris (2016 m.)
