Ir grūti dzīvot relativistiskajā Visumā, kur pat tuvākās zvaigznes atrodas tik tālu un gaismas ātrums ir absolūts. Tad nav brīnums, kāpēc zinātniskās fantastikas franšīzes kā grafikas ierīci parasti izmanto FTL (Faster-than-Light). Nospiediet pogu, nospiediet pedāli, un šī iedomātā piedziņas sistēma, kuras darbību neviens nevar izskaidrot, mūs telpā laika laikā nosūtīs uz citu vietu.
Tomēr pēdējos gados zinātniskā sabiedrība ir saprotama un skeptiska par apgalvojumiem, ka konkrēta koncepcija - Alcubierre velku piedziņa - tiešām varētu būt īstenojama. Par to tika runāts šī gada Amerikas Aeronautikas un astronautikas vilces un enerģijas forumā, kas notika no 19. līdz 22. augustam Indianapolisā.
Šo prezentāciju vadīja Džozefs Agņevs - bakalaura inženieris un pētniecības asistents no Alabamas universitātes Hantsvilas vilces pētniecības centrā (ĶTR). Kā daļu no sesijas ar nosaukumu “Kodolieroču un izrāvienu vilces nākotne” Agvene dalījās ar pētījumu, ko viņš vadīja ar “Warp teorijas un tehnoloģijas pārbaudi, lai noteiktu tehnikas stāvokli un iespējamību”.
Kā Agņevs paskaidroja iesaiņotai mājai, šķēru piedziņas sistēmas teorija ir samērā vienkārša. Sākotnēji meksikāņu fiziķis Migels Alkubjērs ierosināja 1994. gadā, šo FTL sistēmas koncepciju cilvēks uztver kā ļoti teorētisku (bet, iespējams, derīgu) risinājumu Einšteina lauka vienādojumos, kas apraksta, kā mijiedarbojas telpa, laiks un enerģija mūsu Visumā.
Nespeciālisti runājot, Alcubierre Drive sasniedz FTL pārvietošanos, izstiepjot telpas laika laika audumu viļņā, liekot priekšā esošajai telpai samazināties, kamēr telpa aiz tā paplašinās. Teorētiski kosmosa kuģis, kas atrodas šī viļņa iekšienē, spētu pārvietoties pa šo “šķēru burbuli” un sasniegt ātrumus, kas pārsniedz gaismas ātrumu. Tas ir tas, kas ir pazīstams kā “Alcubierre metrika”.
Interpretējot vispārējās relativitātes kontekstā, šī šķēru burbuļa iekšpuse veido inerciālu atskaites rāmi visam, kas atrodas tā iekšpusē. Tādi paši burbuļi var parādīties iepriekš līdzenā kosmosa laika reģionā un pārsniegt gaismas ātrumu. Tā kā kuģis nepārvietojas telpā-laikā (bet pats pārvietojas telpā-laikā), parastie relativistiskie efekti (piemēram, laika dilatācija) nebūtu piemērojami.
Īsāk sakot, Alcubierre metrika ļauj ceļot FTL, nepārkāpjot relativitātes likumus tradicionālajā izpratnē. Kā Agnew pa e-pastu pavēstīja Space Magazine, viņš jau kopš vidusskolas iedvesmoja šo koncepciju un kopš tā laika to turpina:
“Es vairāk iedziļinājos matemātikā un dabaszinātnēs, kā rezultātā es sāku interesēties par zinātnisko fantastiku un progresīvām teorijām tehniskākā mērogā. Es sāku skatīties Star Trek, Original sērijas un The Next Generation, un pamanīju, kā viņi bija paredzējuši vai iedvesmojuši mobilo tālruņu, planšetdatoru un citu ērtības izgudrošanu. Es domāju par dažām citām tehnoloģijām, piemēram, fotonu torpēdām, fāzēm un velku piedziņu, un mēģināju izpētīt gan to, kas par to bija jāsaka “zvaigžņu pārgājienu zinātnei” un “reālās pasaules zinātnes ekvivalentam”. Pēc tam es paklupa Migela Alkubjēra oriģinālajos rakstos un pēc kāda laika to sagremoja, es sāku ķerties pie citiem atslēgvārdiem un dokumentiem un iedziļināties teorijā. ”
Kaut arī šī koncepcija kopumā tika noraidīta, jo tā bija pilnībā teorētiska un ļoti spekulatīva, pēdējos gados tai ir radusies jauna dzīve. Pateicība par to lielākoties tiek piešķirta dr. Haroldam “Sonny” White, progresīvās vilces vienības vadītājam NASA Džonsona kosmosa centra uzlabotajā vilces fizikas laboratorijā (aka. “Eagleworks Laboratory”).
100 gadu simpātijas simpozija laikā 2011. gadā Dr. Vaits dalījās ar dažiem atjauninātiem Alcubierre metrikas aprēķiniem, par kuriem bija paredzēta prezentācija ar nosaukumu “Warp Field Mechanics 101” (un tāda paša nosaukuma pētījums). Pēc Dr Vaita teiktā, Alkubjēra teorija bija pareiza, taču tai bija nepieciešama nopietna pārbaude un pilnveidošana. Kopš tā laika viņš un viņa kolēģi ir paveikuši šīs lietas caur Eagleworks Lab.
Līdzīgā veidā Agņevs lielu daļu savas akadēmiskās karjeras ir pavadījis, pētot šķēru mehānikas teoriju un mehāniku. Dr Jason Cassibry - mehāniskās un kosmiskās inženierzinātņu asociētā profesora un UAH vilces pētījumu centra fakultātes locekļa - mentorībā Agnevas darbs ir beidzies ar pētījumu, kurā apskatīti galvenie šķēršļi un iespējas, ko piedāvā šķēru mehānika.
Kā Agveins stāstīja, viens no lielākajiem ir fakts, ka “šķēru piedziņas” jēdziens zinātnes aprindās joprojām netiek uztverts ļoti nopietni:
“Pēc manas pieredzes, šķēru piedziņas pieminēšana mēdz izraisīt sarunas čīkstēšanu, jo tā ir tik teorētiska un pareiza no zinātniskās fantastikas. Patiesībā bieži tas tiek atzīts par noraidošām piezīmēm un tiek izmantots kā piemērs kaut kam pilnīgi savdabīgam, kas ir saprotams. Es zinu, ka savā gadījumā es to sākotnēji garīgi biju iedalījis tajā pašā kategorijā kā tipiski superluminālie jēdzieni, jo acīmredzot tie visi pārkāpj pieņēmumu “Gaismas ātrums ir galvenais ātrums”. Tikai rūpīgāk iedziļinoties teorijā, sapratu, ka tai nav šo problēmu. Es domāju, ka tad, kad cilvēki iedziļināsies panāktajā progresā, būs / būs daudz lielāka interese. Idejas vēsturiski teorētiskais raksturs arī pats par sevi ir iespējams atturošs, jo daudz grūtāk ir pamanīt būtisku progresu, ja kvantitatīvo rezultātu vietā aplūkojat vienādojumus.“
Lai arī lauks vēl ir sākumstadijā, nesen ir notikusi virkne notikumu, kas ir palīdzējuši. Piemēram, LIGO zinātnieku 2016. gadā atklātie dabiski gravitācijas viļņi (GWS) ir gan apstiprinājuši Einšteina pirms gadsimta veikto prognozi, gan arī pierādot, ka velku piedziņas pamats pastāv dabā. Kā norādīja Agņevs, tas, iespējams, ir visnozīmīgākais, bet ne vienīgais:
“Apmēram pēdējos 5–10 gados ir bijis daudz lielisku progresu, prognozējot paredzamās ierosmes sekas, nosakot, kā to ieviest, nostiprinot pamata pieņēmumus un koncepcijas, kā arī, mans personīgais favorīts , teorijas pārbaudes veidi laboratorijā.
“LIGO atklājums pirms dažiem gadiem, manuprāt, bija milzīgs solis uz priekšu zinātnē, jo eksperimentāli tika pierādīts, ka kosmosa laiks var“ deformēties ”un saliekties milzīgu gravitācijas lauku klātbūtnē, un tas tiek izplatīts visā pasaulē. Visumu tādā veidā, ka mēs varam izmērīt. Iepriekš bija sapratne, ka tas, iespējams, ir noticis, pateicoties Einšteinam, bet tagad mēs zinām zināmu. ”
Tā kā sistēma paļaujas uz kosmosa laika paplašināšanu un saspiešanu, sacīja Agņevs, šis atklājums parādīja, ka daži no šiem efektiem rodas dabiski. "Tagad, kad mēs zinām, ka efekts ir reāls, nākamais, manuprāt, jautājums ir:" kā mēs to pētām un vai mēs paši to varam ģenerēt laboratorijā? "" Viņš piebilda. "Acīmredzot kaut kas līdzīgs būtu milzīgs laika un resursu ieguldījums, taču tas būtu ļoti izdevīgi."
Protams, Warp Drive koncepcijai ir nepieciešams papildu atbalsts un daudzi uzlabojumi, pirms būs iespējama eksperimentāla izpēte. Tie ietver sasniegumus teorētiskā pamata jomā, kā arī tehnoloģiskos sasniegumus. Ja Agveds uzskata, ka šīs problēmas tiek uzskatītas par “koduma lieluma” problēmām viena apjomīga izaicinājuma vietā, tad noteikti tiks panākts progress:
“Būtībā velku piedziņai ir nepieciešams veids, kā paplašināt un slēgt kosmosa laiku pēc vēlēšanās un vietējā veidā, piemēram, ap nelielu priekšmetu vai kuģi. Mēs noteikti zinām, ka ļoti lieli enerģijas blīvumi, piemēram, EM lauku vai masas veidā, kosmosa laikā var izraisīt izliekumu. Tomēr, ņemot vērā pašreizējo problēmas analīzi, tas prasa milzīgas summas. ”
“No otras puses, tehniskajām zonām ir jācenšas pēc iespējas uzlabot aprīkojumu un procesu, padarot šos augstos enerģijas blīvumus ticamākus. Es uzskatu, ka pastāv iespēja, ka tad, kad efektu var dublēt laboratorijas mērogā, tas ļaus daudz dziļāk izprast gravitācijas darbību un var atvērt dažas vēl neatklātas teorijas vai nepilnības. Es domāju, ka, apkopojot, lielākais šķērslis ir enerģija, un līdz ar to nāk tehnoloģiski šķēršļi, kuriem nepieciešami lielāki EM lauki, jutīgāks aprīkojums utt.“
Milzīgais pozitīvās un negatīvās enerģijas daudzums, kas vajadzīgs, lai izveidotu šķēru burbuli, joprojām ir lielākais izaicinājums, kas saistīts ar Alkubjēra koncepciju. Pašlaik zinātnieki uzskata, ka vienīgais veids, kā uzturēt burbuļa radīšanai nepieciešamo negatīvo enerģijas blīvumu, ir eksotiskas vielas. Zinātnieki arī lēš, ka kopējā nepieciešamā enerģija būtu līdzvērtīga Jupitera masai.
Tomēr tas nozīmē ievērojamu kritumu no iepriekšējiem enerģijas aprēķiniem, kas apgalvoja, ka tam būs nepieciešama enerģijas masa, kas ir vienāda ar visu Visumu. Neskatoties uz to, Jupitera masas eksotisko vielu daudzums joprojām ir pārmērīgi liels. Šajā ziņā joprojām ir jāpanāk ievērojams progress, lai enerģijas vajadzības samazinātu līdz kaut kam reālākam.
Vienīgais paredzamais veids, kā to izdarīt, ir turpmāki sasniegumi kvantu fizikā, kvantu mehānikā un metamateriālos, saka Agņevs. Runājot par lietu tehnisko pusi, būs jāveic turpmāki panākumi supravadītāju, interferometru un magnētisko ģeneratoru izveidē. Un, protams, pastāv finansēšanas jautājums, kas vienmēr ir izaicinājums, runājot par koncepcijām, kuras tiek uzskatītas par “tur esošām”.
Bet kā apgalvo Agņevs, tas nav nepārvarams izaicinājums. Ņemot vērā līdz šim panākto progresu, ir
“Teorija līdz šim ir apstiprinājusi, ka to ir vērts turpināt, un tagad ir vieglāk nekā agrāk sniegt pierādījumus, ka tā ir likumīga. Resursu piešķiršanas attaisnojumu ziņā nav grūti saprast, vai spēja izpētīt ārpus Saules sistēmas, pat ārpus mūsu galaktikas, būtu milzīgs lēciens cilvēcei. Un tehnoloģiju izaugsme, kas rodas, ierobežojot pētniecības robežas, noteikti būtu izdevīga. ”
Tāpat kā avionika, kodolpētniecība, kosmosa izpēte, elektromobiļi un atkārtoti izmantojamie raķešu pastiprinātāji, šķiet, ka Alcubierre velku piedziņa ir paredzēta kā viena no tām koncepcijām, kurai būs jācīnās savu ceļu augšup. Bet, ja šie citi vēsturiskie gadījumi ir kādas norādes, galu galā tas var novirzīt punktu, kurā vairs neatgriezties, un pēkšņi tas šķiet pilnīgi iespējams!
Un, ņemot vērā mūsu aizvien pieaugošās rūpes par eksoplanetām (vēl vienu eksplodējošu astronomijas lauku), netrūkst cilvēku, kuri cer nosūtīt misijas uz tuvējām zvaigznēm, lai meklētu potenciāli apdzīvojamas planētas. Un kā iepriekš minētie piemēri noteikti pierāda, dažreiz viss, kas nepieciešams, lai bumba ripotu, ir labs grūdiens…
Augšējais attēls - “IXS Starship ”. Kredīts un ©: Marks Rademakers (2016)
