"Gospod Sulu, nastavite smer, hitrost osnove je dve", - te besede so morda znane vsem ljubiteljem znanstvene fantastike. Pripadajo Jamesu Kirku, kapetanu zvezdnega podjetja iz legendarne serije Star Trek. Glede na zaplet se junaki gibljejo po Galaksiji stokrat hitreje kot svetloba zahvaljujoč warp pogonu, ki upogiba okolico.
V daljnih 60. letih prejšnjega stoletja, ko je bila serija izšla na zaslone, so jo dojemali kot nemogočo fantazijo. Toda danes mnogi znanstveniki in inženirji resno govorijo o možnosti ustvarjanja takega motorja, poleg tega pa že obstajajo konkretni predlogi.
Omejitev hitrosti vesolja
Naš osončje se nahaja na precej tankem delu Mlečne poti, z nizko gostoto zvezdnih grozdov. Najbližji zvezdni sistem, Alpha Centauri, je od sonca oddaljen 4,36 svetlobnih let. Na sodobnih raketah, ki bi razvijale hitrost 10-15 kilometrov na sekundo, bi morali astronavti do njega leteti več kot 70.000 let!
In to kljub dejstvu, da je skupni premer naše Galaksije 100.000 svetlobnih let. Če po standardih vesolja ne moremo premagati niti tako nepomembne razdalje, potem se ne bi smeli niti mucati glede kolonizacije in raziskovanja globokega vesolja.
Na poti do zvezd je še ena, resnejša ovira. Odraža se v Einsteinovi teoriji relativnosti. Preden se je teorija pojavila leta 1905, je Newtonova nebesna mehanika kraljevala vrhunsko v fiziki. Po njej je bila hitrost svetlobe odvisna od hitrosti gibanja opazovalca. Se pravi, če bi vam uspelo dohiteti svetlobo in se premakniti z njo, bi se za vas preprosto ustavilo. Kasneje je Maxwell tej teoriji dal matematične temelje.
Medtem ko je bil še študent, Albert Einstein ni mogel sprejeti tega postulata - menil je, da je nekje prišlo do napake. Na koncu je našel odgovor na vprašanje, ki ga je mučilo. Dokazal je, da je hitrost svetlobe konstantna in nikakor ni odvisna od zunanjega opazovalca.
Promocijski video:
Izkazalo se je, da je s svetlobo nemogoče dohiteti. Ne glede na to, kako hitro se premikate, bo luč še naprej. Einsteinova znana formula E = ms², kjer je energija telesa enaka njegovi masi, pomnoženi s hitrostjo kvadratka svetlobe, dobesedno glasi naslednje: za pospešitev predmeta do svetlobne hitrosti je potrebna neskončna količina energije, kar pomeni, da mora imeti predmet neskončno maso. Pravzaprav bo raketa, ki želi pospešiti do svetlobne hitrosti, tehtala toliko kot celotno vesolje!
Seveda je v resničnem življenju to povsem nemogoče, svetlobna hitrost je neke vrste univerzalni inšpektor DPS, ki je enkrat za vselej določil omejitev hitrosti.
Zdi se, da s tem končajo sanje človeštva o letenju na oddaljene zvezde. Toda deset let po objavi posebne teorije relativnosti se je pojavila splošna relativnost, kjer so podani obsežnejši komentarji in dodatki.
V splošni relativnosti je Einstein združil prostor in čas. Pred tem so veljali za različne fizične koncepte. Za boljšo ponazoritev je primerjal prostor-čas s platnom. Pod določenimi pogoji se lahko to platno premika veliko hitreje kot svetloba. Vendar to ni dalo odgovora na glavno vprašanje: kako navsezadnje prehiteti svetlobo?
Skoraj 70 let so mnogi raziskovalci zmedeni nad to skrivnostjo. In nekega lepega dne je en mlad znanstvenik vklopil televizor in preklopil kanale, naletel na fantastično serijo. Med gledanjem ga je kar naenkrat zasijalo in spoznal je, kako razviti superluminalno hitrost, ne da bi kršil zakone fizike. Ime tega znanstvenika je Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Nato je Alcubierre leta 1994 na univerzi v Cardiffu (Wales, Velika Britanija) študiral teorijo relativnosti. Na TV je videl serijo "Zvezdne poti". Znanstvenik je opozoril na dejstvo, da junaki za premikanje po vesolju uporabljajo motor za deformacijo vesolja ali warp pogon.
Tako kot ga je nekoč jabolko, ki je padlo Newtonovi glavi, navdihnilo, da je ustvaril nebesno mehaniko, tako je tudi televizijska oddaja Miguela navdihnila, da je lahko rodil teorijo, ki bo morda enkrat za vselej odpravila hitro »diskriminacijo« Vesolja.
Alcubierre se je lotil izračuna in kmalu objavil rezultate. Za osnovo je vzel splošno teorijo relativnosti, ki pravi, da če nanesete določeno količino energije ali mase, lahko naredite, da se prostor premika hitreje kot svetloba.
Če želite to narediti, morate okoli ladje izdelati poseben mehurček ali deformacijsko polje. To osnovno polje bo skrčilo prostor pred ladjo in se širilo zadaj. Izkaže se, da se ladja pravzaprav nikamor ne premika, sam prostor se upogne in potisne ladjo v dani smeri.
Čas in prostor znotraj mehurčka nista podvržena deformacijam in izkrivljanjem. Zato ladijska posadka ne doživlja dodatnih preobremenitev in zdi se, kot da se ni nič spremenilo. V tem primeru ne bodo leteli v vesolje ne samo astronavti, ki so opravili posebno medicinsko selekcijo in usposabljanje, temveč tudi navadni ljudje.
Če bi bili med mostom ladje na mostu ladje in bi gledali prostor okoli sebe, bi se zvezde spremenile v dolge poteze. Toda če pogledate nazaj, ne boste videli ničesar razen nepropustne teme, saj vas svetloba ne more dohiteti.
Alcubierre je izračunal, da bi warp pogon omogočil doseganje hitrosti 10-krat hitreje od svetlobe, vendar po njegovem mnenju nič ne preprečuje povečanja moči motorja in pospeška do višjih hitrosti.
Toda ob seznanitvi s teorijo Alcubierre je Sergej Krasnikov iz Glavnega astronomskega observatorija v Pulkovu razkril eno značilnost. Dejstvo je, da pilot ne bo mogel samovoljno spreminjati poti plovila. To je, če na primer letete z Zemlje na Sirius in se nenadoma spomnite, da železa doma niste izklopili, potem se ne boste mogli vrniti. Najprej boste morali leteti do cilja in se nato vrniti nazaj.
Poleg tega pa tudi z nikomer ne boste mogli vzpostaviti stika, ker osnovo polje popolnoma izolira ladjo od zunanjega sveta in blokira morebitne signale. Zato je Krasnikov potovanje na takšni ladji primerjal s potovanjem v podzemni železnici. Poimenoval ga je "podzemna železnica FTL".
Vendar to ni glavna težava. Samo deformacijsko polje mora imeti negativen naboj. Za njegovo ustvarjanje je potrebna negativna energija, o njenem obstoju se razpravlja že vrsto let.
Kaj ne more biti
Če je gravitacija energija privlačnosti, mora imeti negativna energija nasprotne lastnosti in odbijati tuje predmete od sebe. Kako pa dobite takšno energijo?
Leta 1933 je nizozemski fizik Hendrik Casimir predlagal, da če vzamete dve enaki kovinski plošči in jih postavite popolnoma vzporedno drug na drugega na najmanjšo možno razdaljo, se bodo začeli privlačiti. Kot da jih nevidna sila potiska drug proti drugemu.
Po kvantni mehaniki vakuum ni absolutno prazno mesto, v njem se nenehno pojavljajo pari snovi in delcev antimaterije, ki se takoj trčijo in uničijo. Ta postopek traja dobesedno milijarde sekunde. Ko se trčijo, se sprosti mikroskopska količina energije, ki v "praznem" vakuumu ustvari necero skupni tlak.
Pomembno je, da se plošče čim bolj približajo, potem bo prostornina delcev zunaj močno presegla njihovo število v reži med ploščami. Posledično bo tlak od zunaj stisnil plošče, njihova energija pa bo postala manj kot nič, torej negativna. Leta 1948 je poskusu uspelo izmeriti negativno energijo. V zgodovino se je vpisal pod imenom "Casimir efekt".
Leta 1996 je po 15 letih eksperimentiranja in raziskav Steve Lamoreau iz Nacionalnega laboratorija v Los Alamosu skupaj z Umarjem Mohidinom in Anushri Roy iz kalifornijske univerze v Riversideju uspel natančno izmeriti Casimirjev učinek. Bil je enak naboju eritrocita - rdečih krvnih celic.
Žal, to je preprosto monstruozno majhno, da ustvarite deformacijsko polje, potrebnih je več milijard krat več. Dokler ne bo mogoče ustvariti negativne energije v industrijskem obsegu, bo osnoven pogon ostal na papirju.
Skozi stisko do zvezd
Kljub vsem težavam pri ustvarjanju je warp pogon najverjetnejši kandidat za prvi medzvezdni let. Nadomestni projekti, kot sta sončno jadro ali termonuklearni motor, lahko dosežejo le subluminalne hitrosti, medtem ko so na primer črvotočne luknje ali zvezdna vrata preveč zapletene in trajajo tisoče let.
Danes NASA najbolj aktivno razvija prototip warp pogona, katerega strokovnjaki so prepričani, da je to bolj tehnični problem kot teoretični. In ekipa inženirjev to že počne v Johnson Space Center, kjer je bil nekoč pripravljen prvi posadki na Luno.
Po mnenju številnih strokovnjakov se bodo najverjetneje prvi vzorci vesoljske tehnologije za deformacijo pojavili najpozneje čez 100 let, ob upoštevanju stalnega financiranja.
Recite, fantastično? Morda pa se je vredno spomniti, da je ugledni angleški fizik William Thomson nekaj let, preden sta brata Wright vzela letalo v zrak, dejal, da nič težjega od zraka ne more leteti. In 60 let kasneje se je prvi kozmonavt Zemlje nasmehnil in rekel: "Pojdimo!.."
Adilet URAIMOV