Apa yang terjadi jika Anda mencapai kecepatan cahaya. Mematahkan kecepatan cahaya adalah mungkin - ilmuwan

Untuk mencapai kecepatan mendekati kecepatan cahaya, roket multi-tahap perlu melepaskan sebagian massanya saat kecepatan meningkat, seperti halnya roket Super Haas yang digambarkan di sini.

Katakanlah Anda ingin melakukan perjalanan antarbintang dan mencapai tujuan Anda secepat mungkin. Anda mungkin tidak dapat melakukannya sampai besok, tetapi jika Anda memiliki semua alat dan teknologi yang diperlukan, dan sedikit bantuan dari relativitas Einstein, apakah Anda dapat sampai di sana dalam setahun? Bagaimana dengan mendekati kecepatan cahaya? Itulah yang pembaca kami ajukan pertanyaan minggu ini:

Saya baru-baru ini membaca sebuah buku di mana penulisnya mencoba menjelaskan paradoks kembar dengan membayangkan sebuah pesawat ruang angkasa terbang dengan kecepatan 1 g selama 20 tahun dan kemudian kembali lagi. Apakah mungkin untuk mempertahankan percepatan seperti itu selama waktu seperti itu? Jika, misalnya, Anda memulai perjalanan pada hari pertama tahun baru dan terbang dengan percepatan 9,8 meter per detik per detik, maka, menurut perhitungan, Anda dapat mencapai kecepatan cahaya sebelum akhir tahun. . Bagaimana saya bisa mempercepat lebih jauh setelah itu?

Untuk melakukan perjalanan ke bintang-bintang, sangat penting untuk mempertahankan percepatan seperti itu.

Peluncuran ini pesawat luar angkasa Columbia pada tahun 1992 menunjukkan bahwa roket tidak berakselerasi secara instan - butuh waktu lama untuk berakselerasi

Roket dan sistem propulsi jet paling canggih yang diciptakan oleh umat manusia tidak cukup kuat untuk tugas seperti itu, karena mereka tidak mencapai banyak percepatan. Mereka mengesankan karena mereka mempercepat massa yang sangat besar untuk waktu yang cukup lama. Tetapi akselerasi roket seperti Saturn-5, Atlas, Falcon, dan Soyuz tidak melebihi akselerasi mobil sport mana pun: dari 1 hingga 2 g, di mana g adalah 9,8 meter per detik kuadrat. Apa perbedaan antara roket dan mobil sport? Mobil akan mencapai batasnya dalam 9 detik, dengan kecepatan sekitar 320 km/jam. Sebuah roket dapat berakselerasi dengan cara ini lebih lama - bukan detik atau menit, tetapi seperempat jam.

NASA adalah yang pertama meluncurkan roket Apollo 4 dari Cape Kennedy Space Center. Meski berakselerasi secepat mobil sport, kunci suksesnya adalah mempertahankan akselerasi itu untuk waktu yang lama.

Ini adalah bagaimana kita dapat mengatasi tarikan gravitasi bumi dan pergi ke orbit, mencapai dunia lain di tata surya kita, atau bahkan melarikan diri dari tarikan matahari. Tetapi pada titik tertentu, kami akan mencapai batas - Anda dapat berakselerasi untuk waktu yang terbatas karena pembatasan jumlah bahan bakar yang dibawa. Bahan bakar roket yang kami gunakan, sayangnya, sangat tidak efisien. Anda melihat persamaan Einstein yang terkenal, E = mc 2 , yang menjelaskan massa sebagai bentuk energi, dan energi itu dapat disimpan sebagai materi. Bahan bakar roket kami yang luar biasa sangat tidak efisien.

Uji coba pertama mesin SpaceX Raptor di awal 2016

Menggunakan reaksi kimia, bahan bakar mengubah tidak lebih dari 0,001% massanya menjadi energi, sangat membatasi kecepatan maksimum yang tersedia untuk pesawat ruang angkasa. Dan itulah mengapa dibutuhkan roket seberat 500 ton untuk meluncurkan 5 ton muatan ke orbit geostasioner. Roket nuklir akan lebih efisien, mengubah sekitar 0,5% massanya menjadi energi, tetapi hasil yang ideal adalah materi dan bahan bakar antimateri yang mencapai efisiensi 100% dalam konversi E = mc 2. Jika Anda memiliki roket dengan massa tertentu, apa pun yang terjadi, dan hanya 5% dari massa ini yang terkandung dalam antimateri (dan 5% lainnya dalam materi sekali pakai), pemusnahan dalam waktu dapat dikendalikan. Akibatnya, Anda akan mendapatkan akselerasi konstan dan stabil sebesar 1 g selama periode waktu yang jauh lebih lama daripada yang diberikan bahan bakar lain.

Ide seniman tentang sistem propulsi reaktif menggunakan antimateri. Pemusnahan materi/antimateri menghasilkan kepadatan energi fisik tertinggi dari semua zat yang diketahui

Jika Anda membutuhkan percepatan konstan, maka pemusnahan materi/antimateri, yang merupakan beberapa persen dari total massa, akan memungkinkan Anda untuk berakselerasi pada tingkat ini selama beberapa bulan berturut-turut. Dengan cara ini, Anda dapat mencapai hingga 40% dari kecepatan cahaya jika Anda menghabiskan seluruh anggaran tahunan Amerika Serikat untuk pembuatan antimateri, dan Anda mempercepat 100 kg muatan. Jika Anda perlu berakselerasi lebih lama lagi, Anda perlu menambah jumlah bahan bakar yang Anda bawa. Dan semakin Anda berakselerasi, semakin dekat Anda dengan kecepatan cahaya, semakin banyak efek relativistik yang akan Anda perhatikan.

Bagaimana kecepatan Anda meningkat dari waktu ke waktu jika Anda terus mempercepat 1 g selama beberapa hari, bulan, tahun atau dekade?

Setelah sepuluh hari terbang dengan kecepatan 1 g, Anda sudah melewati Neptunus, planet terakhir di tata surya. Dalam beberapa bulan, Anda akan mulai melihat waktu melambat dan jarak menyusut. Dalam setahun, Anda sudah mencapai 80% dari kecepatan cahaya; dalam 2 tahun Anda akan mendekati 98% dari kecepatan cahaya; Setelah 5 tahun terbang dengan percepatan 1 g, Anda akan bergerak dengan kecepatan 99,99% dari kecepatan cahaya. Dan semakin lama Anda berakselerasi, semakin dekat Anda dengan kecepatan cahaya. Tapi Anda tidak akan pernah mencapainya. Apalagi lama kelamaan akan membutuhkan tenaga yang semakin banyak.

Pada skala logaritmik, Anda dapat melihat bahwa semakin lama Anda berakselerasi, semakin dekat Anda dengan kecepatan cahaya, tetapi tidak pernah mencapainya. Bahkan setelah 10 tahun, Anda akan mendekati 99,9999999% dari kecepatan cahaya, tetapi Anda tidak akan mencapainya

Untuk percepatan sepuluh menit pertama, sejumlah energi akan dibutuhkan, dan pada akhir periode ini Anda akan bergerak dengan kecepatan 6 km / s. Dalam 10 menit lagi, Anda akan menggandakan kecepatan Anda menjadi 12 km/s, tetapi itu akan membutuhkan energi tiga kali lebih banyak. Dalam sepuluh menit berikutnya Anda akan bergerak dengan kecepatan 18 km/s, tetapi ini akan membutuhkan energi 5 kali lebih banyak daripada sepuluh menit pertama. Skema ini akan terus bekerja di masa depan. Dalam setahun, Anda sudah akan menggunakan 100.000 kali lebih banyak energi daripada di awal! Selain itu, kecepatannya akan semakin berkurang.

Panjangnya memendek dan waktu membentang. Grafik menunjukkan bagaimana pesawat ruang angkasa yang bergerak dengan percepatan 1 g selama seratus tahun dapat melakukan perjalanan ke hampir semua titik di alam semesta yang terlihat, dan kembali dari sana, selama satu kehidupan manusia. Tetapi pada saat dia kembali, waktu tambahan akan berlalu di Bumi.

Jika Anda ingin mempercepat kapal 100 kg selama setahun dengan 1 g, Anda membutuhkan 1000 kg materi dan 1000 kg antimateri. Dalam setahun, Anda akan bergerak dengan kecepatan 80% dari kecepatan cahaya, tetapi Anda tidak akan pernah melampauinya. Bahkan jika Anda memiliki jumlah energi yang tak terbatas. Akselerasi konstan membutuhkan peningkatan daya dorong yang konstan, dan semakin cepat Anda bergerak, semakin banyak energi yang terbuang untuk efek relativistik. Dan sampai kita menemukan cara untuk mengontrol deformasi ruang, kecepatan cahaya akan tetap menjadi batas tertinggi alam semesta. Segala sesuatu yang memiliki massa tidak dapat mencapainya, apalagi melampauinya. Tetapi jika Anda mulai hari ini, dalam setahun Anda akan berada di tempat yang belum pernah ada objek makroskopik sebelumnya!

25 Maret 2017

Perjalanan FTL adalah salah satu dasar dari fiksi ilmiah luar angkasa. Namun, mungkin semua orang - bahkan orang yang jauh dari fisika - tahu bahwa kecepatan maksimum yang mungkin dari pergerakan objek material atau perambatan sinyal apa pun adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Ini dilambangkan dengan huruf c dan hampir 300 ribu kilometer per detik; nilai eksak c = 299 792 458 m/s.

Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah salah satu konstanta fisika dasar. Ketidakmungkinan mencapai kecepatan melebihi c mengikuti teori relativitas khusus Einstein (SRT). Jika dimungkinkan untuk membuktikan bahwa transmisi sinyal dengan kecepatan superluminal adalah mungkin, teori relativitas akan jatuh. Sejauh ini, ini belum terjadi, meskipun banyak upaya untuk menyangkal larangan keberadaan kecepatan lebih besar dari c. Namun, studi eksperimental baru-baru ini telah mengungkapkan beberapa fenomena yang sangat menarik, yang menunjukkan bahwa di bawah kondisi yang diciptakan secara khusus adalah mungkin untuk mengamati kecepatan superluminal tanpa melanggar prinsip-prinsip teori relativitas.

Untuk memulainya, mari kita mengingat kembali aspek-aspek utama yang berkaitan dengan masalah kecepatan cahaya.

Pertama-tama: mengapa tidak mungkin (dalam kondisi normal) melebihi batas cahaya? Karena dengan demikian hukum dasar dunia kita dilanggar - hukum kausalitas, yang menurutnya akibat tidak dapat melampaui penyebabnya. Tidak ada yang pernah mengamati bahwa, misalnya, seekor beruang pertama-tama mati, dan kemudian seorang pemburu ditembak. Pada kecepatan melebihi c, urutan kejadian menjadi terbalik, pita waktu mundur. Hal ini dapat dengan mudah dilihat dari alasan sederhana berikut ini.

Mari kita asumsikan bahwa kita berada di kapal keajaiban kosmik tertentu yang bergerak lebih cepat dari cahaya. Kemudian kami secara bertahap akan mengejar cahaya yang dipancarkan oleh sumber pada titik waktu yang lebih awal dan lebih awal. Pertama, kita akan mengejar foton yang dipancarkan, katakanlah, kemarin, lalu - yang dipancarkan sehari sebelum kemarin, lalu - seminggu, sebulan, setahun yang lalu, dan seterusnya. Jika sumber cahaya adalah cermin yang memantulkan kehidupan, maka pertama-tama kita akan melihat peristiwa kemarin, lalu lusa kemarin, dan seterusnya. Kita bisa melihat, katakanlah, seorang lelaki tua yang berangsur-angsur berubah menjadi pria paruh baya, kemudian menjadi seorang pria muda, menjadi seorang pemuda, menjadi seorang anak ... Artinya, waktu akan berputar kembali, kita akan bergerak dari sekarang ke masa lalu. Sebab dan akibat kemudian akan dibalik.

Meskipun argumen ini sepenuhnya mengabaikan detail teknis dari proses pengamatan cahaya, dari sudut pandang fundamental, argumen ini dengan jelas menunjukkan bahwa pergerakan dengan kecepatan superluminal mengarah pada situasi yang tidak mungkin terjadi di dunia kita. Namun, alam telah menetapkan kondisi yang lebih ketat: gerakan tidak dapat dicapai tidak hanya pada kecepatan superluminal, tetapi juga pada kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya - Anda hanya dapat mendekatinya. Ini mengikuti dari teori relativitas bahwa dengan peningkatan kecepatan gerakan, tiga keadaan muncul: massa benda yang bergerak meningkat, ukurannya berkurang dalam arah gerakan, dan berlalunya waktu pada objek ini melambat (dari sudut pandang pengamat "beristirahat" eksternal). Pada kecepatan biasa, perubahan ini dapat diabaikan, tetapi ketika kita mendekati kecepatan cahaya, mereka menjadi lebih dan lebih terlihat, dan dalam batas - pada kecepatan yang sama dengan c - massa menjadi sangat besar, objek benar-benar kehilangan ukurannya di arah gerak dan waktu berhenti di atasnya. Oleh karena itu, tidak ada benda material yang dapat mencapai kecepatan cahaya. Hanya cahaya itu sendiri yang memiliki kecepatan seperti itu! (Dan juga partikel "menembus semua" - neutrino, yang, seperti foton, tidak dapat bergerak dengan kecepatan kurang dari c.)

Sekarang tentang kecepatan transmisi sinyal. Di sini tepat untuk menggunakan representasi cahaya dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Apa itu sinyal? Ini adalah beberapa informasi yang akan dikirimkan. Gelombang elektromagnetik yang ideal adalah sinusoidal tak hingga dengan satu frekuensi, dan tidak dapat membawa informasi apa pun, karena setiap periode sinusoidal tersebut persis mengulangi yang sebelumnya. Kecepatan gerakan fase gelombang sinusoidal - yang disebut kecepatan fase - dapat dalam medium dalam kondisi tertentu melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Tidak ada batasan di sini, karena kecepatan fase bukan kecepatan sinyal - belum ada. Untuk membuat sinyal, Anda perlu membuat semacam "tanda" pada gelombang. Tanda seperti itu dapat berupa, misalnya, perubahan pada salah satu parameter gelombang - amplitudo, frekuensi, atau fase awal. Tetapi segera setelah tanda dibuat, gelombang kehilangan sinusoidalitasnya. Itu menjadi termodulasi, terdiri dari satu set gelombang sinusoidal sederhana dengan amplitudo, frekuensi, dan fase awal yang berbeda - sekelompok gelombang. Kecepatan pergerakan tanda dalam gelombang termodulasi adalah kecepatan sinyal. Ketika merambat dalam suatu medium, kecepatan ini biasanya bertepatan dengan kecepatan kelompok yang mencirikan perambatan kelompok gelombang di atas secara keseluruhan (lihat "Ilmu Pengetahuan dan Kehidupan" No. 2, 2000). Dalam kondisi normal, kecepatan grup, dan karenanya kecepatan sinyal, kurang dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Bukan kebetulan bahwa ungkapan "dalam kondisi normal" digunakan di sini, karena dalam beberapa kasus kecepatan grup dapat melebihi c atau bahkan kehilangan artinya, tetapi kemudian tidak berlaku untuk perambatan sinyal. Dalam SRT, ditetapkan bahwa tidak mungkin mengirimkan sinyal pada kecepatan lebih besar dari c.

Kenapa gitu? Karena hambatan untuk transmisi sinyal apapun dengan kecepatan lebih besar dari c adalah hukum kausalitas yang sama. Mari kita bayangkan situasi seperti itu. Di beberapa titik A, kilatan cahaya (peristiwa 1) menyalakan perangkat yang mengirimkan sinyal radio tertentu, dan pada titik jarak jauh B, di bawah aksi sinyal radio ini, terjadi ledakan (peristiwa 2). Jelas bahwa peristiwa 1 (kilat) adalah penyebabnya, dan peristiwa 2 (ledakan) adalah efek yang terjadi lebih lambat dari penyebabnya. Tetapi jika sinyal radio merambat pada kecepatan superluminal, pengamat di dekat titik B pertama-tama akan melihat ledakan, dan hanya kemudian - kilatan cahaya yang mencapainya dengan kecepatan kilatan cahaya, penyebab ledakan. Dengan kata lain, bagi pengamat ini, peristiwa 2 akan terjadi sebelum peristiwa 1, yaitu, akibat akan mendahului sebab.

Adalah tepat untuk menekankan bahwa "larangan superluminal" dari teori relativitas hanya dikenakan pada pergerakan benda-benda material dan transmisi sinyal. Dalam banyak situasi adalah mungkin untuk bergerak dengan kecepatan berapa pun, tetapi itu akan menjadi pergerakan objek dan sinyal non-materi. Misalnya, bayangkan dua penggaris yang agak panjang terletak di bidang yang sama, salah satunya terletak secara horizontal, dan yang lainnya memotongnya dengan sudut kecil. Jika garis pertama dipindahkan ke bawah (ke arah yang ditunjukkan oleh panah) dengan kecepatan tinggi, titik persimpangan garis dapat dibuat untuk berjalan cepat secara sewenang-wenang, tetapi titik ini bukan badan material. Contoh lain: jika Anda mengambil senter (atau, katakanlah, laser yang memancarkan sinar sempit) dan dengan cepat menggambarkan busur di udara, maka kecepatan linier titik cahaya akan meningkat seiring dengan jarak dan, pada jarak yang cukup jauh, akan melebihi c. Titik cahaya akan bergerak antara titik A dan B dengan kecepatan superluminal, tetapi ini tidak akan menjadi transmisi sinyal dari A ke B, karena titik cahaya tersebut tidak membawa informasi apapun tentang titik A.

Tampaknya pertanyaan tentang kecepatan superluminal telah terjawab. Tetapi pada tahun 60-an abad kedua puluh, fisikawan teoretis mengajukan hipotesis tentang keberadaan partikel superluminal, yang disebut tachyon. Ini adalah partikel yang sangat aneh: mereka secara teoritis mungkin, tetapi untuk menghindari kontradiksi dengan teori relativitas, mereka harus diberi massa diam imajiner. Massa imajiner fisik tidak ada, itu adalah abstraksi matematis murni. Namun, ini tidak menimbulkan banyak kekhawatiran, karena tachyon tidak dapat diam - mereka ada (jika ada!) hanya pada kecepatan yang melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa, dan dalam hal ini massa tachyon ternyata nyata. Ada beberapa analogi dengan foton di sini: foton memiliki massa diam nol, tetapi itu berarti bahwa foton tidak dapat diam - cahaya tidak dapat dihentikan.

Hal yang paling sulit adalah, seperti yang diharapkan, untuk mendamaikan hipotesis tachyon dengan hukum kausalitas. Upaya yang dilakukan ke arah ini, meskipun cukup cerdik, tidak menghasilkan kesuksesan yang nyata. Tidak ada yang bisa mendaftarkan tachyon secara eksperimental. Akibatnya, minat pada tachyon sebagai partikel elementer superluminal berangsur-angsur memudar.

Namun, pada tahun 60-an, sebuah fenomena ditemukan secara eksperimental, yang pada awalnya membuat fisikawan kebingungan. Ini dijelaskan secara rinci dalam artikel oleh A. N. Oraevsky "Gelombang superluminal dalam media penguat" (UFN No. 12, 1998). Di sini kami secara singkat meringkas inti masalah, merujuk pembaca yang tertarik pada detail ke artikel tersebut.

Tak lama setelah penemuan laser - pada awal 1960-an - muncul masalah untuk mendapatkan pulsa cahaya daya tinggi yang pendek (dengan durasi urutan 1 ns = 10-9 s). Untuk melakukan ini, pulsa laser pendek dilewatkan melalui penguat kuantum optik. Denyut nadi dipecah oleh cermin pemecah sinar menjadi dua bagian. Salah satunya, lebih kuat, dikirim ke amplifier, dan yang lainnya disebarkan di udara dan berfungsi sebagai pulsa referensi, yang dengannya dimungkinkan untuk membandingkan pulsa yang melewati amplifier. Kedua pulsa diumpankan ke fotodetektor, dan sinyal keluarannya dapat diamati secara visual pada layar osiloskop. Diharapkan bahwa pulsa cahaya yang melewati amplifier akan mengalami beberapa penundaan di dalamnya dibandingkan dengan pulsa referensi, yaitu kecepatan rambat cahaya di amplifier akan lebih kecil daripada di udara. Betapa herannya para peneliti ketika mereka menemukan bahwa pulsa merambat melalui amplifier dengan kecepatan tidak hanya lebih besar daripada di udara, tetapi juga beberapa kali lebih besar dari kecepatan cahaya di ruang hampa!

Setelah pulih dari kejutan pertama, fisikawan mulai mencari alasan untuk hasil yang tidak terduga. Tidak ada yang ragu sedikit pun tentang prinsip-prinsip teori relativitas khusus, dan inilah tepatnya yang membantu menemukan penjelasan yang benar: jika prinsip-prinsip SRT dipertahankan, maka jawabannya harus dicari dalam sifat-sifat medium penguat. .

Tanpa merinci di sini, kami hanya menunjukkan bahwa analisis terperinci tentang mekanisme aksi media penguat telah sepenuhnya memperjelas situasi. Intinya adalah perubahan konsentrasi foton selama perambatan pulsa - perubahan karena perubahan gain media hingga nilai negatif selama perjalanan bagian belakang pulsa, ketika media sudah menyerap energi, karena cadangannya sendiri telah habis karena transfernya ke pulsa cahaya. Penyerapan tidak menyebabkan peningkatan, tetapi penurunan impuls, dan dengan demikian impuls diperkuat di depan dan melemah di belakangnya. Mari kita bayangkan bahwa kita mengamati denyut nadi dengan bantuan alat yang bergerak dengan kecepatan cahaya dalam medium penguat. Jika mediumnya transparan, kita akan melihat impuls yang membeku dalam imobilitas. Dalam media di mana proses yang disebutkan di atas berlangsung, penguatan tepi depan dan melemahnya tepi jejak pulsa akan tampak kepada pengamat sedemikian rupa sehingga media, seolah-olah, telah menggerakkan pulsa ke depan. . Tetapi karena perangkat (pengamat) bergerak dengan kecepatan cahaya, dan impuls menyusulnya, maka kecepatan impuls melebihi kecepatan cahaya! Efek inilah yang didaftarkan oleh para peneliti. Dan di sini sebenarnya tidak ada kontradiksi dengan teori relativitas: hanya saja proses amplifikasinya sedemikian rupa sehingga konsentrasi foton yang keluar lebih awal ternyata lebih besar daripada yang keluar belakangan. Bukan foton yang bergerak dengan kecepatan superluminal, tetapi selubung pulsa, khususnya maksimumnya, yang diamati pada osiloskop.

Jadi, sementara di media biasa selalu ada pelemahan cahaya dan penurunan kecepatannya, ditentukan oleh indeks bias, di media laser aktif, tidak hanya penguatan cahaya yang diamati, tetapi juga perambatan pulsa dengan kecepatan superluminal.

Beberapa fisikawan telah mencoba untuk membuktikan secara eksperimental keberadaan gerakan superluminal dalam efek terowongan - salah satu fenomena paling menakjubkan di dunia. mekanika kuantum. Efek ini terdiri dari fakta bahwa mikropartikel (lebih tepatnya, objek mikro yang menunjukkan sifat partikel dan sifat gelombang dalam kondisi yang berbeda) mampu menembus apa yang disebut penghalang potensial - sebuah fenomena yang sama sekali tidak mungkin. dalam mekanika klasik (di mana situasi seperti itu akan dianalogikan: bola yang dilemparkan ke dinding akan berakhir di sisi lain dinding, atau gerakan bergelombang yang diberikan oleh tali yang diikat ke dinding akan diteruskan ke tali yang diikat ke dinding di sisi lain). Inti dari efek terowongan dalam mekanika kuantum adalah sebagai berikut. Jika suatu benda mikro dengan energi tertentu dalam perjalanannya bertemu dengan suatu daerah dengan energi potensial yang melebihi energi benda mikro tersebut, maka daerah tersebut merupakan penghalang baginya, yang ketinggiannya ditentukan oleh perbedaan energi. Tapi objek mikro "bocor" melalui penghalang! Kemungkinan ini diberikan kepadanya oleh hubungan ketidakpastian Heisenberg yang terkenal, ditulis untuk energi dan waktu interaksi. Jika interaksi objek mikro dengan penghalang terjadi untuk waktu yang cukup pasti, maka energi objek mikro, sebaliknya, akan dicirikan oleh ketidakpastian, dan jika ketidakpastian ini adalah urutan ketinggian penghalang, maka yang terakhir berhenti. menjadi hambatan yang tidak dapat diatasi untuk objek mikro. Ini adalah tingkat penetrasi melalui penghalang potensial yang telah menjadi subjek penelitian oleh sejumlah fisikawan, yang percaya bahwa itu dapat melebihi c.

Pada Juni 1998, sebuah simposium internasional tentang masalah gerakan superluminal diadakan di Cologne, di mana hasil yang diperoleh di empat laboratorium - di Berkeley, Wina, Cologne, dan Florence dibahas.

Dan akhirnya, pada tahun 2000, dua eksperimen baru dilaporkan di mana efek propagasi superluminal muncul. Salah satunya dilakukan oleh Lijun Wong dan rekan kerja di sebuah lembaga penelitian di Princeton (AS). Hasilnya adalah bahwa pulsa cahaya yang memasuki ruangan yang diisi dengan uap cesium meningkatkan kecepatannya dengan faktor 300. Ternyata bagian utama dari pulsa meninggalkan dinding jauh ruangan bahkan sebelum pulsa memasuki ruangan melalui dinding depan. Situasi seperti itu tidak hanya bertentangan dengan akal sehat, tetapi, pada dasarnya, juga teori relativitas.

Laporan L. Wong memicu diskusi intens di antara fisikawan, yang sebagian besar tidak cenderung melihat dalam hasil yang diperoleh pelanggaran prinsip relativitas. Tantangannya, menurut mereka, adalah menjelaskan eksperimen ini dengan benar.

Dalam percobaan L. Wong, pulsa cahaya yang memasuki ruangan dengan uap cesium memiliki durasi sekitar 3 s. Atom cesium dapat berada dalam enam belas kemungkinan keadaan mekanika kuantum, yang disebut "sublevel magnetik hiperhalus keadaan dasar". Menggunakan pemompaan laser optik, hampir semua atom dibawa ke hanya satu dari enam belas keadaan ini, sesuai dengan suhu nol mutlak pada skala Kelvin (-273,15 ° C). Panjang ruang cesium adalah 6 sentimeter. Dalam ruang hampa, cahaya merambat 6 cm dalam 0,2 ns. Seperti yang ditunjukkan pengukuran, pulsa cahaya melewati ruang dengan sesium dalam waktu 62 ns lebih pendek daripada dalam ruang hampa. Dengan kata lain, waktu transit pulsa melalui media cesium memiliki tanda "minus"! Memang, jika kita mengurangi 62 ns dari 0,2 ns, kita mendapatkan waktu "negatif". Ini "penundaan negatif" dalam medium - lompatan waktu yang tidak dapat dipahami - sama dengan waktu di mana pulsa akan membuat 310 melewati ruangan dalam ruang hampa. Konsekuensi dari "pembalikan waktu" ini adalah impuls yang meninggalkan ruangan berhasil menjauh sejauh 19 meter sebelum impuls yang masuk mencapai dinding dekat ruangan. Bagaimana situasi yang luar biasa seperti itu dapat dijelaskan (kecuali, tentu saja, tidak ada keraguan tentang kemurnian percobaan)?

Dilihat dari diskusi yang telah berlangsung, penjelasan yang tepat belum ditemukan, tetapi tidak ada keraguan bahwa sifat dispersi yang tidak biasa dari medium berperan di sini: uap cesium, terdiri dari atom yang dieksitasi oleh sinar laser, adalah medium dengan dispersi anomali. Mari kita ingat secara singkat apa itu.

Dispersi suatu zat adalah ketergantungan fase (biasa) indeks bias n pada panjang gelombang cahaya l. Dengan dispersi normal, indeks bias meningkat dengan penurunan panjang gelombang, dan ini terjadi pada kaca, air, udara, dan semua zat lain yang transparan terhadap cahaya. Dalam zat yang sangat menyerap cahaya, arah indeks bias terbalik dengan perubahan panjang gelombang dan menjadi jauh lebih curam: dengan penurunan l (kenaikan frekuensi w), indeks bias menurun tajam dan dalam rentang panjang gelombang tertentu menjadi kurang dari satu (kecepatan fase Vf > s). Ini adalah dispersi anomali, di mana pola perambatan cahaya dalam suatu zat berubah secara radikal. Kecepatan grup Vgr menjadi lebih besar dari kecepatan fase gelombang dan dapat melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa (dan juga menjadi negatif). L. Wong menunjuk keadaan ini sebagai alasan yang mendasari kemungkinan menjelaskan hasil eksperimennya. Namun, perlu dicatat bahwa kondisi Vgr > c murni formal, karena konsep kecepatan grup diperkenalkan untuk kasus dispersi kecil (normal), untuk media transparan, ketika sekelompok gelombang hampir tidak berubah bentuknya selama perambatan. Di daerah dispersi anomali, bagaimanapun, pulsa cahaya dengan cepat berubah bentuk dan konsep kecepatan kelompok kehilangan maknanya; dalam hal ini, konsep kecepatan sinyal dan kecepatan rambat energi diperkenalkan, yang dalam media transparan bertepatan dengan kecepatan grup, sedangkan di media dengan penyerapan mereka tetap kurang dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Tapi inilah yang menarik dari eksperimen Wong: pulsa cahaya, melewati media dengan dispersi anomali, tidak berubah bentuk - ia mempertahankan bentuknya dengan tepat! Dan ini sesuai dengan asumsi bahwa impuls merambat dengan kecepatan grup. Tetapi jika demikian, maka ternyata tidak ada penyerapan dalam medium, meskipun dispersi anomali medium justru disebabkan oleh penyerapan! Wong sendiri, menyadari bahwa masih banyak yang belum jelas, percaya bahwa apa yang terjadi dalam pengaturan eksperimentalnya dapat dijelaskan dengan jelas sebagai perkiraan pertama sebagai berikut.

Sebuah pulsa cahaya terdiri dari banyak komponen dengan panjang gelombang (frekuensi) yang berbeda. Gambar menunjukkan tiga komponen ini (gelombang 1-3). Pada titik tertentu, ketiga gelombang berada dalam fase (maksimalnya bertepatan); di sini mereka, menambahkan, memperkuat satu sama lain dan membentuk dorongan. Saat gelombang merambat lebih jauh di ruang angkasa, mereka keluar dari fase dan dengan demikian "memadamkan" satu sama lain.

Pada daerah dispersi anomali (di dalam sel cesium), gelombang yang tadinya lebih pendek (gelombang 1) menjadi lebih panjang. Sebaliknya, gelombang yang tadinya terpanjang dari ketiganya (gelombang 3) menjadi yang terpendek.

Akibatnya, fase gelombang juga berubah. Ketika gelombang telah melewati sel cesium, muka gelombangnya dipulihkan. Setelah mengalami modulasi fase yang tidak biasa dalam zat dengan dispersi anomali, ketiga gelombang yang dipertimbangkan kembali menemukan diri mereka dalam fase di beberapa titik. Di sini mereka bertambah lagi dan membentuk pulsa dengan bentuk yang persis sama dengan yang memasuki medium cesium.

Biasanya di udara, dan memang dalam media transparan yang biasanya dispersif, pulsa cahaya tidak dapat secara akurat mempertahankan bentuknya ketika merambat melalui jarak jauh, yaitu, semua komponennya tidak dapat berada dalam fase pada titik jauh mana pun di sepanjang jalur propagasi. Dan dalam kondisi normal, pulsa cahaya pada titik yang begitu jauh muncul setelah beberapa waktu. Namun, karena sifat anomali dari media yang digunakan dalam percobaan, pulsa di titik jauh ternyata difase dengan cara yang sama seperti ketika memasuki media ini. Dengan demikian, pulsa cahaya berperilaku seolah-olah memiliki penundaan waktu negatif dalam perjalanannya ke titik jauh, yaitu, ia akan tiba tidak lebih lambat, tetapi lebih awal daripada melewati medium!

Sebagian besar fisikawan cenderung mengaitkan hasil ini dengan munculnya prekursor berintensitas rendah dalam media dispersi ruang. Faktanya adalah bahwa dalam dekomposisi spektral pulsa, spektrum mengandung komponen frekuensi tinggi yang sewenang-wenang dengan amplitudo yang dapat diabaikan, yang disebut prekursor, yang mendahului "bagian utama" pulsa. Sifat pembentukan dan bentuk prekursor bergantung pada hukum dispersi dalam medium. Dengan pemikiran ini, urutan kejadian dalam eksperimen Wong diusulkan untuk ditafsirkan sebagai berikut. Gelombang yang masuk, "meregangkan" pertanda di depannya, mendekati kamera. Sebelum puncak gelombang masuk mengenai dinding dekat ruangan, prekursor memulai munculnya pulsa di ruangan, yang mencapai dinding jauh dan dipantulkan darinya, membentuk "gelombang terbalik". Gelombang ini, yang merambat 300 kali lebih cepat dari c, mencapai dinding dekat dan bertemu dengan gelombang yang datang. Puncak dari satu gelombang bertemu dengan palung yang lain sehingga mereka saling meniadakan dan tidak ada yang tersisa. Ternyata gelombang yang masuk "mengembalikan utang" ke atom cesium, yang "meminjam" energi ke ujung ruangan yang lain. Siapapun yang hanya mengamati awal dan akhir percobaan hanya akan melihat pulsa cahaya yang "melompat" ke depan dalam waktu, bergerak lebih cepat dari c.

L. Wong berpendapat bahwa eksperimennya tidak sesuai dengan teori relativitas. Pernyataan tentang tidak tercapainya kecepatan superluminal, menurutnya, hanya berlaku untuk objek dengan massa diam. Cahaya dapat direpresentasikan baik dalam bentuk gelombang, yang konsep massanya umumnya tidak dapat diterapkan, atau dalam bentuk foton dengan massa diam, seperti diketahui, sama dengan nol. Karena itu, kecepatan cahaya dalam ruang hampa, menurut Wong, bukanlah batasnya. Namun, Wong mengakui bahwa efek yang dia temukan membuatnya tidak mungkin mengirimkan informasi lebih cepat dari c.

"Informasi di sini sudah terkandung di ujung depan impuls," kata P. Milonni, fisikawan di Los Alamos National Laboratory di Amerika Serikat.

Kebanyakan fisikawan percaya bahwa karya baru ini tidak memberikan pukulan telak terhadap prinsip-prinsip fundamental. Tetapi tidak semua fisikawan percaya bahwa masalahnya telah selesai. Profesor A. Ranfagni, dari kelompok peneliti Italia yang melakukan eksperimen menarik lainnya pada tahun 2000, mengatakan pertanyaan itu masih terbuka. Eksperimen ini, yang dilakukan oleh Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni dan Rocco Ruggeri, menemukan bahwa gelombang radio gelombang sentimeter merambat di udara normal dengan kecepatan 25% lebih cepat daripada c.

Ringkasnya, kita dapat mengatakan yang berikut ini.

Karya-karya beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu, kecepatan superluminal memang bisa terjadi. Tapi apa sebenarnya yang bergerak dengan kecepatan superluminal? Teori relativitas, sebagaimana telah disebutkan, melarang kecepatan seperti itu untuk benda-benda material dan sinyal yang membawa informasi. Namun demikian, beberapa peneliti sangat gigih dalam upaya mereka untuk menunjukkan mengatasi penghalang cahaya khusus untuk sinyal. Alasan untuk ini terletak pada kenyataan bahwa dalam teori relativitas khusus tidak ada pembenaran matematis yang ketat (berdasarkan, katakanlah, pada persamaan Maxwell untuk medan elektromagnetik) untuk ketidakmungkinan mentransmisikan sinyal pada kecepatan lebih besar dari c. Kemustahilan seperti itu dalam SRT ditetapkan, dapat dikatakan, murni aritmatika, berdasarkan rumus Einstein untuk penambahan kecepatan, tetapi secara fundamental hal ini dikonfirmasi oleh prinsip kausalitas. Einstein sendiri, mempertimbangkan pertanyaan tentang transmisi sinyal superluminal, menulis bahwa dalam kasus ini "... kita dipaksa untuk mempertimbangkan mekanisme transmisi sinyal yang mungkin, ketika menggunakan tindakan yang dicapai mendahului penyebabnya. Tapi, meskipun ini hasil dari logika murni sudut pandang tidak mengandung dirinya sendiri, menurut pendapat saya, tidak ada kontradiksi, namun demikian bertentangan dengan karakter semua pengalaman kita sedemikian rupa sehingga ketidakmungkinan asumsi V > c tampaknya cukup terbukti. Prinsip kausalitas adalah landasan yang mendasari ketidakmungkinan sinyal superluminal. Dan, tampaknya, semua pencarian sinyal superluminal, tanpa kecuali, akan tersandung batu ini, tidak peduli seberapa banyak peneliti ingin mendeteksi sinyal tersebut, karena memang begitulah sifat dunia kita.

Tapi tetap saja, mari kita bayangkan bahwa matematika relativitas akan tetap bekerja pada kecepatan superluminal. Artinya secara teoritis kita masih bisa mengetahui apa yang akan terjadi jika benda itu terjadi melebihi kecepatan cahaya.

Bayangkan dua pesawat ruang angkasa menuju dari Bumi menuju bintang yang berjarak 100 tahun cahaya dari planet kita. Kapal pertama meninggalkan Bumi dengan kecepatan 50% kecepatan cahaya, jadi dibutuhkan 200 tahun untuk menyelesaikan perjalanan. Kapal kedua, dilengkapi dengan penggerak warp hipotetis, akan berangkat dengan kecepatan 200% kecepatan cahaya, tetapi 100 tahun setelah yang pertama. Apa yang akan terjadi?

Menurut teori relativitas, jawaban yang benar sangat tergantung pada perspektif pengamat. Dari Bumi akan terlihat kapal pertama telah menempuh jarak yang cukup jauh sebelum disusul oleh kapal kedua yang bergerak empat kali lebih cepat. Tetapi dari sudut pandang orang-orang di kapal pertama, semuanya sedikit berbeda.

Kapal #2 bergerak lebih cepat dari cahaya, yang berarti dapat berlari lebih cepat bahkan dari cahaya yang dipancarkannya. Ini mengarah pada semacam "gelombang cahaya" (analog dengan suara, hanya gelombang cahaya yang bergetar di sini, bukan getaran udara), yang menimbulkan beberapa efek menarik. Ingatlah bahwa cahaya dari kapal #2 bergerak lebih lambat dari kapal itu sendiri. Hasilnya akan menjadi penggandaan visual. Dengan kata lain, pada awalnya awak kapal #1 akan melihat bahwa kapal kedua muncul di sebelah mereka seolah-olah entah dari mana. Kemudian, cahaya dari kapal kedua akan mencapai kapal pertama dengan sedikit penundaan, dan hasilnya akan terlihat salinan yang akan bergerak ke arah yang sama dengan sedikit jeda.

Hal serupa dapat dilihat dalam permainan komputer ketika, sebagai akibat dari kegagalan sistem, mesin memuat model dan algoritmenya pada titik akhir gerakan lebih cepat daripada animasi gerakan itu sendiri berakhir, sehingga terjadi banyak pengambilan. Ini mungkin mengapa kesadaran kita tidak merasakan aspek hipotetis Semesta di mana tubuh bergerak dengan kecepatan superluminal - mungkin ini yang terbaik.

P.S. ... tetapi pada contoh terakhir, saya tidak mengerti sesuatu, mengapa posisi sebenarnya dari kapal dikaitkan dengan "cahaya yang dipancarkannya"? Yah, meskipun mereka akan melihatnya entah bagaimana di tempat yang salah, tetapi pada kenyataannya dia akan menyusul kapal pertama!

sumber

Tata surya belum menjadi perhatian khusus penulis fiksi ilmiah untuk waktu yang lama. Namun, yang mengejutkan, planet "asli" kita tidak banyak memberikan inspirasi bagi beberapa ilmuwan, meskipun secara praktis belum dieksplorasi.

Setelah hampir tidak memotong jendela ke luar angkasa, umat manusia terkoyak ke jarak yang tidak diketahui, dan tidak hanya dalam mimpi, seperti sebelumnya.
Sergei Korolev juga berjanji untuk segera terbang ke luar angkasa "dengan tiket serikat pekerja", tetapi frasa ini sudah berusia setengah abad, dan pengembaraan luar angkasa masih menjadi milik para elit - terlalu mahal. Namun, dua tahun lalu, HACA meluncurkan proyek muluk 100 Tahun Kapal Luar Angkasa, yang melibatkan penciptaan landasan ilmiah dan teknis secara bertahap dan jangka panjang untuk penerbangan luar angkasa.

Program yang belum pernah terjadi sebelumnya ini harus menarik para ilmuwan, insinyur, dan penggemar dari seluruh dunia. Jika semuanya berhasil, dalam 100 tahun umat manusia akan dapat membangun kapal antarbintang, dan kita akan mengelilingi tata surya seperti trem.

Jadi apa masalah yang perlu dipecahkan untuk membuat penerbangan bintang menjadi kenyataan?

WAKTU DAN KECEPATAN ADALAH RELATIF

Anehnya, astronomi kendaraan otomatis tampaknya menjadi masalah yang hampir terpecahkan bagi beberapa ilmuwan. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa sama sekali tidak ada gunanya meluncurkan automata ke bintang-bintang dengan kecepatan siput saat ini (sekitar 17 km / s) dan peralatan primitif lainnya (untuk jalan yang tidak diketahui).

Sekarang pesawat luar angkasa Amerika Pioneer 10 dan Voyager 1 telah meninggalkan tata surya, tidak ada lagi hubungan dengan mereka. Pioneer 10 bergerak menuju bintang Aldebaran. Jika tidak ada yang terjadi padanya, dia akan mencapai sekitar bintang ini ... dalam 2 juta tahun. Dengan cara yang sama merangkak melintasi bentangan alam semesta dan perangkat lainnya.

Jadi, terlepas dari apakah sebuah kapal layak huni atau tidak, untuk terbang ke bintang-bintang, dibutuhkan kecepatan tinggi yang mendekati kecepatan cahaya. Namun, ini akan membantu memecahkan masalah terbang hanya ke bintang-bintang terdekat.

“Bahkan jika kita berhasil membangun kapal bintang yang bisa terbang dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya,” tulis K. Feoktistov, “waktu tempuh hanya di Galaksi kita akan dihitung dalam ribuan tahun dan puluhan ribu tahun, karena diameternya adalah sekitar 100.000 tahun cahaya. Tetapi di Bumi, lebih banyak lagi yang akan berlalu selama waktu ini.

Menurut teori relativitas, perjalanan waktu dalam dua sistem yang bergerak relatif satu sama lain adalah berbeda. Karena pada jarak yang jauh kapal akan memiliki waktu untuk mengembangkan kecepatan yang sangat dekat dengan kecepatan cahaya, perbedaan waktu di Bumi dan di kapal akan sangat besar.

Diasumsikan bahwa tujuan pertama penerbangan antarbintang adalah alpha Centauri (sistem tiga bintang) - yang paling dekat dengan kita. Dengan kecepatan cahaya, Anda dapat terbang ke sana dalam 4,5 tahun, di Bumi sepuluh tahun akan berlalu selama waktu ini. Tetapi semakin jauh jaraknya, semakin besar perbedaan waktunya.

Ingat Nebula Andromeda yang terkenal karya Ivan Efremov? Di sana, penerbangan diukur dalam tahun, dan yang duniawi. Sebuah cerita yang indah, untuk sedikitnya. Namun, nebula yang didambakan ini (lebih tepatnya, galaksi Andromeda) terletak pada jarak 2,5 juta tahun cahaya dari kita.

Menurut beberapa perhitungan, perjalanan para astronot akan memakan waktu lebih dari 60 tahun (menurut jam kapal luar angkasa), tetapi seluruh era akan berlalu di Bumi. Bagaimana ruang "Neanderthal" akan bertemu dengan keturunan jauh mereka? Dan apakah Bumi akan tetap hidup? Artinya, pengembalian pada dasarnya tidak ada artinya. Namun, seperti penerbangan itu sendiri: kita harus ingat bahwa kita melihat galaksi Andromeda seperti 2,5 juta tahun yang lalu - begitu banyak cahayanya mencapai kita. Apa gunanya terbang ke target yang tidak diketahui, yang, mungkin, sudah lama tidak ada, dalam hal apa pun, dalam bentuk sebelumnya dan di tempat lama?

Ini berarti bahwa bahkan penerbangan dengan kecepatan cahaya dibenarkan hanya sampai bintang yang relatif dekat. Namun, kendaraan yang terbang dengan kecepatan cahaya, selama ini hanya hidup dalam teori yang menyerupai fiksi ilmiah, namun ilmiah.

KAPAL UKURAN PLANET

Secara alami, pertama-tama, para ilmuwan datang dengan ide untuk menggunakan reaksi termonuklir paling efisien di mesin kapal - seperti yang sudah dikuasai sebagian (untuk keperluan militer). Namun, untuk melakukan perjalanan di kedua arah dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, bahkan dengan desain sistem yang ideal, rasio massa awal dengan massa akhir tidak kurang dari 10 pangkat tiga puluh. Artinya, pesawat ruang angkasa itu akan terlihat seperti kereta api besar dengan bahan bakar seukuran planet kecil. Mustahil untuk meluncurkan raksasa seperti itu ke luar angkasa dari Bumi. Ya, dan kumpulkan di orbit - juga, bukan tanpa alasan para ilmuwan tidak membahas opsi ini.

Ide mesin foton menggunakan prinsip pemusnahan materi sangat populer.

Pemusnahan adalah transformasi partikel dan antipartikel selama tumbukan menjadi partikel lain yang berbeda dari yang asli. Yang paling banyak dipelajari adalah pemusnahan elektron dan positron, yang menghasilkan foton, yang energinya akan menggerakkan pesawat ruang angkasa. Perhitungan oleh fisikawan Amerika Ronan Keane dan Wei-ming Zhang menunjukkan bahwa, berdasarkan teknologi modern, adalah mungkin untuk membuat mesin pemusnah yang mampu mempercepat pesawat ruang angkasa hingga 70% dari kecepatan cahaya.

Namun, masalah lebih lanjut dimulai. Sayangnya, menggunakan antimateri sebagai bahan bakar roket sangat sulit. Selama pemusnahan, kilatan radiasi gamma paling kuat terjadi, yang merugikan astronot. Selain itu, kontak bahan bakar positron dengan kapal penuh dengan ledakan fatal. Akhirnya, belum ada teknologi untuk mendapatkan cukup antimateri dan menyimpannya untuk waktu yang lama: misalnya, atom antihidrogen "hidup" sekarang kurang dari 20 menit, dan produksi satu miligram positron menghabiskan biaya $25 juta.

Tapi, mari kita asumsikan, seiring waktu, masalah ini dapat diselesaikan. Namun, banyak bahan bakar masih akan dibutuhkan, dan massa awal kapal luar angkasa foton akan sebanding dengan massa Bulan (menurut Konstantin Feoktistov).

RUSAK LAYAR!

Kapal luar angkasa paling populer dan realistis saat ini dianggap sebagai perahu layar surya, yang idenya dimiliki oleh ilmuwan Soviet Friedrich Zander.

Layar surya (cahaya, foton) adalah perangkat yang menggunakan tekanan sinar matahari atau laser pada permukaan cermin untuk mendorong pesawat ruang angkasa.
Pada tahun 1985, fisikawan Amerika Robert Forward mengusulkan desain penyelidikan antarbintang yang dipercepat oleh energi gelombang mikro. Proyek ini membayangkan bahwa probe akan mencapai bintang terdekat dalam 21 tahun.

Pada Kongres Astronomi Internasional XXXVI, sebuah proyek diusulkan untuk pesawat ruang angkasa laser, yang pergerakannya disediakan oleh energi laser optik yang terletak di orbit sekitar Merkurius. Menurut perhitungan, jalur kapal luar angkasa desain ini ke bintang Epsilon Eridani (10,8 tahun cahaya) dan kembali akan memakan waktu 51 tahun.

“Tidak mungkin kita dapat membuat kemajuan signifikan dalam memahami dunia tempat kita hidup, berdasarkan data yang diperoleh dari perjalanan di tata surya kita. Secara alami, pikiran beralih ke bintang-bintang. Lagi pula, sebelumnya dipahami bahwa penerbangan di sekitar Bumi, penerbangan ke planet lain di tata surya kita bukanlah tujuan akhir. Membuka jalan menuju bintang-bintang sepertinya menjadi tugas utama.
Kata-kata ini bukan milik penulis fiksi ilmiah, tetapi milik perancang pesawat ruang angkasa dan kosmonot Konstantin Feoktistov. Menurut ilmuwan, tidak ada yang baru di tata surya akan ditemukan. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa manusia sejauh ini hanya terbang ke bulan ...

Namun, di luar tata surya, tekanan sinar matahari akan mendekati nol. Oleh karena itu, ada proyek untuk mempercepat perahu layar surya dengan sistem laser dari beberapa asteroid.

Semua ini masih teori, tetapi langkah pertama sudah diambil.

Pada tahun 1993, layar surya selebar 20 meter dikerahkan untuk pertama kalinya di kapal Rusia Progress M-15 sebagai bagian dari proyek Znamya-2. Saat memasang Progress dengan stasiun Mir, krunya memasang unit penyebaran reflektor di atas Progress. Akibatnya, reflektor menciptakan titik terang selebar 5 km, yang melewati Eropa ke Rusia dengan kecepatan 8 km/s. Sepetak cahaya memiliki luminositas yang kira-kira setara dengan bulan purnama.

Jadi, keuntungan dari perahu layar surya adalah kurangnya bahan bakar di kapal, kerugiannya adalah kerentanan desain layar: sebenarnya, itu adalah foil tipis yang direntangkan di atas bingkai. Di mana jaminan bahwa layar tidak akan mendapatkan lubang dari partikel kosmik di sepanjang jalan?

Versi layar mungkin cocok untuk meluncurkan probe robot, stasiun dan kapal kargo, tetapi tidak cocok untuk penerbangan pulang berawak. Ada desain kapal luar angkasa lainnya, tetapi entah bagaimana menyerupai yang di atas (dengan masalah besar yang sama).

KEJUTAN DI RUANG ANTAR BINTANG

Tampaknya banyak kejutan menanti para pelancong di alam semesta. Misalnya, hanya bersandar keluar dari tata surya, perangkat Amerika "Pioneer-10" mulai mengalami kekuatan yang tidak diketahui asalnya, menyebabkan perlambatan yang lemah. Banyak saran telah dibuat, hingga efek inersia atau bahkan waktu yang belum diketahui. Masih belum ada penjelasan yang jelas untuk fenomena ini, berbagai hipotesis dipertimbangkan: dari yang teknis sederhana (misalnya, gaya reaktif dari kebocoran gas dalam peralatan) hingga pengenalan hukum fisika baru.

Pesawat luar angkasa lainnya, Voyager 1, mendeteksi area dengan medan magnet kuat di tepi tata surya. Di dalamnya, tekanan partikel bermuatan dari ruang antarbintang menyebabkan medan yang diciptakan Matahari menebal. Perangkat juga terdaftar:

peningkatan jumlah elektron berenergi tinggi (sekitar 100 kali lipat) yang menembus tata surya dari ruang antarbintang;
peningkatan tajam dalam tingkat sinar kosmik galaksi - partikel bermuatan energi tinggi yang berasal dari antarbintang.

Dan itu hanya setetes air di lautan! Namun, bahkan apa yang diketahui saat ini tentang samudra antarbintang cukup untuk meragukan kemungkinan menjelajahi alam semesta.

Ruang antara bintang-bintang tidak kosong. Di mana-mana ada sisa-sisa gas, debu, partikel. Ketika mencoba bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, setiap atom yang bertabrakan dengan kapal akan seperti partikel sinar kosmik berenergi tinggi. Tingkat radiasi keras selama pemboman semacam itu akan meningkat secara tidak wajar bahkan selama penerbangan ke bintang-bintang terdekat.

Dan dampak mekanis partikel pada kecepatan seperti itu akan disamakan dengan peluru yang meledak. Menurut beberapa perhitungan, setiap sentimeter layar pelindung kapal luar angkasa akan ditembakkan terus menerus dengan kecepatan 12 tembakan per menit. Jelas bahwa tidak ada layar yang dapat menahan paparan seperti itu selama beberapa tahun penerbangan. Atau harus memiliki ketebalan yang tidak dapat diterima (puluhan dan ratusan meter) dan massa (ratusan ribu ton).

Sebenarnya, kapal luar angkasa ini sebagian besar akan terdiri dari layar dan bahan bakar ini, yang akan membutuhkan beberapa juta ton. Karena keadaan ini, penerbangan dengan kecepatan seperti itu tidak mungkin, terlebih lagi karena di sepanjang jalan Anda tidak hanya dapat menabrak debu, tetapi juga sesuatu yang lebih besar, atau terjebak dalam medan gravitasi yang tidak diketahui. Dan kemudian kematian tidak bisa dihindari lagi. Jadi, bahkan jika dimungkinkan untuk mempercepat pesawat ruang angkasa ke kecepatan subluminal, maka itu tidak akan mencapai tujuan akhir - akan ada terlalu banyak rintangan dalam perjalanannya. Oleh karena itu, penerbangan antarbintang hanya dapat dilakukan pada kecepatan yang jauh lebih rendah. Tapi kemudian faktor waktu membuat penerbangan ini tidak berarti.

Ternyata tidak mungkin memecahkan masalah pengangkutan benda-benda material melalui jarak galaksi dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya. Tidak masuk akal untuk menembus ruang dan waktu dengan bantuan struktur mekanis.

lubang tahi lalat

Fiksi ilmiah, mencoba mengatasi waktu yang tak terhindarkan, menemukan cara "menggerogoti" ruang (dan waktu) dan "melipatnya". Mereka datang dengan berbagai lompatan hyperspace dari satu titik ruang ke titik lain, melewati area perantara. Sekarang para ilmuwan telah bergabung dengan penulis fiksi ilmiah.

Fisikawan mulai mencari keadaan ekstrim materi dan celah eksotis di alam semesta, di mana Anda dapat bergerak dengan kecepatan superluminal yang bertentangan dengan teori relativitas Einstein.

Dari sinilah ide lubang cacing lahir. Liang ini menghubungkan dua bagian Alam Semesta seperti terowongan berukir yang menghubungkan dua kota yang dipisahkan oleh gunung yang tinggi. Sayangnya, lubang cacing hanya mungkin dalam ruang hampa mutlak. Di alam semesta kita, liang ini sangat tidak stabil: mereka bisa runtuh begitu saja sebelum pesawat ruang angkasa tiba di sana.

Namun, untuk membuat lubang cacing yang stabil, Anda dapat menggunakan efek yang ditemukan oleh orang Belanda Hendrik Casimir. Ini terdiri dari daya tarik timbal balik dari melakukan benda-benda yang tidak bermuatan di bawah aksi osilasi kuantum dalam ruang hampa. Ternyata ruang hampa tidak sepenuhnya kosong, ada fluktuasi medan gravitasi di mana partikel dan lubang cacing mikroskopis muncul dan menghilang secara spontan.

Tetap hanya untuk menemukan salah satu lubang dan meregangkannya, menempatkannya di antara dua bola superkonduktor. Satu mulut lubang cacing akan tetap berada di Bumi, yang lain akan dipindahkan oleh pesawat ruang angkasa dengan kecepatan mendekati cahaya ke bintang - objek terakhir. Artinya, pesawat ruang angkasa akan, seolah-olah, menembus terowongan. Setelah kapal luar angkasa mencapai tujuannya, lubang cacing akan terbuka untuk perjalanan antarbintang secepat kilat, yang durasinya akan dihitung dalam hitungan menit.

GELEMBUNG WARP

Mirip dengan teori kelengkungan gelembung lubang cacing. Pada tahun 1994, fisikawan Meksiko Miguel Alcubierre melakukan perhitungan menurut persamaan Einstein dan menemukan kemungkinan teoritis deformasi gelombang kontinum spasial. Dalam hal ini, ruang akan menyusut di depan pesawat ruang angkasa dan secara bersamaan mengembang di belakangnya. Kapal luar angkasa, seolah-olah, ditempatkan dalam gelembung kelengkungan, yang mampu bergerak dengan kecepatan tak terbatas. Ide jeniusnya adalah bahwa pesawat ruang angkasa berada dalam gelembung kelengkungan, dan hukum teori relativitas tidak dilanggar. Pada saat yang sama, gelembung kelengkungan itu sendiri bergerak, secara lokal mendistorsi ruang-waktu.

Meskipun kemustahilan bergerak lebih cepat dari cahaya, tidak ada yang mencegah ruang bergerak atau menyebarkan lengkungan ruang-waktu lebih cepat dari cahaya, yang diyakini telah terjadi segera setelah Big Bang pada pembentukan alam semesta.

Semua ide ini belum sesuai dengan kerangka ilmu pengetahuan modern, tetapi pada 2012, perwakilan NASA mengumumkan persiapan uji eksperimental teori Dr. Alcubierre. Siapa tahu, mungkin teori relativitas Einstein suatu saat nanti akan menjadi bagian dari teori global baru. Bagaimanapun, proses belajar tidak ada habisnya. Jadi, suatu saat kita akan mampu menembus duri hingga bintang-bintang.

Irina GROMOVA

Rekor kecepatan saat ini di luar angkasa telah dipegang selama 46 tahun. Kapan dia akan dipukuli? Kita manusia terobsesi dengan kecepatan. Jadi, hanya dalam beberapa bulan terakhir diketahui bahwa siswa di Jerman membuat rekor kecepatan untuk mobil listrik, dan di AS mereka berencana untuk meningkatkan pesawat hipersonik sedemikian rupa sehingga mereka mencapai kecepatan lima kali kecepatan suara, yaitu. lebih dari 6100 km / jam.Pesawat seperti itu tidak akan memiliki awak, tetapi bukan karena orang tidak dapat bergerak dengan kecepatan tinggi. Faktanya, orang-orang telah bergerak dengan kecepatan yang beberapa kali lebih tinggi dari kecepatan suara. Namun, apakah ada batasnya, setelah melewatinya, tubuh kita yang terburu-buru tidak akan mampu lagi menahan beban berlebih? Rekor kecepatan saat ini sama besarnya. dipegang oleh tiga astronot yang berpartisipasi dalam misi luar angkasa Apollo 10 ", - Tom Stafford, John Young dan Eugene Cernan. Pada tahun 1969, ketika para astronot terbang mengelilingi bulan dan kembali kembali, kapsul tempat mereka berada, mengembangkan kecepatan yang pada Bumi akan sama dengan 39,897 km / jam. "Saya pikir seratus tahun yang lalu, kita hampir tidak dapat membayangkan bahwa seseorang akan dapat bergerak di ruang angkasa dengan kecepatan hampir 40 ribu kilometer per jam," kata Jim Bray dari perhatian kedirgantaraan Lockheed Martin. ), yang sedang dikembangkan oleh Badan Antariksa AS NASA. Seperti yang dikandung oleh para pengembang, pesawat ruang angkasa Orion adalah multi-tujuan dan sebagian dapat digunakan kembali - harus membawa astronot ke orbit rendah Bumi. Mungkin dengan bantuannya akan mungkin untuk memecahkan rekor kecepatan yang ditetapkan untuk seseorang 46 tahun yang lalu.Roket super-berat baru, yang merupakan bagian dari Sistem Peluncuran Luar Angkasa, menurut rencana, harus dibuat penerbangan berawak pertama pada tahun 2021. Ini akan menjadi terbang lintas asteroid di orbit dekat bulan.Kemudian, ekspedisi berbulan-bulan ke Mars harus menyusul. Sekarang, menurut para desainer, kecepatan maksimum Orion biasanya sekitar 32.000 km/jam. Namun, kecepatan yang dicapai Apollo 10 dapat dilampaui bahkan jika konfigurasi dasar Orion dipertahankan. Apa yang kami rencanakan sekarang. Tetapi bahkan Orion tidak akan mewakili puncak potensi kecepatan manusia. "Pada dasarnya, tidak ada batasan lain untuk kecepatan yang dapat kita tempuh selain kecepatan cahaya," kata Bray. Kecepatan cahaya adalah satu miliar km/jam. Apakah ada harapan bahwa kita akan mampu mengatasi kesenjangan antara 40 ribu km / jam dan nilai-nilai ini? Anehnya, kecepatan sebagai besaran vektor yang menunjukkan kecepatan gerakan dan arah gerakan tidak menjadi masalah bagi manusia dalam arti fisik, selama itu relatif konstan dan diarahkan ke satu arah sisi Oleh karena itu, orang - secara teoritis - dapat bergerak di ruang angkasa hanya sedikit lebih lambat dari "batas kecepatan alam semesta", yaitu. kecepatan cahaya. Tetapi bahkan dengan asumsi bahwa kita mengatasi rintangan teknologi signifikan yang terkait dengan pembangunan pesawat ruang angkasa berkecepatan tinggi, badan air kita yang rapuh dan sebagian besar akan menghadapi bahaya baru yang terkait dengan efek kecepatan tinggi. Dan sejauh ini hanya bahaya imajiner yang dapat muncul, jika manusia dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari kecepatan cahaya dengan memanfaatkan celah dalam fisika modern atau dengan penemuan yang mematahkan polanya. Bagaimana menahan beban berlebih Namun, jika kita berniat untuk bergerak dengan kecepatan lebih dari 40 ribu km / jam, kita harus mencapainya, dan kemudian melambat, perlahan dan dengan kesabaran. Akselerasi yang cepat dan perlambatan yang sama cepatnya penuh dengan bahaya mematikan ke tubuh manusia. Hal ini dibuktikan dengan parahnya cedera tubuh akibat kecelakaan mobil, di mana kecepatan turun dari beberapa puluh kilometer per jam menjadi nol.Apa alasannya? Dalam sifat Semesta itu, yang disebut inersia atau kemampuan benda fisik bermassa untuk menolak perubahan keadaan diam atau geraknya tanpa adanya atau kompensasi pengaruh eksternal.Gagasan ini dirumuskan dalam hukum pertama Newton, yang mengatakan: "Setiap benda terus diadakan dalam keadaan istirahat atau seragam dan gerak lurus, selama tidak dipaksa oleh gaya yang diterapkan untuk mengubah keadaan ini. "Keadaan istirahat dan gerakan dengan kecepatan konstan adalah normal untuk tubuh manusia," jelas Bray. "Kita seharusnya lebih khawatir tentang keadaan seseorang pada saat akselerasi "Sekitar seabad yang lalu, pengembangan pesawat tahan lama yang dapat bermanuver dengan kecepatan membuat pilot berbicara tentang gejala aneh yang disebabkan oleh perubahan kecepatan dan arah terbang. Gejala-gejala ini termasuk kehilangan penglihatan sementara dan perasaan berat atau tidak berbobot.Alasannya adalah g-forces, diukur dalam satuan G, yang merupakan rasio percepatan linier dengan percepatan gravitasi di permukaan bumi di bawah pengaruh tarikan atau gravitasi. Satuan ini mencerminkan efek percepatan jatuh bebas pada massa, misalnya, tubuh manusia.Kelebihan 1 G sama dengan berat benda yang berada di medan gravitasi bumi dan ditarik ke pusat planet pada kecepatan 9,8 m / s (di permukaan laut) yang dialami seseorang secara vertikal dari ujung kepala sampai ujung kaki atau sebaliknya benar-benar berita buruk bagi pilot dan penumpang. melambat, darah mengalir dari jari kaki ke kepala, ada perasaan jenuh, seperti di handstand. "Jilbab merah" (perasaan yang dialami seseorang ketika darah mengalir ke kepala) terjadi ketika darah membengkak, tembus pandang kelopak mata bawah naik dan mereka menutup pupil mata.Dan, sebaliknya, selama akselerasi atau gaya-g positif, darah mengalir dari kepala ke kaki, mata dan otak mulai mengalami kekurangan oksigen, karena darah menumpuk di ekstremitas bawah. ada kehilangan penglihatan warna dan gulungan, seperti yang mereka katakan, "cadar abu-abu", kemudian kehilangan penglihatan total atau "cadar hitam" terjadi, tetapi orang tersebut tetap sadar. Kelebihan yang berlebihan menyebabkan hilangnya kesadaran sepenuhnya. Kondisi ini disebut sinkop akibat kongesti. Banyak pilot telah meninggal karena fakta bahwa "cadar hitam" jatuh di atas mata mereka - dan mereka jatuh. Rata-rata orang dapat menanggung beban sekitar lima Gs sebelum kehilangan kesadaran. Pilot mengenakan setelan anti-g khusus dan dilatih dalam cara khusus untuk meregangkan dan mengendurkan otot-otot batang tubuh sehingga darah tidak mengalir dari kepala, mampu menerbangkan pesawat dengan gaya g sekitar sembilan Gs. "Untuk waktu yang singkat, tubuh manusia dapat menahan banyak lebih banyak G-force daripada sembilan Gs," kata Jeff Sventek, direktur eksekutif Association Aerospace Medicine, yang berlokasi di Alexandria, Virginia. - Tetapi sangat sedikit orang yang dapat menahan G-force tinggi untuk jangka waktu yang lama. "Kita manusia mampu untuk menahan G-force yang besar tanpa cedera serius, namun, hanya untuk beberapa saat menempatkan Kapten Angkatan Udara AS Eli Bieding Jr. viabase Holloman di New Mexico. Pada tahun 1958, ketika mengerem kereta luncur khusus bertenaga roket, setelah berakselerasi hingga 55 km / jam dalam 0,1 detik, ia mengalami kelebihan beban 82,3 G. Hasil ini dicatat oleh akselerometer yang menempel di dadanya. Mata Beeding juga ditutupi dengan "cadar hitam", tetapi dia lolos hanya dengan memar selama demonstrasi yang luar biasa dari daya tahan tubuh manusia. Benar, setelah kedatangan, dia menghabiskan tiga hari di rumah sakit. Dan sekarang ke luar angkasaAstronot, tergantung pada kendaraannya, juga mengalami gaya G yang cukup tinggi - dari tiga hingga lima G - masing-masing selama lepas landas dan ketika kembali ke lapisan atmosfer yang padat. mencapai kecepatan jelajah yang stabil 26.000 km / jam di orbit, astronot mengalami kecepatan tidak lebih dari penumpang penerbangan komersial.Jika kelebihan beban tidak menjadi masalah untuk ekspedisi panjang di pesawat ruang angkasa Orion, maka dengan batu ruang angkasa kecil - mikrometeorit - semakin sulit Partikel-partikel seukuran sebutir beras ini dapat berkembang dengan kecepatan yang mengesankan dan sekaligus merusak hingga 300 ribu km/jam. Untuk memastikan integritas kapal dan keselamatan awaknya, Orion dilengkapi dengan lapisan pelindung eksternal, yang ketebalannya bervariasi dari 18 hingga 30 cm. Selain itu, perisai pelindung tambahan disediakan, dan penempatan peralatan yang cerdas di dalamnya. “ peran yang semakin penting. selama ekspedisi ke Mars, masalah praktis lainnya harus dipecahkan, misalnya, untuk menyediakan makanan bagi kru dan menangkal peningkatan risiko kanker akibat efek radiasi ruang angkasa pada tubuh manusia. Mengurangi waktu perjalanan akan mengurangi keparahan masalah seperti itu, sehingga kecepatan gerakan akan menjadi lebih dan lebih diinginkan oh. Penerbangan Antariksa Generasi SelanjutnyaKebutuhan akan kecepatan ini akan menimbulkan hambatan baru dalam perjalanan para penjelajah luar angkasa.Pesawat antariksa baru NASA yang mengancam akan memecahkan rekor kecepatan Apollo 10 akan terus bergantung pada sistem kimia propulsi roket yang telah teruji waktu yang digunakan sejak penerbangan luar angkasa pertama. Tetapi sistem ini memiliki batas kecepatan yang parah karena pelepasan sejumlah kecil energi per unit bahan bakar. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kecepatan penerbangan secara signifikan bagi orang-orang yang pergi ke Mars dan sekitarnya, seperti yang diakui para ilmuwan, diperlukan pendekatan yang sama sekali baru. "Sistem yang kita miliki saat ini cukup mampu membawa kita ke sana," kata Bray, "tetapi kita semua ingin menyaksikan revolusi propulsi." Eric Davis, fisikawan peneliti utama di Institute for Advanced Study di Austin, Texas, dan anggota Program Fisika Gerak Terobosan NASA, sebuah proyek penelitian enam tahun yang berakhir pada 2002, mengidentifikasi tiga cara yang paling menjanjikan, dari sudut pandang fisika tradisional, yang mampu membantu umat manusia mencapai kecepatan yang cukup memadai untuk perjalanan antarplanet. Singkatnya, kita berbicara tentang fenomena pelepasan energi selama pemecahan materi, fusi termonuklir, dan pemusnahan antimateri. Metode pertama terdiri dari pembelahan atom dan digunakan dalam reaktor nuklir komersial. Yang kedua, fusi termonuklir, adalah menciptakan atom yang lebih berat dari atom yang lebih sederhana—jenis reaksi yang menggerakkan matahari. Ini adalah teknologi yang mempesona, tetapi tidak diberikan ke tangan; itu "selalu 50 tahun lagi" - dan akan selalu seperti itu, seperti moto lama industri ini. "Ini adalah teknologi yang sangat maju," kata Davis, "tetapi mereka didasarkan pada fisika tradisional dan telah mapan sejak awal zaman atom." Menurut perkiraan optimis, sistem propulsi berdasarkan konsep fisi atom dan fusi termonuklir, secara teori, mampu mempercepat kapal hingga 10% dari kecepatan cahaya, yaitu. hingga 100 juta km / jam yang sangat berharga. Sumber energi yang paling disukai, meskipun sulit dipahami, untuk pesawat ruang angkasa cepat adalah antimateri, kembaran dan antipode dari materi biasa. Ketika dua jenis materi bersentuhan, mereka saling menghancurkan, menghasilkan pelepasan energi murni .Teknologi yang memungkinkan produksi dan penyimpanan - sejauh ini sangat tidak signifikan - jumlah antimateri sudah ada saat ini. Pada saat yang sama, produksi antimateri dalam jumlah yang berguna akan membutuhkan kapasitas khusus baru dari generasi berikutnya , dan rekayasa harus memasuki perlombaan kompetitif untuk menciptakan pesawat ruang angkasa yang sesuai. Tapi, kata Davis, beberapa ide hebat sudah dikerjakan di papan gambar. Pesawat ruang angkasa yang ditenagai oleh energi antimateri dapat berakselerasi selama berbulan-bulan dan bahkan bertahun-tahun dan mencapai persentase yang lebih besar dari kecepatan cahaya. Pada saat yang sama, kelebihan muatan di kapal akan tetap dapat diterima oleh penghuni kapal.Pada saat yang sama, kecepatan baru yang fantastis seperti itu akan penuh dengan bahaya lain bagi tubuh manusia. Hujan es energikDengan kecepatan beberapa ratus juta kilometer per jam, setitik debu di ruang angkasa, dari atom hidrogen yang dihancurkan hingga mikrometeorit, pasti akan menjadi peluru berenergi tinggi yang dapat menembus lambung kapal. "Ketika Anda bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi, ini berarti partikel yang terbang ke arah Anda bergerak dengan kecepatan yang sama," kata Arthur Edelstein. Bersama mendiang ayahnya, William Edelstein, seorang profesor radiologi di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins, ia mengerjakan sebuah karya ilmiah yang meneliti efek paparan atom hidrogen kosmik ( pada manusia dan peralatan) selama perjalanan ruang angkasa ultra-cepat di ruang angkasa. Meskipun isinya tidak melebihi satu atom per sentimeter kubik, hidrogen yang tersebar di ruang angkasa dapat memperoleh sifat pemboman radiasi yang intens. Hidrogen akan mulai terurai menjadi partikel subatom yang akan menembus kapal dan mengekspos radiasi ke kru dan peralatan. Pada kecepatan yang sama dengan 95% kecepatan cahaya, paparan radiasi semacam itu akan berarti kematian yang hampir seketika. , akan segera mendidih. "Ini semua adalah masalah yang sangat tidak menyenangkan," komentar Edelstein dengan humor muram. bergerak dengan kecepatan kurang dari setengah kecepatan suara. Kemudian orang-orang di kapal memiliki kesempatan untuk bertahan hidup. Mark Millis, seorang fisikawan translasi dan mantan kepala Program Fisika Gerak Terobosan NASA, memperingatkan bahwa batas kecepatan potensial untuk penerbangan luar angkasa ini tetap menjadi masalah untuk masa depan yang jauh. "Berdasarkan pengetahuan fisik yang dikumpulkan. hingga saat ini, dapat dikatakan bahwa akan sangat sulit untuk mengembangkan kecepatan lebih dari 10% dari kecepatan cahaya, "kata Millis. "Kita belum dalam bahaya. Analogi sederhana: mengapa khawatir kita bisa tenggelam. , jika kita masih belum masuk ke dalam air. Lebih cepat dari cahaya? Jika kita berasumsi bahwa kita, dapat dikatakan, telah belajar berenang, dapatkah kita menguasai meluncur melalui ruang waktu - jika kita mengembangkan analogi ini lebih lanjut - dan terbang dengan kecepatan superluminal? lingkungan, meskipun diragukan, bukannya tanpa kilasan pencerahan terpelajar dalam kegelapan pekat. Salah satu moda transportasi yang menarik ini didasarkan pada teknologi yang serupa dengan yang digunakan dalam "warp drive" atau "warp drive" dari seri Star Trek. Prinsip pengoperasian sistem propulsi ini, juga dikenal sebagai "Mesin Alcubierre"* (dinamai setelah fisikawan teoretis Meksiko Miguel Alcubierre) adalah memungkinkan kapal untuk memampatkan ruang-waktu normal yang dijelaskan oleh Albert Einstein di depannya dan mengembang di belakangnya Pada dasarnya, kapal bergerak dalam beberapa volume ruang-waktu, semacam "gelembung kelengkungan" yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Dengan demikian, kapal tetap diam dalam ruang-waktu normal dalam "gelembung" ini tanpa mengalami deformasi dan menghindari pelanggaran batas kecepatan universal cahaya. Seperti seorang peselancar yang bergegas menaiki papan di sepanjang puncak gelombang. "Ada tangkapan tertentu di sini. Untuk menerapkan ide ini, diperlukan bentuk materi eksotis dengan massa negatif untuk memampatkan dan memperluas ruang-waktu. "Fisika tidak mengandung kontraindikasi apa pun mengenai massa negatif," kata Davis, "tetapi tidak ada contohnya, dan kami memilikinya. belum pernah melihatnya di alam. "Ada tangkapan lain. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada tahun 2012, para peneliti di University of Sydney berspekulasi bahwa "gelembung lusi" akan mengakumulasi partikel kosmik berenergi tinggi karena tak terhindarkan mulai berinteraksi dengan isi alam semesta.Beberapa partikel akan menembus gelembung itu sendiri dan pompa kapal dengan radiasi. Terjebak pada kecepatan di bawah cahaya? Apakah kita benar-benar ditakdirkan untuk terjebak pada kecepatan di bawah cahaya karena biologi kita yang rumit?! Ini bukan tentang membuat rekor kecepatan dunia (galaksi?) baru bagi manusia, tetapi tentang prospek umat manusia berubah menjadi masyarakat antarbintang. Dengan kecepatan setengah cahaya - yang merupakan batas yang menurut penelitian Edelstein dapat ditahan oleh tubuh kita - perjalanan pulang pergi ke bintang terdekat akan memakan waktu lebih dari 16 tahun. (Efek dari pelebaran waktu, yang akan menyebabkan awak kapal luar angkasa melewatkan lebih sedikit waktu dalam sistem koordinat mereka daripada orang-orang yang tersisa di Bumi dalam sistem koordinat mereka tidak akan dramatis pada setengah kecepatan cahaya.) Mark Millis penuh harapan . Mempertimbangkan bahwa umat manusia telah mengembangkan setelan anti-g dan perlindungan terhadap mikrometeorit, memungkinkan orang untuk melakukan perjalanan dengan aman dalam jarak biru yang sangat jauh dan kegelapan ruang bertabur bintang, dia yakin bahwa kita dapat menemukan cara untuk bertahan hidup, tidak peduli seberapa tinggi kecepatannya. perbatasan yang kita capai di masa depan. "Teknologi yang dapat membantu kita mencapai kecepatan gerakan baru yang luar biasa, renung Millis, akan memberi kita kemampuan baru yang belum diketahui untuk melindungi kru. Dan pada tahun 1995, fisikawan teoretis Rusia Sergei Krasnikov mengusulkan konsep perangkat untuk perjalanan ruang angkasa lebih cepat daripada kecepatan suara. Idenya disebut "pipa Krasnikov". Ini adalah kelengkungan ruang-waktu buatan sesuai dengan prinsip yang disebut lubang cacing. Secara hipotetis, kapal akan bergerak dalam garis lurus dari Bumi ke bintang tertentu melalui ruang-waktu yang melengkung, melewati dimensi lain.Menurut teori Krasnikov, penjelajah ruang angkasa akan kembali pada saat yang sama ketika ia berangkat.

Doktor Ilmu Teknik A. GOLUBEV.

Pertengahan tahun lalu, sebuah laporan sensasional muncul di majalah. Sekelompok peneliti Amerika telah menemukan bahwa pulsa laser yang sangat pendek bergerak ratusan kali lebih cepat dalam media yang dipilih secara khusus daripada di ruang hampa. Fenomena ini tampak benar-benar luar biasa (kecepatan cahaya dalam medium selalu lebih kecil daripada di ruang hampa) dan bahkan menimbulkan keraguan tentang validitas teori relativitas khusus. Sementara itu, objek fisik superluminal - pulsa laser dalam media penguat - pertama kali ditemukan bukan pada tahun 2000, tetapi 35 tahun sebelumnya, pada tahun 1965, dan kemungkinan gerakan superluminal dibahas secara luas hingga awal 70-an. Hari ini, diskusi seputar fenomena aneh ini telah berkobar dengan semangat baru.

Contoh gerak "superluminal".

Pada awal 1960-an, pulsa cahaya pendek berdaya tinggi mulai diperoleh dengan melewatkan kilatan laser melalui penguat kuantum (media dengan populasi terbalik).

Dalam media penguat, wilayah awal pulsa cahaya menyebabkan emisi terstimulasi atom dalam media penguat, dan wilayah akhirnya menyebabkan penyerapan energi oleh mereka. Akibatnya, akan tampak bagi pengamat bahwa pulsa bergerak lebih cepat daripada cahaya.

percobaan Lijun Wong.

Seberkas cahaya yang melewati prisma dari bahan transparan (seperti kaca) dibiaskan, yaitu mengalami dispersi.

Sebuah pulsa cahaya adalah satu set osilasi frekuensi yang berbeda.

Mungkin semua orang - bahkan orang yang jauh dari fisika - tahu bahwa kecepatan maksimum yang mungkin dari pergerakan objek material atau perambatan sinyal apa pun adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Ditandai dengan huruf dengan dan hampir 300 ribu kilometer per detik; nilai yang tepat dengan= 299 792 458 m/s. Kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah salah satu konstanta fisika dasar. Ketidakmungkinan mencapai kecepatan melebihi dengan, mengikuti dari teori relativitas khusus (SRT) Einstein. Jika dimungkinkan untuk membuktikan bahwa transmisi sinyal dengan kecepatan superluminal adalah mungkin, teori relativitas akan jatuh. Sejauh ini, ini belum terjadi, meskipun banyak upaya untuk menyangkal larangan keberadaan kecepatan lebih besar dari dengan. Namun, studi eksperimental baru-baru ini telah mengungkapkan beberapa fenomena yang sangat menarik, yang menunjukkan bahwa di bawah kondisi yang diciptakan secara khusus adalah mungkin untuk mengamati kecepatan superluminal tanpa melanggar prinsip-prinsip teori relativitas.

Untuk memulainya, mari kita mengingat kembali aspek-aspek utama yang berkaitan dengan masalah kecepatan cahaya. Pertama-tama: mengapa tidak mungkin (dalam kondisi normal) melebihi batas cahaya? Karena dengan demikian hukum dasar dunia kita dilanggar - hukum kausalitas, yang menurutnya akibat tidak dapat melampaui penyebabnya. Tidak ada yang pernah mengamati bahwa, misalnya, seekor beruang pertama-tama mati, dan kemudian seorang pemburu ditembak. Pada kecepatan melebihi dengan, urutan peristiwa menjadi terbalik, pita waktu mundur. Hal ini dapat dengan mudah dilihat dari alasan sederhana berikut ini.

Meskipun argumen ini sepenuhnya mengabaikan detail teknis dari proses pengamatan cahaya, dari sudut pandang fundamental, argumen ini dengan jelas menunjukkan bahwa pergerakan dengan kecepatan superluminal mengarah pada situasi yang tidak mungkin terjadi di dunia kita. Namun, alam telah menetapkan kondisi yang lebih ketat: gerakan tidak dapat dicapai tidak hanya pada kecepatan superluminal, tetapi juga pada kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya - Anda hanya dapat mendekatinya. Ini mengikuti dari teori relativitas bahwa dengan peningkatan kecepatan gerakan, tiga keadaan muncul: massa benda yang bergerak meningkat, ukurannya berkurang dalam arah gerakan, dan berlalunya waktu pada objek ini melambat (dari sudut pandang pengamat "beristirahat" eksternal). Pada kecepatan biasa, perubahan ini dapat diabaikan, tetapi ketika kita mendekati kecepatan cahaya, mereka menjadi lebih dan lebih terlihat, dan dalam batas - pada kecepatan yang sama dengan dengan, - massa menjadi sangat besar, objek benar-benar kehilangan ukurannya dalam arah gerak dan waktu berhenti di atasnya. Oleh karena itu, tidak ada benda material yang dapat mencapai kecepatan cahaya. Hanya cahaya itu sendiri yang memiliki kecepatan seperti itu! (Dan juga partikel "penembus segalanya" - neutrino, yang, seperti foton, tidak dapat bergerak dengan kecepatan kurang dari dengan.)

Sekarang tentang kecepatan transmisi sinyal. Di sini tepat untuk menggunakan representasi cahaya dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Apa itu sinyal? Ini adalah beberapa informasi yang akan dikirimkan. Gelombang elektromagnetik yang ideal adalah sinusoidal tak hingga dengan satu frekuensi, dan tidak dapat membawa informasi apa pun, karena setiap periode sinusoidal tersebut persis mengulangi yang sebelumnya. Kecepatan di mana fase gelombang sinus bergerak - yang disebut kecepatan fase - dapat melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa dalam kondisi tertentu. Tidak ada batasan di sini, karena kecepatan fase bukan kecepatan sinyal - belum ada. Untuk membuat sinyal, Anda perlu membuat semacam "tanda" pada gelombang. Tanda seperti itu dapat berupa, misalnya, perubahan pada salah satu parameter gelombang - amplitudo, frekuensi, atau fase awal. Tetapi segera setelah tanda dibuat, gelombang kehilangan sinusoidalitasnya. Itu menjadi termodulasi, terdiri dari satu set gelombang sinusoidal sederhana dengan amplitudo, frekuensi, dan fase awal yang berbeda - sekelompok gelombang. Kecepatan pergerakan tanda dalam gelombang termodulasi adalah kecepatan sinyal. Ketika merambat dalam suatu medium, kecepatan ini biasanya bertepatan dengan kecepatan kelompok yang mencirikan perambatan kelompok gelombang di atas secara keseluruhan (lihat "Ilmu Pengetahuan dan Kehidupan" No. 2, 2000). Dalam kondisi normal, kecepatan grup, dan karenanya kecepatan sinyal, kurang dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Bukan kebetulan bahwa ungkapan "dalam kondisi normal" digunakan di sini, karena dalam beberapa kasus kecepatan grup juga dapat melebihi dengan atau bahkan kehilangan makna, tetapi kemudian itu tidak berlaku untuk perambatan sinyal. Ditetapkan di SRT bahwa tidak mungkin mengirimkan sinyal dengan kecepatan lebih besar dari dengan.

Kenapa gitu? Karena hambatan untuk transmisi sinyal apapun pada kecepatan lebih besar dari dengan hukum kausalitas yang sama berlaku. Mari kita bayangkan situasi seperti itu. Di beberapa titik A, kilatan cahaya (peristiwa 1) menyalakan perangkat yang mengirimkan sinyal radio tertentu, dan pada titik jarak jauh B, di bawah aksi sinyal radio ini, terjadi ledakan (peristiwa 2). Jelas bahwa peristiwa 1 (kilat) adalah penyebabnya, dan peristiwa 2 (ledakan) adalah efek yang terjadi lebih lambat dari penyebabnya. Tetapi jika sinyal radio merambat pada kecepatan superluminal, pengamat di dekat titik B pertama-tama akan melihat ledakan, dan baru kemudian - yang mencapainya dengan kecepatan dengan kilatan cahaya, penyebab ledakan. Dengan kata lain, bagi pengamat ini, peristiwa 2 akan terjadi sebelum peristiwa 1, yaitu, akibat akan mendahului sebab.

Adalah tepat untuk menekankan bahwa "larangan superluminal" dari teori relativitas hanya dikenakan pada pergerakan benda-benda material dan transmisi sinyal. Dalam banyak situasi adalah mungkin untuk bergerak dengan kecepatan berapa pun, tetapi itu akan menjadi pergerakan objek dan sinyal non-materi. Misalnya, bayangkan dua penggaris yang agak panjang terletak di bidang yang sama, salah satunya terletak secara horizontal, dan yang lainnya memotongnya dengan sudut kecil. Jika garis pertama dipindahkan ke bawah (ke arah yang ditunjukkan oleh panah) dengan kecepatan tinggi, titik persimpangan garis dapat dibuat untuk berjalan cepat secara sewenang-wenang, tetapi titik ini bukan badan material. Contoh lain: jika Anda mengambil senter (atau, katakanlah, laser yang memancarkan sinar sempit) dan dengan cepat menggambarkan busur di udara, maka kecepatan linier titik cahaya akan meningkat seiring dengan jarak dan, pada jarak yang cukup jauh, akan melebihi dengan. Titik cahaya akan bergerak antara titik A dan B dengan kecepatan superluminal, tetapi ini tidak akan menjadi transmisi sinyal dari A ke B, karena titik cahaya tersebut tidak membawa informasi apapun tentang titik A.

Tak lama setelah penemuan laser, pada awal 1960-an, muncul masalah untuk mendapatkan pulsa cahaya daya tinggi yang pendek (dengan durasi urutan 1 ns = 10 -9 s). Untuk melakukan ini, pulsa laser pendek dilewatkan melalui penguat kuantum optik. Denyut nadi dipecah oleh cermin pemecah sinar menjadi dua bagian. Salah satunya, lebih kuat, dikirim ke amplifier, dan yang lainnya disebarkan di udara dan berfungsi sebagai pulsa referensi, yang dengannya dimungkinkan untuk membandingkan pulsa yang melewati amplifier. Kedua pulsa diumpankan ke fotodetektor, dan sinyal keluarannya dapat diamati secara visual pada layar osiloskop. Diharapkan bahwa pulsa cahaya yang melewati amplifier akan mengalami beberapa penundaan di dalamnya dibandingkan dengan pulsa referensi, yaitu kecepatan rambat cahaya di amplifier akan lebih kecil daripada di udara. Betapa herannya para peneliti ketika mereka menemukan bahwa pulsa merambat melalui amplifier dengan kecepatan tidak hanya lebih besar daripada di udara, tetapi juga beberapa kali lebih besar dari kecepatan cahaya di ruang hampa!

Beberapa fisikawan telah mencoba membuktikan secara eksperimental keberadaan gerakan superluminal dalam efek terowongan, salah satu fenomena paling menakjubkan dalam mekanika kuantum. Efek ini terdiri dari fakta bahwa mikropartikel (lebih tepatnya, objek mikro yang menunjukkan sifat partikel dan sifat gelombang dalam kondisi yang berbeda) mampu menembus apa yang disebut penghalang potensial - sebuah fenomena yang sama sekali tidak mungkin. dalam mekanika klasik (di mana situasi seperti itu akan dianalogikan: bola yang dilemparkan ke dinding akan berakhir di sisi lain dinding, atau gerakan bergelombang yang diberikan oleh tali yang diikat ke dinding akan diteruskan ke tali yang diikat ke dinding di sisi lain). Inti dari efek terowongan dalam mekanika kuantum adalah sebagai berikut. Jika suatu benda mikro dengan energi tertentu dalam perjalanannya bertemu dengan suatu daerah dengan energi potensial yang melebihi energi benda mikro tersebut, maka daerah tersebut merupakan penghalang baginya, yang ketinggiannya ditentukan oleh perbedaan energi. Tapi objek mikro "bocor" melalui penghalang! Kemungkinan ini diberikan kepadanya oleh hubungan ketidakpastian Heisenberg yang terkenal, ditulis untuk energi dan waktu interaksi. Jika interaksi objek mikro dengan penghalang terjadi untuk waktu yang cukup pasti, maka energi objek mikro, sebaliknya, akan dicirikan oleh ketidakpastian, dan jika ketidakpastian ini adalah urutan ketinggian penghalang, maka yang terakhir berhenti. menjadi hambatan yang tidak dapat diatasi untuk objek mikro. Ini adalah tingkat penetrasi melalui penghalang potensial yang telah menjadi subjek penelitian oleh sejumlah fisikawan yang percaya bahwa itu dapat melebihi dengan.

Dalam percobaan L. Wong, pulsa cahaya yang memasuki ruangan dengan uap cesium memiliki durasi sekitar 3 s. Atom cesium dapat berada dalam enam belas kemungkinan keadaan mekanika kuantum, yang disebut "sublevel magnetik hiperhalus keadaan dasar". Dengan bantuan pemompaan laser optik, hampir semua atom dibawa ke hanya satu dari enam belas keadaan ini, sesuai dengan suhu nol mutlak pada skala Kelvin (-273,15 o C). Panjang ruang cesium adalah 6 sentimeter. Dalam ruang hampa, cahaya merambat 6 cm dalam 0,2 ns. Seperti yang ditunjukkan pengukuran, pulsa cahaya melewati ruang dengan sesium dalam waktu 62 ns lebih pendek daripada dalam ruang hampa. Dengan kata lain, waktu transit pulsa melalui media cesium memiliki tanda "minus"! Memang, jika kita mengurangi 62 ns dari 0,2 ns, kita mendapatkan waktu "negatif". Ini "penundaan negatif" dalam medium - lompatan waktu yang tidak dapat dipahami - sama dengan waktu di mana pulsa akan membuat 310 melewati ruangan dalam ruang hampa. Konsekuensi dari "pembalikan waktu" ini adalah impuls yang meninggalkan ruangan berhasil menjauh sejauh 19 meter sebelum impuls yang masuk mencapai dinding dekat ruangan. Bagaimana situasi yang luar biasa seperti itu dapat dijelaskan (kecuali, tentu saja, tidak ada keraguan tentang kemurnian percobaan)?

Dispersi suatu zat adalah ketergantungan indeks bias fase (biasa). n pada panjang gelombang cahaya l. Dengan dispersi normal, indeks bias meningkat dengan penurunan panjang gelombang, dan ini terjadi pada kaca, air, udara, dan semua zat lain yang transparan terhadap cahaya. Dalam zat yang sangat menyerap cahaya, arah indeks bias terbalik dengan perubahan panjang gelombang dan menjadi jauh lebih curam: dengan penurunan l (kenaikan frekuensi w), indeks bias menurun tajam dan dalam rentang panjang gelombang tertentu menjadi kurang dari satu (kecepatan fase V f > dengan). Ini adalah dispersi anomali, di mana pola perambatan cahaya dalam suatu zat berubah secara radikal. kecepatan grup V cp menjadi lebih besar dari kecepatan fase gelombang dan dapat melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa (dan juga menjadi negatif). L. Wong menunjuk keadaan ini sebagai alasan yang mendasari kemungkinan menjelaskan hasil eksperimennya. Namun, perlu dicatat bahwa kondisi V gr > dengan murni formal, karena konsep kecepatan grup diperkenalkan untuk kasus dispersi kecil (normal), untuk media transparan, ketika sekelompok gelombang hampir tidak berubah bentuknya selama propagasi. Di daerah dispersi anomali, bagaimanapun, pulsa cahaya dengan cepat berubah bentuk dan konsep kecepatan kelompok kehilangan maknanya; dalam hal ini, konsep kecepatan sinyal dan kecepatan rambat energi diperkenalkan, yang dalam media transparan bertepatan dengan kecepatan grup, sedangkan di media dengan penyerapan mereka tetap kurang dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Tapi inilah yang menarik dari eksperimen Wong: pulsa cahaya, melewati media dengan dispersi anomali, tidak berubah bentuk - ia mempertahankan bentuknya dengan tepat! Dan ini sesuai dengan asumsi bahwa impuls merambat dengan kecepatan grup. Tetapi jika demikian, maka ternyata tidak ada penyerapan dalam medium, meskipun dispersi anomali medium justru disebabkan oleh penyerapan! Wong sendiri, menyadari bahwa masih banyak yang belum jelas, percaya bahwa apa yang terjadi dalam pengaturan eksperimentalnya dapat dijelaskan dengan jelas sebagai perkiraan pertama sebagai berikut.

Sebagian besar fisikawan cenderung mengaitkan hasil ini dengan munculnya prekursor berintensitas rendah dalam media dispersi ruang. Faktanya adalah bahwa dalam dekomposisi spektral pulsa, spektrum mengandung komponen frekuensi tinggi yang sewenang-wenang dengan amplitudo yang dapat diabaikan, yang disebut prekursor, yang mendahului "bagian utama" pulsa. Sifat pembentukan dan bentuk prekursor bergantung pada hukum dispersi dalam medium. Dengan pemikiran ini, urutan kejadian dalam eksperimen Wong diusulkan untuk ditafsirkan sebagai berikut. Gelombang yang masuk, "meregangkan" pertanda di depannya, mendekati kamera. Sebelum puncak gelombang masuk mengenai dinding dekat ruangan, prekursor memulai munculnya pulsa di ruangan, yang mencapai dinding jauh dan dipantulkan darinya, membentuk "gelombang terbalik". Gelombang ini, merambat 300 kali lebih cepat dengan, mencapai dinding dekat dan memenuhi gelombang masuk. Puncak dari satu gelombang bertemu dengan palung yang lain sehingga mereka saling meniadakan dan tidak ada yang tersisa. Ternyata gelombang yang masuk "mengembalikan utang" ke atom cesium, yang "meminjam" energi ke ujung ruangan yang lain. Seseorang yang hanya melihat awal dan akhir percobaan hanya akan melihat pulsa cahaya yang "melompat" ke depan dalam waktu, bergerak lebih cepat dengan.

L. Wong berpendapat bahwa eksperimennya tidak sesuai dengan teori relativitas. Pernyataan tentang tidak tercapainya kecepatan superluminal, menurutnya, hanya berlaku untuk objek dengan massa diam. Cahaya dapat direpresentasikan baik dalam bentuk gelombang, yang konsep massanya umumnya tidak dapat diterapkan, atau dalam bentuk foton dengan massa diam, seperti diketahui, sama dengan nol. Karena itu, kecepatan cahaya dalam ruang hampa, menurut Wong, bukanlah batasnya. Namun demikian, Wong mengakui bahwa efek yang dia temukan tidak memungkinkan untuk mengirimkan informasi dengan kecepatan lebih besar dari dengan.

"Informasi di sini sudah terkandung di ujung depan impuls," kata P. Milonni, fisikawan di Los Alamos National Laboratory di Amerika Serikat.

Kebanyakan fisikawan percaya bahwa karya baru ini tidak memberikan pukulan telak terhadap prinsip-prinsip fundamental. Tetapi tidak semua fisikawan percaya bahwa masalahnya telah selesai. Profesor A. Ranfagni, dari kelompok peneliti Italia yang melakukan eksperimen menarik lainnya pada tahun 2000, mengatakan pertanyaan itu masih terbuka. Eksperimen ini, yang dilakukan oleh Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni dan Rocco Ruggeri, menemukan bahwa gelombang radio gelombang sentimeter merambat di udara biasa dengan kecepatan melebihi dengan sebesar 25%.

Ringkasnya, kita dapat mengatakan yang berikut ini. Karya-karya beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu, kecepatan superluminal memang bisa terjadi. Tapi apa sebenarnya yang bergerak dengan kecepatan superluminal? Teori relativitas, sebagaimana telah disebutkan, melarang kecepatan seperti itu untuk benda-benda material dan sinyal yang membawa informasi. Namun demikian, beberapa peneliti sangat gigih dalam upaya mereka untuk menunjukkan mengatasi penghalang cahaya khusus untuk sinyal. Alasan untuk ini terletak pada kenyataan bahwa dalam teori relativitas khusus tidak ada pembenaran matematis yang ketat (berdasarkan, katakanlah, pada persamaan Maxwell untuk medan elektromagnetik) untuk ketidakmungkinan mentransmisikan sinyal pada kecepatan lebih besar dari dengan. Kemustahilan seperti itu dalam SRT ditetapkan, dapat dikatakan, murni aritmatika, berdasarkan rumus Einstein untuk penambahan kecepatan, tetapi secara fundamental hal ini dikonfirmasi oleh prinsip kausalitas. Einstein sendiri, mempertimbangkan pertanyaan tentang transmisi sinyal superluminal, menulis bahwa dalam kasus ini "... kita dipaksa untuk mempertimbangkan mekanisme transmisi sinyal yang mungkin, ketika menggunakan tindakan yang dicapai mendahului penyebabnya. Tapi, meskipun ini hasil dari logika murni sudut pandang tidak mengandung dirinya sendiri, menurut pendapat saya, tidak ada kontradiksi, namun sangat bertentangan dengan karakter semua pengalaman kita sehingga tidak mungkin untuk mengandaikan V > c tampaknya cukup terbukti. "Prinsip kausalitas adalah landasan yang mendasari ketidakmungkinan transmisi sinyal superluminal. Dan batu ini, tampaknya, akan tersandung semua pencarian sinyal superluminal tanpa kecuali, tidak peduli berapa banyak peneliti ingin mendeteksi sinyal tersebut. karena itulah sifat dunia kita.

Sebagai kesimpulan, harus ditekankan bahwa semua hal di atas berlaku khusus untuk dunia kita, untuk Semesta kita. Pemesanan semacam itu dibuat karena baru-baru ini hipotesis baru telah muncul dalam astrofisika dan kosmologi yang memungkinkan keberadaan banyak Semesta tersembunyi dari kita, dihubungkan oleh terowongan topologi - jumper. Sudut pandang ini dibagikan, misalnya, oleh astrofisikawan terkenal N. S. Kardashev. Untuk pengamat luar, pintu masuk ke terowongan ini ditandai oleh medan gravitasi anomali, mirip dengan lubang hitam. Pergerakan di terowongan seperti itu, seperti yang disarankan oleh penulis hipotesis, akan memungkinkan untuk menghindari batas kecepatan yang ditentukan di ruang biasa oleh kecepatan cahaya, dan, akibatnya, untuk mewujudkan ide menciptakan mesin waktu.. .hal. Dan meskipun sejauh ini hipotesis semacam itu terlalu mengingatkan pada plot dari fiksi ilmiah, orang tidak boleh dengan tegas menolak kemungkinan mendasar dari model multi-elemen dari struktur dunia material. Hal lain adalah bahwa semua Alam Semesta lain ini, kemungkinan besar, akan tetap menjadi konstruksi matematis murni dari fisikawan teoretis yang tinggal di Alam Semesta kita dan mencoba menemukan dunia yang tertutup bagi kita dengan kekuatan pikiran mereka ...

Lihat di ruangan dengan topik yang sama

Portal untuk siswa. Latihan mandiri

ARTIKEL TERKAIT