სინათლის სიჩქარის დაძლევა. სუპერნათური სიჩქარე: რამდენად რეალურია ეს?

ასტროფიზიკოსებმა ბეილორის უნივერსიტეტიდან (აშშ) შეიმუშავეს ჰიპერსივრცის დისკის მათემატიკური მოდელი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გადალახოთ კოსმოსური დისტანციები სინათლის სიჩქარეზე 10³²-ჯერ უფრო მაღალი სიჩქარით, რაც საშუალებას გაძლევთ ფრენა მეზობელ გალაქტიკაში რამდენიმე საათში. და უკან დაბრუნდი.

ფრენის დროს ადამიანი ვერ იგრძნობს იმ გადატვირთვას, რაც თანამედროვე ავიახაზებში იგრძნობა, თუმცა ასეთი ძრავა მეტალში მხოლოდ რამდენიმე ასეულ წელიწადში გამოჩნდება.

ამძრავის მოქმედების მექანიზმი ეფუძნება კოსმოსური დეფორმაციის ძრავის (Warp Drive) პრინციპს, რომელიც 1994 წელს შემოგვთავაზა მექსიკელმა ფიზიკოსმა მიგელ ალკუბიერმა. ამერიკელებს მხოლოდ მოდელის დახვეწა და უფრო დეტალური გამოთვლების გაკეთება მოუწიათ.
„თუ თქვენ შეკუმშავთ სივრცეს ხომალდის წინ და გაფართოვდებით მის უკან, პირიქით, მაშინ გემის ირგვლივ ჩნდება სივრცე-დროის ბუშტი“, - ამბობს კვლევის ერთ-ერთი ავტორი, რიჩარდ ობუსი. „ის ფარავს გემს და გამოჰყავს მას ჩვეულებრივი სამყაროდან საკუთარ კოორდინატულ სისტემაში.სივრცე-დროის წნევის სხვაობის გამო ამ ბუშტს შეუძლია გადაადგილება ნებისმიერი მიმართულებით და გადალახავს სინათლის ზღურბლს ათასობით ბრძანებით.

სავარაუდოდ, გემის ირგვლივ სივრცე დეფორმაციას შეძლებს ბნელი ენერგიის გამო, რაც აქამდე არ არის შესწავლილი. ”ბნელი ენერგია არის ძალიან ცუდად შესწავლილი ნივთიერება, რომელიც შედარებით ცოტა ხნის წინ აღმოაჩინეს და ხსნის, თუ რატომ დაფრინავენ გალაქტიკები ერთმანეთისგან,” - თქვა სერგეი პოპოვმა, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის შტერნბერგის სახელმწიფო ასტრონომიული ინსტიტუტის რელატივისტური ასტროფიზიკის დეპარტამენტის უფროსი მკვლევარი. არსებობს მისი რამდენიმე მოდელი, მაგრამ რომელი "ჯერ არ არსებობს ზოგადად მიღებული. ამერიკელებმა საფუძვლად აიღეს მოდელი, რომელიც დაფუძნებულია დამატებით ზომებზე და ამბობენ, რომ შესაძლებელია ამ განზომილებების თვისებების შეცვლა ადგილობრივად. შემდეგ გამოდის, რომ შეიძლება არსებობდეს სხვადასხვა კოსმოლოგიური მუდმივები სხვადასხვა მიმართულებით.და მაშინ გემი ბუშტში დაიწყებს მოძრაობას“.

სამყაროს ასეთი „ქცევა“ აიხსნება „სიმების თეორიით“, რომლის მიხედვითაც მთელი ჩვენი სივრცე გაჟღენთილია მრავალი სხვა განზომილებით. მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთთან წარმოქმნის საძაგელ ძალას, რომელსაც შეუძლია გააფართოოს არა მხოლოდ მატერია, როგორიცაა გალაქტიკები, არამედ თავად სივრცის სხეულიც. ამ ეფექტს ეწოდება "სამყაროს ინფლაცია".

„სამყარო არსებობის პირველივე წამებიდან იჭიმება, – განმარტავს ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი, ლებედევის ფიზიკის ინსტიტუტის ასტრო-კოსმოსური ცენტრის თანამშრომელი რუსლან მეცაევი. – და ეს პროცესი დღემდე გრძელდება. " ამ ყველაფრის ცოდნით, შეგიძლიათ სცადოთ სივრცის ხელოვნურად გაფართოება ან შევიწროება. ამისათვის მან უნდა მოახდინოს გავლენა სხვა განზომილებებზე, რითაც ჩვენი სამყაროს სივრცის ნაწილი დაიწყებს მოძრაობას სწორი მიმართულებით ბნელი ენერგიის ძალების გავლენის ქვეშ.

ამ შემთხვევაში ფარდობითობის თეორიის კანონები არ ირღვევა. ბუშტის შიგნით ფიზიკური სამყაროს იგივე კანონები დარჩება და სინათლის სიჩქარე იქნება ზღვარი. ეგრეთ წოდებული ტყუპის ეფექტი არ ეხება ამ სიტუაციას, რომელიც მეტყველებს იმაზე, რომ სინათლის სიჩქარით კოსმოსში მოგზაურობის დროს გემის შიგნით დრო მნიშვნელოვნად შენელდება და დედამიწაზე დაბრუნებული ასტრონავტი შეხვდება თავის ტყუპ ძმას, უკვე ძალიან მოხუცს. Warp Drive ძრავა გამორიცხავს ამ სირთულეს, რადგან ის უბიძგებს სივრცეს და არა გემს.

ამერიკელებმა უკვე იპოვეს სამიზნე მომავალი ფრენისთვის. ეს არის პლანეტა Gliese 581 (Gliese 581), რომელზეც კლიმატური პირობები და გრავიტაცია უახლოვდება დედამიწისას. მანძილი მასამდე 20 სინათლის წელია და მაშინაც კი, თუ Warp Drive მაქსიმალურ სიმძლავრეზე ტრილიონჯერ სუსტად მუშაობს, მასამდე მგზავრობის დრო მხოლოდ რამდენიმე წამი იქნება.

თემა "ძრავა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ იფრინოთ სუპერნათური სიჩქარით", "მოგზაურობა მრავალგანზომილებიან სივრცეში" და ყველაფერი, რაც ეხება ფრენის თემას სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით, ჯერჯერობით არ სცილდება ვარაუდებს, თუმცა ზოგიერთში. ის ასპექტები, რომლებიც მას უკავშირდება მსოფლიო მეცნიერებებთან. დღეს ჩვენ ვართ ისეთ ეტაპზე, როცა ვიცით, რომ რაღაცები ვიცით და რაღაცები არ ვიცით, მაგრამ რა თქმა უნდა არ ვიცით შესაძლებელია თუ არა სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად მგზავრობა.

ცუდი ამბავი ის არის, რომ დღევანდელი სამეცნიერო ცოდნის საფუძველი ვარაუდობს, რომ სინათლეზე სწრაფი მოგზაურობა შეუძლებელია. ეს არის აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის არტეფაქტი. დიახ, არსებობს სხვა ცნებები - სუპერლუმინალური ნაწილაკები, ჭიის ხვრელები ( გვირაბები სივრცეში - დაახლ. თარგმნა.), ინფლაციური სამყარო, სივრცისა და დროის დეფორმაცია, კვანტური პარადოქსები... ყველა ეს იდეა განხილულია სერიოზულ სამეცნიერო ლიტერატურაში, მაგრამ მათ რეალობაზე საუბარი ნაადრევია.

ერთ-ერთი კითხვა, რომელიც ჩნდება FTL მოგზაურობასთან დაკავშირებით, არის დროითი პარადოქსები: მიზეზისა და შედეგის დარღვევა და რა იგულისხმება დროში მოგზაურობაში. თითქოს FTL-ზე ფრენის თემა არ არის საკმარისი, შესაძლებელია თუ არა ისეთი სცენარის შემუშავება, რომლითაც FTL დროში მოგზაურობას შეძლებს. დროში მოგზაურობა გაცილებით შეუძლებლად ითვლება, ვიდრე მსუბუქი მოგზაურობა.

რა არის მთავარი განსხვავება?

ძლივს არღვევდა ხმის ბარიერს, ხალხს უკვირდა: "რატომ არ ვარღვევთ ახლა სინათლის ბარიერს, მართლა ასე განსხვავებულია?" ნაადრევია ლაპარაკი სინათლის ბარიერის გარღვევაზე, მაგრამ რაღაც უკვე დანამდვილებით ცნობილია – ეს სულ სხვა პრობლემაა, ვიდრე ხმის ბარიერის გარღვევა. ხმის ბარიერი დაარღვია მასალისაგან და არა ხმისგან დამზადებულმა ობიექტმა. მასალის ატომები და მოლეკულები დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ველებით, რისგანაც შედგება სინათლე. სინათლის სიჩქარის ბარიერის გარღვევის შემთხვევაში, ობიექტი, რომელიც ცდილობს ამ ბარიერის გარღვევას, იგივეა, რაც თავად ბარიერი. როგორ შეიძლება საგანმა იმოძრაოს უფრო სწრაფად, ვიდრე ის, რაც აკავშირებს მის ატომებს? როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ეს სრულიად განსხვავებული პრობლემაა, ვიდრე ხმის ბარიერის დარღვევა.

შეგიძლიათ ძალიან მოკლედ დაასახელოთ „ფარდობითობის სპეციალური თეორია“. სინამდვილეში ის ძალიან მარტივია თავისი დიზაინით... დაიწყეთ ორი მარტივი წესით.

წესი #1:თქვენ მიერ გავლილი მანძილი (დ) დამოკიდებულია თქვენს სიჩქარეზე (v) და მგზავრობის დროს (t). თუ თქვენ მართავთ 55 მილს საათში, თქვენ გაივლით 55 მილს საათში. Უბრალოდ.

წესი #2:ეს საოცარი რამ არის – რაც არ უნდა სწრაფად იმოძრაოთ, მუდმივად შეამჩნევთ, რომ სინათლის სიჩქარე იგივე რჩება.

გააერთიანეთ ისინი და შეადარეთ რას „ხედავს“ ერთი მოგზაური სხვა სიჩქარით მოგზაურთან შედარებით – აი, აქ ჩნდება პრობლემები. ვცადოთ განსხვავებული სურათი. Დახუჭე თვალები. წარმოიდგინეთ, რომ თქვენი ყველა გრძნობიდან მხოლოდ სმენაა ჩართული. თქვენ აღიქვამთ მხოლოდ ბგერებს. თქვენ ამოიცნობთ ობიექტებს მხოლოდ მათ მიერ გამოსული ხმით. მაშ, ლოკომოტივი რომ გავიდა, მისი სასტვენი რამენაირად შეიცვალა? ვიცით, რომ ის გარკვეულ ნოტზე ჟღერს, მაგრამ მატარებლის მოძრაობის გამო ის იცვლება ე.წ. დოპლერის ეფექტის მოქმედების გამო. იგივე ხდება სინათლეზეც. ჩვენს ირგვლივ ყველაფერი ვიცით სინათლის არსებობის ან, ზოგადად, ელექტრომაგნიტიზმის გამო. რასაც ჩვენ ვხედავთ, რას ვგრძნობთ (ჰაერის მოლეკულები ატყდება ჩვენს კანს), რას გვესმის (მოლეკულები ერთმანეთს ეჯახება ტალღების წნევით), დროის მსვლელობაც კი - ეს ყველაფერი კონტროლდება ელექტრომაგნიტური ძალებით. ასე რომ, თუ ჩვენ დავიწყებთ მოძრაობას სიჩქარით, რომელიც უახლოვდება იმ სიჩქარეს, რომლითაც ვიღებთ მთელ ინფორმაციას, ჩვენი ინფორმაცია დამახინჯდება. მთლიანობაში, ეს ასე მარტივია. ამის გაგება საკმარისია, თუ რაიმეს გაკეთებას ცდილობთ. მაგრამ ეს სხვა საკითხია.

სინათლის სიჩქარის ბარიერი ფარდობითობის სპეციალური თეორიის ერთ-ერთი შედეგია. შეგიძლიათ სხვანაირად შეხედოთ ამას. უფრო სწრაფად გადაადგილებისთვის საჭიროა ენერგიის დამატება. მაგრამ როცა სინათლის სიჩქარეს უახლოვდებით, მოძრაობისთვის საჭირო ენერგიის რაოდენობა უსასრულობამდე იზრდება. მასის სინათლის სიჩქარით გადაადგილებას უსასრულო ენერგია სჭირდება. გამოდის, რომ აქ ნამდვილი ბარიერის წინაშე დგახართ.

შესაძლებელია თუ არა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის გვერდის ავლით? ალბათ.

მიმდინარეობს თუ არა რაიმე კვლევა ამ მიმართულებით? დიახ, მაგრამ მცირე მასშტაბით.

გარდა ფიზიკოსების ინდივიდუალური თეორიული სამუშაოებისა, როგორებიც არიან მეტ ვისერი, მაიკლ მორისი, მიგელ ალკუბიერი და სხვები, არსებობს NASA-ს სრულიად ახალი პროგრამა რეაქტიული ძრავის ფიზიკაში.

InoSMI-ის მასალები შეიცავს მხოლოდ უცხოური მედიის შეფასებებს და არ ასახავს InoSMI-ის რედაქტორების პოზიციას.

დღეს ჩვენ იმ ეტაპზე ვართ, როცა ვიცით, რომ რაღაცები ვიცით და რაღაცეები არ ვიცით, მაგრამ რა თქმა უნდა არ ვიცით შესაძლებელია თუ არა სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად მგზავრობა.

დიახ, არის სხვა ცნებები - სუპერლუმინალური ნაწილაკები, ჭიის ხვრელები (გვირაბი სივრცეში - დაახლ. მთარგმნ.), ინფლაციური სამყარო, სივრცისა და დროის დეფორმაციები, კვანტური პარადოქსები... ყველა ეს იდეა განიხილება სერიოზულ სამეცნიერო ლიტერატურაში, მაგრამ ის მაინც ძალიან ადრეა საუბარი მათ რეალობაზე.

რა არის მთავარი განსხვავება?

მასალის ატომები და მოლეკულები დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ველებით, რისგანაც შედგება სინათლე. სინათლის სიჩქარის ბარიერის გარღვევის შემთხვევაში, ობიექტი, რომელიც ცდილობს ამ ბარიერის გარღვევას, იგივეა, რაც თავად ბარიერი. როგორ შეიძლება საგანმა იმოძრაოს უფრო სწრაფად, ვიდრე ის, რაც აკავშირებს მის ატომებს? როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ეს სრულიად განსხვავებული პრობლემაა, ვიდრე ხმის ბარიერის დარღვევა.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია

მაშ, ლოკომოტივი რომ გავიდა, მისი სასტვენი რამენაირად შეიცვალა? ვიცით, რომ ის გარკვეულ ნოტზე ჟღერს, მაგრამ მატარებლის მოძრაობის გამო ის იცვლება ე.წ. დოპლერის ეფექტის მოქმედების გამო. იგივე ხდება სინათლეზეც. ჩვენს ირგვლივ ყველაფერი ვიცით სინათლის არსებობის ან, ზოგადად, ელექტრომაგნიტიზმის გამო. რასაც ჩვენ ვხედავთ, რას ვგრძნობთ (ჰაერის მოლეკულები ატყდება ჩვენს კანს), რას გვესმის (მოლეკულები ერთმანეთს ეჯახება ტალღების წნევით), დროის მსვლელობაც კი - ეს ყველაფერი კონტროლდება ელექტრომაგნიტური ძალებით.

ასე რომ, თუ ჩვენ დავიწყებთ მოძრაობას სიჩქარით, რომელიც უახლოვდება იმ სიჩქარეს, რომლითაც ვიღებთ მთელ ინფორმაციას, ჩვენი ინფორმაცია დამახინჯდება. მთლიანობაში, ეს ასე მარტივია. ამის გაგება საკმარისია, თუ რაიმეს გაკეთებას ცდილობთ. მაგრამ ეს სხვა საკითხია.

სინათლის სიჩქარის ბარიერი

შესაძლებელია თუ არა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის გვერდის ავლით? ალბათ.

ორიგინალური გამოცემა.

სკოლიდან გვასწავლიდნენ, რომ შეუძლებელია სინათლის სიჩქარის გადაჭარბება და, შესაბამისად, ადამიანის მოძრაობა კოსმოსში დიდი გადაუჭრელი პრობლემაა (როგორ მივფრინდეთ უახლოეს მზის სისტემაში, თუ სინათლე ამ მანძილს მხოლოდ რამდენიმეში გადალახავს. ათასი წლის?). შესაძლოა ამერიკელმა მეცნიერებმა იპოვეს გზა სუპერსიჩქარით ფრენისთვის, არა მხოლოდ მოტყუების გარეშე, არამედ ალბერტ აინშტაინის ფუნდამენტური კანონების დაცვით. ყოველ შემთხვევაში ასე ამბობს ჰაროლდ უაითი, კოსმოსური დეფორმაციის ძრავის პროექტის ავტორი.

ჩვენ რედაქციაში ჩავთვალეთ სიახლე აბსოლუტურად ფანტასტიურად, ამიტომ დღეს, კოსმონავტიკის დღის წინა დღეს, ვაქვეყნებთ კონსტანტინე კაკაესის რეპორტაჟს ჟურნალ Popular Science-ისთვის NASA-ს ფენომენალური პროექტის შესახებ, წარმატების შემთხვევაში, ადამიანი შეძლებს გასცდეს მიღმა. მზის სისტემა.

2012 წლის სექტემბერში რამდენიმე ასეული მეცნიერი, ინჟინერი და კოსმოსური ენთუზიასტი შეიკრიბა ჯგუფის მეორე საჯარო შეხვედრაზე სახელწოდებით 100 Year Starship. ჯგუფს ხელმძღვანელობს ყოფილი ასტრონავტი მეი ჯემისონი და დაარსებულია DARPA-ს მიერ. კონფერენციის მიზანია „შესაძლებელია ადამიანის გადაადგილება მზის სისტემის მიღმა სხვა ვარსკვლავებამდე მომდევნო ასი წლის განმავლობაში“. კონფერენციის მონაწილეთა უმეტესობა აღიარებს, რომ პილოტირებადი კოსმოსის კვლევაში პროგრესი ძალიან მცირეა. მიუხედავად ბოლო კვარტალში დახარჯული მილიარდობით დოლარისა, კოსმოსურ სააგენტოებს შეუძლიათ გააკეთონ თითქმის იმდენი, რამდენიც შეეძლოთ 1960-იან წლებში. ფაქტიურად, 100 წლიანი Starship არის მოწვეული ამ ყველაფრის გამოსასწორებლად.

მაგრამ უფრო აზრზე. კონფერენციიდან რამდენიმე დღის შემდეგ, მისმა მონაწილეებმა მიაღწიეს ყველაზე ფანტასტიკურ თემებს: ორგანოების რეგენერაცია, ორგანიზებული რელიგიის პრობლემა გემზე და ა.შ. 100 წლის ვარსკვლავური ხომალდის შეხვედრის ერთ-ერთ ყველაზე საინტერესო პრეზენტაციას ეწოდა Warp Field Mechanics 102 და წარმოადგინა NASA-ს ჰაროლდ "სონი" უაიტმა. სააგენტოს ვეტერანი, უაითი მართავს Advanced Pulse Program-ს ჯონსონის კოსმოსურ ცენტრში (JSC). ხუთ კოლეგასთან ერთად მან შექმნა "კოსმოსური მოძრაობის სისტემების საგზაო რუკა", რომელიც ასახავს NASA-ს მიზნებს მომავალი კოსმოსური მოგზაურობისთვის. გეგმაში ჩამოთვლილია ყველა სახის მამოძრავებელი პროექტი, მოწინავე ქიმიური რაკეტებიდან დამთავრებული შორსმიმავალი მოვლენებით, როგორიცაა ანტიმატერია ან ბირთვული მანქანები. მაგრამ უაითის კვლევის სფერო ყველაზე ფუტურისტულია: ეს ეხება კოსმოსურ ძრავას.

ასე ჩვეულებრივ გამოსახულია ალკუბიერის ბუშტი

გეგმის მიხედვით, ასეთი ძრავა უზრუნველყოფს სივრცეში მოძრაობას სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით. ზოგადად მიღებულია, რომ ეს შეუძლებელია, რადგან ეს არის აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის აშკარა დარღვევა. მაგრამ თეთრი სხვაგვარად ამტკიცებს. მისი სიტყვების დასადასტურებლად ის მიმართავს ე.წ. პრეზენტაციაში მან თქვა, თუ როგორ მოახერხა ახლახანს მიაღწია თეორიულ შედეგებს, რომლებიც პირდაპირ მიგვიყვანს რეალური კოსმოსური ძრავის შექმნამდე.

ნათელია, რომ ეს ყველაფერი აბსოლუტურად ფანტასტიკურად ჟღერს: ასეთი მოვლენები არის ნამდვილი რევოლუცია, რომელიც მსოფლიოს ყველა ასტროფიზიკოსს ხელებს გაუხსნის. იმის ნაცვლად, რომ 75 000 წელი გაატარონ ალფა კენტავრში, ჩვენს ვარსკვლავურ სისტემასთან ყველაზე ახლოს მყოფი ვარსკვლავური სისტემისთვის, ასეთი ძრავის მქონე გემზე მყოფ ასტრონავტებს შეუძლიათ მოგზაურობა რამდენიმე კვირაში განახორციელონ.

შატლის პროგრამის გათიშვისა და დედამიწის დაბალ ორბიტაზე კერძო ფრენების მზარდი როლის გათვალისწინებით, NASA აცხადებს, რომ ის ხელახლა ამახვილებს ყურადღებას შორსმიმავალ, ბევრად უფრო გაბედულ გეგმებზე, რომლებიც ბევრად სცილდება მთვარეზე მოგზაურობას. ამ მიზნების მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ ახალი მამოძრავებელი სისტემების განვითარებით - რაც უფრო ადრე, მით უკეთესი. კონფერენციიდან რამდენიმე დღის შემდეგ, ნასას ხელმძღვანელმა ჩარლზ ბოლდენმა გაიმეორა უაიტის სიტყვები: „გვინდა ვიმოგზაუროთ სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად და მარსზე შეუჩერებლად“.

როგორ ვიცით ამ ძრავის შესახებ

პირველი პოპულარული გამოყენება ტერმინი "space warp drive" თარიღდება 1966 წლიდან, როდესაც Star Trek გამოუშვა ჯენ როდენბერიმ. მომდევნო 30 წლის განმავლობაში ეს ძრავა არსებობდა მხოლოდ როგორც ამ ფანტასტიკური სერიის ნაწილი. ფიზიკოსმა, სახელად მიგელ ალკუბიერმა, უყურა სერიალის ეპიზოდს, როდესაც მუშაობდა ფარდობითობის დოქტორანტურაზე და აინტერესებდა, შეიძლებოდა თუ არა რეალობის დრაივის შექმნა. 1994 წელს მან გამოაქვეყნა ნაშრომი, რომელშიც აღნიშნული იყო ეს პოზიცია.

ალკუბიერმა წარმოიდგინა ბუშტი სივრცეში. ბუშტის წინა მხარეს დრო-სივრცე მცირდება, უკანა კი ფართოვდება (როგორც ეს იყო დიდი აფეთქების დროს, ფიზიკოსების აზრით). დეფორმაცია გამოიწვევს გემს შეუფერხებლად სრიალებს გარე სივრცეში, თითქოს ის ტალღაზე სრიალებს, მიმდებარე ხმაურის მიუხედავად. პრინციპში, დეფორმირებულ ბუშტს შეუძლია იმოძრაოს ისე სწრაფად, როგორც სასურველია; სინათლის სიჩქარის შეზღუდვები, აინშტაინის თეორიის მიხედვით, ვრცელდება მხოლოდ სივრცე-დროის კონტექსტში, მაგრამ არა სივრცე-დროის ასეთ დამახინჯებებში. ბუშტის შიგნით, ალკუბიერმა იწინასწარმეტყველა, რომ სივრცე-დრო არ შეიცვლება და კოსმოსური მოგზაურები არ დაზარალდებიან.

აინშტაინის განტოლებები ზოგად ფარდობითობაში ძნელია ამოხსნა ერთი მიმართულებით, იმის გარკვევა, თუ როგორ უხვევს მატერია სივრცეს, მაგრამ ეს შესაძლებელია. მათი გამოყენებით ალკუბიერმა დაადგინა, რომ მატერიის განაწილება აუცილებელი პირობაა დეფორმირებული ბუშტის შესაქმნელად. ერთადერთი პრობლემა ის არის, რომ გადაწყვეტილებები იწვევს მატერიის განუსაზღვრელ ფორმას, რომელსაც ნეგატიური ენერგია ეწოდება.

მარტივი სიტყვებით, გრავიტაცია არის მიზიდულობის ძალა ორ ობიექტს შორის. თითოეული ობიექტი, განურჩევლად მისი ზომისა, ახორციელებს მიზიდულობის გარკვეულ ძალას მიმდებარე მატერიაზე. აინშტაინის აზრით, ეს ძალა არის სივრცე-დროის გამრუდება. თუმცა, უარყოფითი ენერგია გრავიტაციულად უარყოფითია, ანუ ამაღელვებელი. დროისა და სივრცის შეერთების ნაცვლად, ნეგატიური ენერგია მოგერიებს და ჰყოფს მათ. უხეშად რომ ვთქვათ, ამ მოდელის მუშაობისთვის, ალკუბიერას სჭირდება უარყოფითი ენერგია გემის უკან სივრცე-დროის გასაფართოვებლად.

იმისდა მიუხედავად, რომ არავის ჯერ არ გაუზომია კონკრეტულად უარყოფითი ენერგია, კვანტური მექანიკის მიხედვით, ის არსებობს და მეცნიერებმა მისი შექმნა ლაბორატორიაში ისწავლეს. მისი ხელახლა შექმნის ერთ-ერთი გზაა კაზიმიროვის ეფექტი: ორი პარალელური გამტარი ფირფიტა, რომლებიც ერთმანეთთან ახლოს არის, ქმნის გარკვეული რაოდენობის უარყოფით ენერგიას. ალკუბიერის მოდელის სუსტი წერტილი ის არის, რომ მისი განხორციელება მოითხოვს უზარმაზარ ნეგატიურ ენერგიას, რამდენიმე რიგით მეტი სიდიდის, ვიდრე, მეცნიერთა აზრით, მისი წარმოება შესაძლებელია.

უაითი ამბობს, რომ მან იპოვა გზა ამ შეზღუდვის გადასაჭრელად. კომპიუტერულ სიმულაციაში უაიტმა შეცვალა არევის ველის გეომეტრია ისე, რომ თეორიულად მას შეეძლო დეფორმირებული ბუშტის წარმოქმნა მილიონჯერ ნაკლები უარყოფითი ენერგიის გამოყენებით, ვიდრე Alcubierra-ს შეფასებით მოითხოვდა, და შესაძლოა საკმარისი ცოტა იმისთვის, რომ კოსმოსური ხომალდი ატაროს თავისი წარმოების საშუალებები. . "აღმოჩენები, - ამბობს უაითი, - ცვლის ალკუბიერის მეთოდს არაპრაქტიკულიდან საკმაოდ დამაჯერებლად".

ანგარიში WHITE'S LAB-დან

ჯონსონის კოსმოსური ცენტრი მდებარეობს ჰიუსტონის ლაგუნების გვერდით, საიდანაც იხსნება ბილიკი გალვესტონის ყურეში. ცენტრი ცოტათი ჰგავს გარეუბნის კოლეჯის კამპუსს, რომელიც მხოლოდ ასტრონავტების მომზადებას ისახავს მიზნად. ჩემი ვიზიტის დღეს უაითი მე-15 კორპუსში დამხვდა, დერეფნების, ოფისების და ძრავის ტესტირების ლაბორატორიების მრავალსართულიანი ლაბირინთში. უაითს აცვია Eagleworks-ის პოლო მაისური, როგორც ის უწოდებს თავის ძრავის ექსპერიმენტებს, ნაქარგი არწივით, რომელიც ფუტურისტულ კოსმოსურ ხომალდზე ცურავს.

უაითმა დაიწყო თავისი კარიერა, როგორც ინჟინერმა, რომელიც ატარებდა კვლევებს რობოტული ჯგუფის შემადგენლობაში. დროთა განმავლობაში მან აიღო მეთაურობა ISS-ის მთელ რობოტ ფრთაზე პლაზმის ფიზიკაში დოქტორის დამთავრებისას. მან მხოლოდ 2009 წელს გადაიტანა თავისი ყურადღება მოძრაობის შესწავლაზე და ამ თემამ ის საკმარისად დაიპყრო, რომ გახდა მთავარი მიზეზი, რის გამოც იგი წავიდა სამუშაოდ NASA-ში.

"ის საკმაოდ უჩვეულო ადამიანია", - ამბობს მისი უფროსი, ჯონ ეპლუაიტი, რომელიც ხელმძღვანელობს მამოძრავებელი სისტემების განყოფილებას. - ნამდვილად დიდი მეოცნებე, მაგრამ ამავდროულად ნიჭიერი ინჟინერია. მან იცის როგორ აქციოს თავისი ფანტაზიები ნამდვილ საინჟინრო პროდუქტად“. დაახლოებით იმავე დროს, როდესაც ის შეუერთდა NASA-ს, უაიტმა ნებართვა სთხოვა გაეხსნა საკუთარი ლაბორატორია, რომელიც ეძღვნებოდა მოწინავე მამოძრავებელ სისტემებს. მან თავად მოიფიქრა სახელი Eagleworks და NASA-ს სთხოვა კიდეც შეექმნა მისი სპეციალობის ლოგო. შემდეგ დაიწყო ეს სამუშაო.

უაითს მიმყავს თავის კაბინეტში, რომელსაც ის უზიარებს კოლეგას, რომელიც წყალს ეძებს მთვარეზე, შემდეგ კი მიმყავს Eagleworks-ში. გზად ის მეუბნება ლაბორატორიის გახსნის თხოვნაზე და უწოდებს მას „გრძელ და რთულ პროცესს მოწინავე მოძრაობის პოვნისა, რათა დაეხმაროს ადამიანს კოსმოსის შესწავლაში“.

თეთრი მაჩვენებს ობიექტს და მაჩვენებს მის ცენტრალურ ფუნქციას, რასაც ის უწოდებს "კვანტური ვაკუუმ პლაზმური გამანადგურებელს" (QVPT). ეს მოწყობილობა ჰგავს უზარმაზარ წითელ ხავერდის დონატს, მავთულებით მჭიდროდ მიბმული ბირთვის გარშემო. ეს არის Eagleworks-ის ორი ინიციატივიდან ერთ-ერთი (მეორე არის warp engine). ეს ასევე საიდუმლო განვითარებაა. როდესაც მე ვკითხავ, რა არის, უაითი პასუხობს, რომ მას შეუძლია მხოლოდ თქვას, რომ ეს ტექნოლოგია უფრო მაგარია, ვიდრე warp ძრავა). უაითის მიერ დაწერილი NASA-ს 2011 წლის ანგარიშის მიხედვით, ხომალდი საწვავის წყაროდ იყენებს კვანტურ რყევებს ცარიელ სივრცეში, რაც იმას ნიშნავს, რომ QVPT-ზე მომუშავე კოსმოსური ხომალდი არ საჭიროებს საწვავს.

ძრავა იყენებს კვანტურ რყევებს ცარიელ სივრცეში, როგორც საწვავის წყარო,
რაც ნიშნავს კოსმოსურ ხომალდს
იკვებება QVPT-ით, არ საჭიროებს საწვავს.

როდესაც მოწყობილობა მუშაობს, უაითის სისტემა კინემატოგრაფიულად სრულყოფილად გამოიყურება: ლაზერის ფერი წითელია, ხოლო ორი სხივი გადაკვეთილია როგორც საბერები. რგოლის შიგნით არის ბარიუმის ტიტანატისგან დამზადებული ოთხი კერამიკული კონდენსატორი, რომელსაც უაითი 23000 ვოლტამდე მუხტავს. უაითმა ბოლო ორწელიწადნახევარი გაატარა ექსპერიმენტის შემუშავებაზე და ამბობს, რომ კონდენსატორები უზარმაზარ პოტენციურ ენერგიას აჩვენებენ. თუმცა, როდესაც ვკითხულობ, როგორ შევქმნათ ნეგატიური ენერგია, რომელიც საჭიროა დახრილი სივრცე-დროისთვის, ის თავს არიდებს პასუხს. ის განმარტავს, რომ მან ხელი მოაწერა გაუხსნელ ხელშეკრულებას და ამიტომ დეტალებს ვერ ასახელებს. ვეკითხები, ვისთან დადო ეს შეთანხმებები. ის ამბობს: „ხალხთან. მოდიან და უნდათ საუბარი. მეტ დეტალს ვერ გეტყვით“.

ძრავის იდეის ოპონენტები

ჯერჯერობით, დამახინჯებული მოგზაურობის თეორია საკმაოდ ინტუიციურია - დროისა და სივრცის დეფორმირება მოძრავი ბუშტის შესაქმნელად - და მას აქვს რამდენიმე მნიშვნელოვანი ხარვეზი. მაშინაც კი, თუ უაითმა მნიშვნელოვნად შეამცირებს ალკუბიერას მოთხოვნილ ნეგატიურ ენერგიას, მას მაინც დასჭირდება მეტი, ვიდრე მეცნიერებს შეუძლიათ, ამბობს ლოურენს ფორდი, თეორიული ფიზიკოსი ტაფტსის უნივერსიტეტიდან, რომელმაც დაწერა მრავალი ნაშრომი უარყოფითი ენერგიის თემაზე ბოლო 30 წლის განმავლობაში. . ფორდი და სხვა ფიზიკოსები ამტკიცებენ, რომ არსებობს ფუნდამენტური ფიზიკური შეზღუდვები და ეს არ არის იმდენად საინჟინრო ნაკლოვანებები, არამედ რომ ასეთი რაოდენობის უარყოფითი ენერგია არ შეიძლება არსებობდეს ერთ ადგილას დიდი ხნის განმავლობაში.

კიდევ ერთი გართულება: დეფორმაციის ბურთის შესაქმნელად, რომელიც სინათლეზე სწრაფად მოძრაობს, მეცნიერებს დასჭირდებათ ნეგატიური ენერგიის გამომუშავება კოსმოსური ხომალდის გარშემო, მათ შორის მის ზემოთ. თეთრი არ ფიქრობს, რომ ეს პრობლემაა; ის საკმაოდ ბუნდოვნად პასუხობს, რომ ძრავა დიდი ალბათობით იმუშავებს ზოგიერთი არსებული „აპარტატის გამო, რომელიც ქმნის აუცილებელ პირობებს“. თუმცა, გემის წინ ამ პირობების შექმნა ნიშნავს ნეგატიური ენერგიის მუდმივი მიწოდების უზრუნველყოფას, რომელიც მოძრაობს სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად, რაც კვლავ ეწინააღმდეგება ფარდობითობის ზოგად თეორიას.

საბოლოოდ, კოსმოსური ძრავა ბადებს კონცეპტუალურ კითხვას. ფარდობითობის ზოგადი თვალსაზრისით, FTL მოგზაურობა დროში მოგზაურობის ტოლფასია. თუ ასეთი ძრავა რეალურია, თეთრი ქმნის დროის მანქანას.

ეს დაბრკოლებები იწვევს სერიოზულ ეჭვებს. „არა მგონია, რომ ფიზიკა, რომელიც ჩვენ ვიცით და მისი კანონები გვაძლევს საშუალებას ვივარაუდოთ, რომ ის ყველაფერს მიაღწევს თავისი ექსპერიმენტებით“, - ამბობს კენ ოლუმი, ფიზიკოსი ტაფტსის უნივერსიტეტიდან, რომელიც ასევე მონაწილეობდა დებატებში ეგზოტიკური მოძრაობის შესახებ Starship 100-ში. საიუბილეო შეხვედრა. ” ნოა გრეჰემმა, მიდლბერის კოლეჯის ფიზიკოსმა, რომელმაც ჩემი თხოვნით უაითის ორი ნაშრომი წაიკითხა, ელფოსტით გამომიგზავნა: „მე ვერ ვხედავ რაიმე ღირებულ სამეცნიერო მტკიცებულებას, გარდა ცნობების მის წინა ნაშრომზე“.

ალკუბიერს, ახლა მექსიკის ეროვნული ავტონომიური უნივერსიტეტის ფიზიკოსს, საკუთარი ეჭვი აქვს. „მაშინაც კი, თუ კოსმოსურ ხომალდზე ვდგავარ და ნეგატიური ენერგია მაქვს ხელმისაწვდომი, არავითარ შემთხვევაში არ შემიძლია მისი განთავსება იქ, სადაც საჭიროა“, მეუბნება ის ტელეფონით მეხიკოში, თავისი სახლიდან. - არა, იდეა ჯადოსნურია, მომწონს, მე თვითონ დავწერე. მაგრამ მას აქვს რამდენიმე სერიოზული ხარვეზი, რომელსაც მე უკვე ვხედავ წლების განმავლობაში და მე არ ვიცი მათი გამოსწორების ერთი გზა. ”

SUPERSPEDS-ის მომავალი

ჯონსონის სამეცნიერო ცენტრის მთავარი კარიბჭის მარცხნივ, სატურნ-B რაკეტა დევს მის გვერდზე, მისი საფეხურები გამორთულია მისი შინაარსის გამოსავლენად. ის გიგანტურია - მრავალი ძრავიდან ერთის ზომა არის პატარა მანქანის ზომა, ხოლო თავად რაკეტა ფეხბურთის მოედანზე რამდენიმე ფუტით გრძელია. ეს, რა თქმა უნდა, საკმაოდ მჭევრმეტყველი მტკიცებულებაა კოსმოსური ნავიგაციის თავისებურებების შესახებ. გარდა ამისა, ის 40 წლისაა და დრო, რომელსაც ის წარმოადგენს - როდესაც NASA იყო მთვარეზე ადამიანის გაგზავნის უზარმაზარი ეროვნული გეგმის ნაწილი - დიდი ხანია გავიდა. სს დღეს არის მხოლოდ ადგილი, რომელიც ოდესღაც შესანიშნავი იყო, მაგრამ მას შემდეგ დატოვა კოსმოსური ავანგარდი.

ტრაფიკში გარღვევა შეიძლება ნიშნავდეს ახალ ეპოქას სს და NASA-სთვის და გარკვეულწილად ამ ეპოქის ნაწილი უკვე იწყება. 2007 წელს გაშვებული Dawn-ის ზონდი სწავლობს ასტეროიდების რგოლს იონური მამოძრავებელი საშუალებების გამოყენებით. 2010 წელს იაპონელებმა შეუკვეთეს Icarus, პირველი პლანეტათაშორისი ვარსკვლავური ხომალდი, რომელიც იკვებება მზის იალქნით, სხვა სახის ექსპერიმენტული ძრავა. 2016 წელს კი მეცნიერები გეგმავენ VASMIR-ის გამოცდას, პლაზმური ენერგიის სისტემას, რომელიც შექმნილია სპეციალურად მაღალი ძრავისთვის ISS-ზე. მაგრამ როდესაც ეს სისტემები შესაძლოა ასტრონავტებს მარსზე მიიყვანონ, ისინი მაინც ვერ შეძლებენ მათ მზის სისტემის გარეთ გაყვანას. ამის მისაღწევად, უაითმა თქვა, NASA-ს უფრო სარისკო პროექტების განხორციელება დასჭირდება.

Warp Drive, ალბათ, ყველაზე შორს არის ნასას მოძრაობის დიზაინის მცდელობები. სამეცნიერო საზოგადოება ამბობს, რომ უაითს არ შეუძლია მისი შექმნა. ექსპერტები ამბობენ, რომ ის მუშაობს ბუნებისა და ფიზიკის კანონების საწინააღმდეგოდ. ამის მიუხედავად, პროექტის უკან NASA დგას. "ეს არ ხდება სუბსიდირება მაღალ სამთავრობო დონეზე, როგორც უნდა იყოს," ამბობს Applewhite. - ვფიქრობ, მენეჯმენტს აქვს გარკვეული ინტერესი, რომ მან გააგრძელოს მუშაობა; ეს არის ერთ-ერთი იმ თეორიული კონცეფცია, რომელიც წარმატების შემთხვევაში მთლიანად ცვლის თამაშს“.

იანვარში, უაიტმა შეკრიბა თავისი მრგვალი ინტერფერომეტრი და გადავიდა თავის შემდეგ სამიზნეზე. Eagleworks-მა საკუთარ სახლს გადააჭარბა. ახალი ლაბორატორია უფრო დიდია და, როგორც ის ენთუზიაზმით აცხადებს, „სეისმურად იზოლირებული“, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის დაცულია ვიბრაციისგან. მაგრამ, ალბათ, საუკეთესო რამ ახალ ლაბორატორიაში (და ყველაზე შთამბეჭდავი) არის ის, რომ NASA-მ უაიტს მისცა იგივე პირობები, რაც ნილ არმსტრონგს და ბაზ ოლდრინს ჰქონდათ მთვარეზე. აბა, ვნახოთ.

ჩრდილებს შეუძლიათ სინათლეზე უფრო სწრაფად იმოგზაურონ, მაგრამ არ შეუძლიათ მატერიის ან ინფორმაციის გადატანა

შესაძლებელია თუ არა სუპერნათური ფრენა?

ამ სტატიის სექციებს აქვთ ქვესათაურები და შეგიძლიათ თითოეულ განყოფილებას ცალკე მიმართოთ.

FTL მოგზაურობის მარტივი მაგალითები

1. ჩერენკოვის ეფექტი

როდესაც ვსაუბრობთ ზელუმინალურ მოძრაობაზე, ვგულისხმობთ სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში. გ(299 792 458 მ/წმ). მაშასადამე, ჩერენკოვის ეფექტი არ შეიძლება ჩაითვალოს სუპერნათური მოძრაობის მაგალითად.

2. მესამე დამკვირვებელი

თუ რაკეტა ასწრაფად მიფრინავს ჩემგან 0.6cდასავლეთით და რაკეტა ბსწრაფად მიფრინავს ჩემგან 0.6cაღმოსავლეთით, მაშინ ვხედავ, რომ შორის მანძილი ადა ბსიჩქარით იზრდება 1.2c. რაკეტების ფრენის ყურება ადა ბგარედან მესამე დამკვირვებელი ხედავს, რომ რაკეტების ამოღების მთლიანი სიჩქარე მეტია გ .

თუმცა შედარებითი სიჩქარეარ არის სიჩქარის ჯამის ტოლი. რაკეტის სიჩქარე არაკეტასთან დაკავშირებით ბარის სიჩქარე, რომლითაც იზრდება რაკეტამდე მანძილი ა, რომელსაც ხედავს რაკეტაზე მფრინავი დამკვირვებელი ბ. ფარდობითი სიჩქარე უნდა გამოითვალოს რელატივისტური სიჩქარის დამატების ფორმულის გამოყენებით. (იხილეთ, როგორ დაამატებთ სიჩქარეებს ფარდობითობის განსაკუთრებულ სიბრტყეში?) ამ მაგალითში ფარდობითი სიჩქარე დაახლოებით არის 0.88c. ასე რომ, ამ მაგალითში ჩვენ არ მივიღეთ FTL.

3. სინათლე და ჩრდილი

იფიქრეთ იმაზე, თუ რამდენად სწრაფად შეუძლია ჩრდილის მოძრაობა. თუ ნათურა ახლოს არის, მაშინ თქვენი თითის ჩრდილი შორეულ კედელზე მოძრაობს ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე თითი მოძრაობს. თითის კედლის პარალელურად გადაადგილებისას, ჩრდილის სიჩქარე შემოდის დ/დთითის სიჩქარეზე ჯერ მეტი. Აქ დარის მანძილი ნათურიდან თითამდე და დ- სანათიდან კედელამდე. სიჩქარე კიდევ უფრო დიდი იქნება, თუ კედელი დახრილია. თუ კედელი ძალიან შორს არის, მაშინ ჩრდილის მოძრაობა ჩამორჩება თითის მოძრაობას, რადგან სინათლეს კედელამდე მისვლას დრო სჭირდება, მაგრამ კედლის გასწვრივ მოძრავი ჩრდილის სიჩქარე კიდევ უფრო გაიზრდება. ჩრდილის სიჩქარე არ შემოიფარგლება სინათლის სიჩქარით.

კიდევ ერთი ობიექტი, რომელსაც შეუძლია სინათლეზე უფრო სწრაფად იმოგზაუროს, არის მთვარისკენ მიმართული ლაზერის სინათლის ლაქა. მანძილი მთვარემდე 385000 კმ. თქვენ შეგიძლიათ დამოუკიდებლად გამოთვალოთ მთვარის ზედაპირზე სინათლის ლაქის მოძრაობის სიჩქარე ხელში ლაზერული მაჩვენებლის მცირე რყევებით. ასევე შეიძლება მოგეწონოთ ტალღის მაგალითი, რომელიც პლაჟის სწორ ხაზს მცირე კუთხით ეჯახება. რა სიჩქარით შეიძლება მოძრაობდეს ტალღისა და ნაპირის გადაკვეთის წერტილი სანაპიროზე?

ეს ყველაფერი ბუნებაში შეიძლება მოხდეს. მაგალითად, პულსარის სინათლის სხივი შეიძლება გაიაროს მტვრის ღრუბლის გასწვრივ. ძლიერმა აფეთქებამ შეიძლება შექმნას სინათლის ან რადიაციის სფერული ტალღები. როდესაც ეს ტალღები იკვეთება ზედაპირთან, ამ ზედაპირზე ჩნდება სინათლის წრეები და უფრო სწრაფად ფართოვდება ვიდრე სინათლე. ასეთი ფენომენი შეინიშნება, მაგალითად, როდესაც ელვისებური ელვისებური ელექტრომაგნიტური პულსი გადის ზედა ატმოსფეროში.

4. მყარი სხეული

თუ გრძელი, ხისტი ჯოხი გაქვთ და ღეროს ერთ ბოლოზე მოხვდებით, მეორე ბოლო მაშინვე არ მოძრაობს? ეს არ არის ინფორმაციის სუპერლუმინალური გადაცემის გზა?

სწორი იქნებოდა თუიყო სრულიად ხისტი სხეულები. პრაქტიკაში, დარტყმა გადაეცემა ღეროს გასწვრივ ხმის სიჩქარით, რაც დამოკიდებულია ღეროს მასალის ელასტიურობასა და სიმკვრივეზე. გარდა ამისა, ფარდობითობის თეორია ზღუდავს მასალაში ხმის შესაძლო სიჩქარეს მნიშვნელობით გ .

იგივე პრინციპი მოქმედებს, თუ ძაფს ან ღეროს ვერტიკალურად უჭერთ, გაათავისუფლებთ და ის იწყებს ვარდნას გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. ზედა ბოლო, რომელსაც გაუშვით, დაუყოვნებლივ იწყებს ვარდნას, მაგრამ ქვედა ბოლო მხოლოდ გარკვეული პერიოდის შემდეგ დაიწყებს მოძრაობას, რადგან დამჭერი ძალის დაკარგვა ღეროზე გადადის მასალაში ხმის სიჩქარით.

ელასტიურობის რელატივისტური თეორიის ფორმულირება საკმაოდ რთულია, მაგრამ ზოგადი იდეა შეიძლება ილუსტრირებული იყოს ნიუტონის მექანიკის გამოყენებით. იდეალურად დრეკადი სხეულის გრძივი მოძრაობის განტოლება შეიძლება გამოვიდეს ჰუკის კანონიდან. აღნიშნეთ ღეროს წრფივი სიმკვრივე ρ იანგის მოდული ი. გრძივი ოფსეტური Xაკმაყოფილებს ტალღის განტოლებას

ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0

თვითმფრინავის ტალღური ხსნარი მოძრაობს ხმის სიჩქარით ს, რომელიც განისაზღვრება ფორმულიდან s 2 = Y/ρ. ტალღის განტოლება არ იძლევა საშუალებას, რომ გარემოს აშლილობა უფრო სწრაფად მოძრაობდეს, ვიდრე სიჩქარეზე ს. გარდა ამისა, ფარდობითობის თეორია დებს საზღვრებს ელასტიურობის ოდენობას: ი< ρc 2 . პრაქტიკაში არც ერთი ცნობილი მასალა არ უახლოვდება ამ ზღვარს. გაითვალისწინეთ ისიც, რომ თუნდაც ხმის სიჩქარე ახლოს იყოს გ, მაშინ თავად მატერია სულაც არ მოძრაობს რელატივისტური სისწრაფით.

მიუხედავად იმისა, რომ ბუნებაში არ არსებობს მყარი სხეულები, არსებობს ხისტი სხეულების მოძრაობა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სინათლის სიჩქარის დასაძლევად. ეს თემა ეკუთვნის ჩრდილების და მსუბუქი ლაქების უკვე აღწერილ განყოფილებას. (იხ. სუპერლუმინალური მაკრატელი, ხისტი მბრუნავი დისკი ფარდობითობაში).

5. ფაზის სიჩქარე

ტალღის განტოლება
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

აქვს გამოსავალი ფორმაში
u \u003d A cos (ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 \u003d 0

ეს არის სინუსოიდური ტალღები, რომლებიც ვრცელდება v სიჩქარით
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

მაგრამ ეს უფრო მეტია ვიდრე გ. იქნებ ეს არის ტაქიონების განტოლება? (იხილეთ ნაწილი ქვემოთ). არა, ეს არის ჩვეულებრივი რელატივისტური განტოლება მასის მქონე ნაწილაკისთვის.

პარადოქსის აღმოსაფხვრელად, თქვენ უნდა განასხვავოთ "ფაზის სიჩქარე" ვ ph და "ჯგუფური სიჩქარე" ვგრ და
v ph v gr = c 2

ტალღის სახით ხსნარს შეიძლება ჰქონდეს დისპერსიული სიხშირე. ამ შემთხვევაში, ტალღის პაკეტი მოძრაობს ჯგუფური სიჩქარით, რომელიც ნაკლებია გ. ტალღური პაკეტის გამოყენებით ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელია მხოლოდ ჯგუფის სიჩქარით. ტალღების პაკეტში ტალღები მოძრაობენ ფაზის სიჩქარით. ფაზის სიჩქარე არის FTL მოძრაობის კიდევ ერთი მაგალითი, რომლის გამოყენება შეუძლებელია კომუნიკაციისთვის.

6. ზელუმინალური გალაქტიკები

7. რელატივისტური რაკეტა

დაე, დამკვირვებელმა დედამიწაზე დაინახოს კოსმოსური ხომალდი, რომელიც სიჩქარით შორდება 0.8cფარდობითობის თეორიის მიხედვით, ის დაინახავს, რომ კოსმოსურ ხომალდზე საათი 5/3-ჯერ ნელა მუშაობს. თუ გემამდე მანძილს ფრენის დროზე გავყოფთ საბორტო საათის მიხედვით, მივიღებთ სიჩქარეს. 4/3c. დამკვირვებელი ასკვნის, რომ მისი საბორტო საათის გამოყენებით, გემის პილოტი ასევე დაადგენს, რომ ის დაფრინავს ზელუმინალური სიჩქარით. პილოტის გადმოსახედიდან მისი საათი ნორმალურად მუშაობს და ვარსკვლავთშორისი სივრცე 5/3-ჯერ შემცირდა. მაშასადამე, ის ვარსკვლავებს შორის ცნობილ დისტანციებს უფრო სწრაფად, სიჩქარით დაფრინავს 4/3c .

მაგრამ ეს ჯერ კიდევ არ არის სუპერნათური ფრენა. თქვენ არ შეგიძლიათ სიჩქარის გამოთვლა სხვადასხვა მითითების ჩარჩოებში განსაზღვრული მანძილისა და დროის გამოყენებით.

8. გრავიტაციის სიჩქარე

ზოგი ამტკიცებს, რომ გრავიტაციის სიჩქარე ბევრად უფრო სწრაფია გან თუნდაც უსასრულო. იხილეთ, მოგზაურობს თუ არა გრავიტაცია სინათლის სიჩქარით? და რა არის გრავიტაციული გამოსხივება? გრავიტაციული პერტურბაციები და გრავიტაციული ტალღები სიჩქარით ვრცელდება გ .

9. EPR პარადოქსი

10. ვირტუალური ფოტონები

11. კვანტური გვირაბის ეფექტი

კვანტურ მექანიკაში, გვირაბის ეფექტი საშუალებას აძლევს ნაწილაკს გადალახოს ბარიერი, მაშინაც კი, თუ მისი ენერგია საკმარისი არ არის ამისათვის. ასეთი ბარიერის მეშვეობით შესაძლებელია გვირაბის გაყვანის დროის გამოთვლა. და შეიძლება აღმოჩნდეს იმაზე ნაკლები, ვიდრე საჭიროა სინათლისთვის იმავე მანძილის სიჩქარით გადალახვა გ. შესაძლებელია თუ არა მისი გამოყენება სინათლეზე სწრაფად შეტყობინებების გასაგზავნად?

კვანტური ელექტროდინამიკა ამბობს "არა!" მიუხედავად ამისა, ჩატარდა ექსპერიმენტი, რომელმაც გვირაბის ეფექტის გამოყენებით აჩვენა ინფორმაციის სუპერნათური გადაცემა. 11,4 სმ სიგანის ბარიერის გავლით 4,7 სიჩქარით გწარმოდგენილი იყო მოცარტის ორმოცდამეათე სიმფონია. ამ ექსპერიმენტის ახსნა ძალიან საკამათოა. ფიზიკოსთა უმეტესობა თვლის, რომ გვირაბის ეფექტის დახმარებით შეუძლებელია მისი გადაცემა ინფორმაციასინათლეზე სწრაფი. თუ ეს შესაძლებელი იყო, მაშინ რატომ არ გაგზავნოთ სიგნალი წარსულში აღჭურვილობის სწრაფად მოძრავი საცნობარო ჩარჩოში მოთავსებით.

17. ველის კვანტური თეორია

გრავიტაციის გარდა, ყველა დაკვირვებული ფიზიკური ფენომენი შეესაბამება „სტანდარტულ მოდელს“. სტანდარტული მოდელი არის რელატივისტური კვანტური ველის თეორია, რომელიც ხსნის ელექტრომაგნიტურ და ბირთვულ ძალებს და ყველა ცნობილ ნაწილაკს. ამ თეორიაში, ოპერატორების ნებისმიერი წყვილი, რომელიც შეესაბამება ფიზიკურ დაკვირვებებს, რომლებიც გამოყოფილია მოვლენების სივრცის მსგავსი ინტერვალით, „მიდის“ (ანუ შეიძლება ამ ოპერატორების რიგის შეცვლა). პრინციპში, ეს გულისხმობს, რომ სტანდარტულ მოდელში ძალას არ შეუძლია სინათლეზე სწრაფად გადაადგილება და ეს შეიძლება ჩაითვალოს უსასრულო ენერგიის არგუმენტის კვანტური ველის ეკვივალენტად.

თუმცა, სტანდარტული მოდელის ველის კვანტურ თეორიაში არ არსებობს უზადო მკაცრი მტკიცებულებები. ჯერ არავის დაუმტკიცებია, რომ ეს თეორია შინაგანად თანმიმდევრულია. დიდი ალბათობით, ასე არ არის. ნებისმიერ შემთხვევაში, არ არსებობს გარანტია იმისა, რომ ჯერ კიდევ არ არის აღმოჩენილი ნაწილაკები ან ძალები, რომლებიც არ ემორჩილებიან სუპერლუმინალური მოძრაობის აკრძალვას. ასევე არ არსებობს ამ თეორიის განზოგადება, მათ შორის გრავიტაცია და ფარდობითობის ზოგადი თეორია. კვანტური გრავიტაციის სფეროში მომუშავე ბევრი ფიზიკოსი ეჭვობს, რომ მიზეზობრიობისა და ლოკალურობის მარტივი ცნებები განზოგადდება. არ არსებობს გარანტია, რომ მომავალში უფრო სრულყოფილ თეორიაში სინათლის სიჩქარე შეინარჩუნებს შეზღუდვის სიჩქარის მნიშვნელობას.

18. ბაბუა პარადოქსი

ფარდობითობის სპეციალობით, ნაწილაკი, რომელიც სინათლეზე უფრო სწრაფად მოძრაობს ერთ საცნობარო სისტემაში, დროში უკან მოძრაობს სხვა მითითების სისტემაში. FTL მოგზაურობა ან ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელს გახდის მოგზაურობას ან წარსულში შეტყობინების გაგზავნას. თუ შესაძლებელი იყო დროში ასეთი მოგზაურობა, მაშინ შეგეძლოთ დრო უკან დაბრუნდეთ და ისტორიის მსვლელობა შეცვალოთ ბაბუის მოკვლით.

ეს არის ძალიან ძლიერი არგუმენტი FTL მოგზაურობის შესაძლებლობის წინააღმდეგ. მართალია, რჩება თითქმის წარმოუდგენელი შესაძლებლობა იმისა, რომ შეზღუდული სუპერნათური მოგზაურობა იყოს შესაძლებელი, რაც არ იძლევა წარსულში დაბრუნებას. ან შესაძლოა დროში მოგზაურობა შესაძლებელია, მაგრამ მიზეზობრიობა ირღვევა გარკვეული თანმიმდევრული გზით. ეს ყველაფერი ძალიან წარმოუდგენელია, მაგრამ თუ ვსაუბრობთ FTL-ზე, უმჯობესია, ახალი იდეებისთვის მზად ვიყოთ.

პირიქითაც მართალია. დროში უკან მოგზაურობა რომ შეგვეძლოს, სინათლის სიჩქარეს დავძლევდით. შესაძლებელია დროის უკან დაბრუნება, სადმე დაბალი სიჩქარით ფრენა და იქ მისვლა, ვიდრე ჩვეულებრივი გზით გაგზავნილი შუქი მოვა. იხილეთ დროში მოგზაურობა ამ თემაზე დეტალებისთვის.

ღია კითხვები FTL მოგზაურობის შესახებ

ამ ბოლო განყოფილებაში მე აღვწერ რამდენიმე სერიოზულ იდეას სინათლეზე უფრო სწრაფად შესაძლო მოგზაურობის შესახებ. ეს თემები ხშირად არ შედის FAQ-ში, რადგან ისინი უფრო ბევრ ახალ კითხვას ჰგავს, ვიდრე პასუხს. ისინი აქ ჩართულია იმის საჩვენებლად, რომ ამ მიმართულებით სერიოზული კვლევები მიმდინარეობს. მოცემულია თემის მხოლოდ მოკლე შესავალი. დეტალები შეგიძლიათ იხილოთ ინტერნეტში. როგორც ყველაფერი ინტერნეტში, იყავით კრიტიკული მათ მიმართ.

19. ტახიონები

ტაქიონები ჰიპოთეტური ნაწილაკებია, რომლებიც ადგილობრივად სინათლეზე უფრო სწრაფად მოძრაობენ. ამისათვის მათ უნდა ჰქონდეთ წარმოსახვითი მასის მნიშვნელობა. ამ შემთხვევაში ტაქიონის ენერგია და იმპულსი რეალური სიდიდეებია. არ არსებობს საფუძველი იმის დასაჯერებლად, რომ ზელუმინალური ნაწილაკების აღმოჩენა შეუძლებელია. ჩრდილებსა და ხაზგასმებს შეუძლიათ სინათლეზე უფრო სწრაფად გადაადგილება და მათი ამოცნობა.

ჯერჯერობით ტაქიონები არ არის ნაპოვნი და ფიზიკოსები ეჭვობენ მათ არსებობას. იყო პრეტენზია, რომ ტრიტიუმის ბეტა დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ნეიტრინოების მასის გაზომვის ექსპერიმენტებში, ნეიტრინო იყო ტაქიონები. ეს საეჭვოა, მაგრამ ჯერ არ არის საბოლოოდ უარყოფილი.

ტაქიონების თეორიაში პრობლემებია. გარდა იმისა, რომ შესაძლოა არღვევენ მიზეზობრიობას, ტაქიონები ვაკუუმსაც არასტაბილურს ხდის. ამ სირთულეების გვერდის ავლა შესაძლებელია, მაგრამ მაშინაც კი, ჩვენ ვერ შევძლებთ ტაქიონების გამოყენებას შეტყობინებების სუპერლუმინალური გადაცემისთვის.

ფიზიკოსთა უმეტესობას მიაჩნია, რომ თეორიაში ტაქიონების გამოჩენა ამ თეორიასთან დაკავშირებული პრობლემების ნიშანია. ტაქიონების იდეა იმდენად პოპულარულია საზოგადოებაში მხოლოდ იმიტომ, რომ ისინი ხშირად მოიხსენიება ფანტასტიკურ ლიტერატურაში. იხილეთ ტახიონები.

20. ჭიის ხვრელები

გლობალური FTL მოგზაურობის ყველაზე ცნობილი მეთოდი არის "ჭიის ხვრელების" გამოყენება. ჭიის ხვრელი არის სივრცე-დროის ჭრილი სამყაროს ერთი წერტილიდან მეორეში, რაც საშუალებას გაძლევთ, ჩვეულებრივ გზაზე უფრო სწრაფად მოხვდეთ ხვრელის ერთი ბოლოდან მეორეში. ჭიის ხვრელები აღწერილია ფარდობითობის ზოგადი თეორიით. მათ შესაქმნელად, თქვენ უნდა შეცვალოთ სივრცე-დროის ტოპოლოგია. შესაძლოა ეს შესაძლებელი გახდეს გრავიტაციის კვანტური თეორიის ფარგლებში.

ჭიის ხვრელის ღიად შესანარჩუნებლად, საჭიროა სივრცის არეები უარყოფითი ენერგიით. C.W.Misner და K.S.Thorne შემოგვთავაზეს კაზიმირის ეფექტის ფართომასშტაბიანი გამოყენება უარყოფითი ენერგიის შესაქმნელად. ვისერმა შესთავაზა ამისთვის კოსმოსური სიმების გამოყენება. ეს ძალიან სპეკულაციური იდეებია და შეიძლება შეუძლებელი იყოს. შესაძლოა ეგზოტიკური მატერიის საჭირო ფორმა უარყოფითი ენერგიით არ არსებობს.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი