Sistemul solar nu a reprezentat de multă vreme un interes deosebit pentru scriitorii de science fiction. Dar, în mod surprinzător, planetele noastre „native” nu provoacă prea multă inspirație pentru unii oameni de știință, deși nu au fost încă explorate practic.
După ce abia a tăiat o fereastră în spațiu, umanitatea este sfâșiată în distanțe necunoscute și nu numai în vise, ca înainte.
Serghei Korolev a mai promis că va zbura în curând în spațiu „pe un bilet de sindicat”, dar această expresie are deja o jumătate de secol, iar odiseea spațiului este încă lotul elitei - prea scumpă. Cu toate acestea, în urmă cu doi ani, HACA a lansat un proiect grandios Nava de 100 de ani, care presupune crearea treptată și pe termen lung a unei fundații științifice și tehnice pentru zborurile spațiale.
Acest program fără precedent ar trebui să atragă oameni de știință, ingineri și entuziaști din întreaga lume. Dacă totul va avea succes, în 100 de ani omenirea va putea construi o navă interstelară și ne vom mișca în jurul sistemului solar ca tramvaiele.
Deci, care sunt problemele care trebuie rezolvate pentru ca zborul stelar să devină realitate?
TIMPUL SI VITEZA SUNT RELATIVE
Oricât de ciudat ar părea, astronomia vehiculelor automate pare unor oameni de știință a fi o problemă aproape rezolvată. Și asta în ciuda faptului că nu are absolut niciun rost să lansăm automate către stele cu viteze actuale de melc (aproximativ 17 km / s) și alte echipamente primitive (pentru astfel de drumuri necunoscute).
Acum navele spațiale americane Pioneer 10 și Voyager 1 au părăsit sistemul solar, nu mai există nicio legătură cu ele. Pioneer 10 se îndreaptă către steaua Aldebaran. Dacă nu i se va întâmpla nimic, va ajunge în vecinătatea acestei stele... peste 2 milioane de ani. În același mod, târăște-te prin întinderile Universului și alte dispozitive.
Deci, indiferent dacă o navă este sau nu locuibilă, pentru a zbura spre stele, are nevoie de o viteză mare apropiată de viteza luminii. Cu toate acestea, acest lucru va ajuta la rezolvarea problemei de a zbura numai către cele mai apropiate stele.
„Chiar dacă am reuși să construim o navă stelară care ar putea zbura cu o viteză apropiată de viteza luminii”, a scris K. Feoktistov, „timpul de călătorie numai în Galaxia noastră va fi calculat în milenii și zeci de milenii, din moment ce diametrul său. este de aproximativ 100.000 de ani lumină. Dar pe Pământ vor trece mult mai multe în această perioadă.
Conform teoriei relativității, cursul timpului în două sisteme care se mișcă unul față de celălalt este diferit. Deoarece la distanțe mari nava va avea timp să dezvolte o viteză foarte apropiată de viteza luminii, diferența de timp pe Pământ și pe navă va fi deosebit de mare.
Se presupune că primul obiectiv al zborurilor interstelare va fi alfa Centauri (un sistem de trei stele) - cel mai apropiat de noi. Cu viteza luminii, poți zbura acolo în 4,5 ani, pe Pământ vor trece zece ani în acest timp. Dar cu cât distanța este mai mare, cu atât diferența de timp este mai mare.
Îți amintești de celebra Nebuloasă Andromeda de Ivan Efremov? Acolo, zborul se măsoară în ani, iar cei pământești. O poveste frumoasa, cel putin. Cu toate acestea, această nebuloasă râvnită (mai precis, galaxia Andromeda) este situată la o distanță de 2,5 milioane de ani lumină de noi.
Potrivit unor calcule, călătoria astronauților va dura mai bine de 60 de ani (după orele navei stelare), dar pe Pământ va trece o eră întreagă. Cum vor fi întâmpinați „neanderthalienii” spațiului de descendenții lor îndepărtați? Și va fi Pământul viu? Adică, întoarcerea este practic lipsită de sens. Cu toate acestea, ca și zborul în sine: trebuie să ne amintim că vedem galaxia Andromeda așa cum era acum 2,5 milioane de ani - atât de mult din lumina sa ajunge la noi. Ce rost are să zbori către o țintă necunoscută, care, poate, nu mai există de mult timp, în orice caz, în forma ei anterioară și în vechiul loc?
Aceasta înseamnă că chiar și zborurile cu viteza luminii sunt justificate doar până la stelele relativ apropiate. Cu toate acestea, vehiculele care zboară cu viteza luminii, trăiesc până acum doar într-o teorie care seamănă cu science-fiction, totuși științifică.
O NAVĂ DE DIMENSIUNEA PLANETEI
Desigur, în primul rând, oamenii de știință au venit cu ideea de a folosi cea mai eficientă reacție termonucleară în motorul navei - așa cum a fost deja stăpânită parțial (în scopuri militare). Cu toate acestea, pentru a călători în ambele direcții la o viteză apropiată de viteza luminii, chiar și cu un design ideal al sistemului, raportul dintre masa inițială și masa finală nu este mai mic de 10 la a treizecea putere. Adică, nava spațială va arăta ca un tren uriaș cu combustibil de dimensiunea unei planete mici. Este imposibil să lansezi un astfel de colos în spațiu de pe Pământ. Da, și colectați pe orbită - de asemenea, nu degeaba oamenii de știință nu discută această opțiune.
Ideea unui motor fotonic care folosește principiul anihilării materiei este foarte populară.
Anihilarea este transformarea unei particule și a unei antiparticule în timpul ciocnirii lor în orice alte particule care sunt diferite de cele originale. Cea mai studiată este anihilarea unui electron și a unui pozitron, care generează fotoni, a căror energie va mișca nava spațială. Calculele fizicienilor americani Ronan Keane și Wei-ming Zhang arată că, pe baza tehnologiilor moderne, este posibil să se creeze un motor de anihilare capabil să accelereze o navă spațială la 70% din viteza luminii.
Totuși, încep și alte probleme. Din păcate, folosirea antimateriei ca combustibil pentru rachete este foarte dificilă. În timpul anihilării, apar fulgerări ale celor mai puternice radiații gamma, care sunt dăunătoare pentru astronauți. În plus, contactul combustibilului cu pozitroni cu nava este plin de o explozie fatală. În cele din urmă, nu există încă tehnologii care să obțină suficientă antimaterie și să o depoziteze pentru o lungă perioadă de timp: de exemplu, un atom de antihidrogen „trăiește” acum mai puțin de 20 de minute, iar producția unui miligram de pozitroni costă 25 de milioane de dolari.
Dar, să presupunem, în timp, aceste probleme pot fi rezolvate. Cu toate acestea, va fi în continuare nevoie de mult combustibil, iar masa de pornire a unei nave fotonice va fi comparabilă cu masa Lunii (conform lui Konstantin Feoktistov).
VELA RUPTĂ!
Cea mai populară și realistă navă de astăzi este considerată o barcă cu pânze solară, a cărei idee îi aparține savantului sovietic Friedrich Zander.
O velă solară (luminoasă, fotonică) este un dispozitiv care utilizează presiunea luminii solare sau un laser pe suprafața unei oglinzi pentru a propulsa o navă spațială.
În 1985, fizicianul american Robert Forward a propus proiectarea unei sonde interstelare accelerată de energia microundelor. Proiectul prevedea ca sonda să ajungă la cele mai apropiate stele în 21 de ani.
La cel de-al XXXVI-lea Congres Astronomic Internațional a fost propus un proiect pentru o navă spațială cu laser, a cărei mișcare este asigurată de energia laserelor optice situate pe orbită în jurul lui Mercur. Potrivit calculelor, drumul unei nave spațiale cu acest design până la steaua Epsilon Eridani (10,8 ani lumină) și înapoi ar dura 51 de ani.
„Este puțin probabil să reușim să facem progrese semnificative în înțelegerea lumii în care trăim, pe baza datelor obținute din călătoriile în sistemul nostru solar. Desigur, gândul se îndreaptă către stele. La urma urmei, mai devreme s-a înțeles că zborurile în jurul Pământului, zborurile către alte planete ale sistemului nostru solar nu sunt scopul final. A deschide calea către stele părea a fi sarcina principală.Aceste cuvinte nu aparțin unui scriitor de science-fiction, ci designerului și cosmonautului de nave spațiale Konstantin Feoktistov. Potrivit omului de știință, nu se va găsi nimic deosebit de nou în sistemul solar. Și asta în ciuda faptului că omul a zburat până acum doar pe Lună...
Cu toate acestea, în afara sistemului solar, presiunea luminii solare se va apropia de zero. Prin urmare, există un proiect de accelerare a unei barca cu pânze solare cu sisteme laser de la un asteroid.
Toate acestea sunt încă teorie, dar primii pași sunt deja făcuți.
În 1993, o velă solară de 20 de metri lățimea a fost instalată pentru prima dată pe nava rusă Progress M-15, ca parte a proiectului Znamya-2. La andocarea Progress cu stația Mir, echipajul său a instalat o unitate de desfășurare a reflectoarelor la bordul Progress. Drept urmare, reflectorul a creat un punct luminos de 5 km lățime, care a trecut prin Europa până în Rusia cu o viteză de 8 km/s. Peticul de lumină avea o luminozitate aproximativ echivalentă cu cea a lunii pline.
Deci, avantajul unei barca cu pânze solare este lipsa combustibilului la bord, dezavantajele sunt vulnerabilitatea designului pânzei: de fapt, este o folie subțire întinsă peste un cadru. Unde este garanția că vela nu va primi găuri de la particulele cosmice pe parcurs?
Versiunea cu vele poate fi potrivită pentru lansarea de sonde robotizate, stații și nave de marfă, dar nu este potrivită pentru zborurile de întoarcere cu echipaj. Există și alte modele de nave stelare, dar ele seamănă cumva cu cele de mai sus (cu aceleași probleme masive).
SURPRIZE ÎN SPATIUL INTERSTELAR
Se pare că multe surprize îi așteaptă pe călători în univers. De exemplu, tocmai aplecându-se în afara sistemului solar, dispozitivul american Pioneer 10 a început să experimenteze o forță de origine necunoscută, provocând o decelerare slabă. Au fost făcute multe sugestii, până la efectele încă necunoscute ale inerției sau chiar ale timpului. Nu există încă o explicație clară pentru acest fenomen, sunt luate în considerare o varietate de ipoteze: de la cele tehnice simple (de exemplu, forța reactivă de la o scurgere de gaz într-un aparat) până la introducerea de noi legi fizice.
O altă navă spațială, Voyager 1, a detectat o zonă cu un câmp magnetic puternic la marginea sistemului solar. În ea, presiunea particulelor încărcate din spațiul interstelar determină îngroșarea câmpului creat de Soare. Dispozitivul a mai înregistrat:
- o creștere a numărului de electroni de înaltă energie (de aproximativ 100 de ori) care pătrund în sistemul solar din spațiul interstelar;
- o creștere bruscă a nivelului razelor cosmice galactice - particule încărcate cu energie înaltă de origine interstelară.
Spațiul dintre stele nu este gol. Peste tot există resturi de gaz, praf, particule. Când încercați să vă mișcați cu o viteză apropiată de viteza luminii, fiecare atom care se ciocnește cu nava va fi ca o particulă de raze cosmice de înaltă energie. Nivelul de radiații dure în timpul unui astfel de bombardament va crește inacceptabil chiar și în timpul zborurilor către cele mai apropiate stele.
Și impactul mecanic al particulelor la astfel de viteze va fi asemănat cu gloanțe explozive. Conform unor calcule, fiecare centimetru al ecranului de protecție al navei ar fi tras în mod continuu cu o rată de 12 focuri pe minut. Este clar că niciun ecran nu poate rezista la o asemenea expunere timp de câțiva ani de zbor. Sau va trebui să aibă o grosime inacceptabilă (zeci și sute de metri) și o masă (sute de mii de tone).
De fapt, atunci nava va consta în principal din acest ecran și combustibil, care va necesita câteva milioane de tone. Datorită acestor împrejurări, zborurile cu astfel de viteze sunt imposibile, cu atât mai mult cu cât pe parcurs poți să dai peste praf, ci și cu ceva mai mare, sau să fii prins într-un câmp gravitațional necunoscut. Și apoi moartea este din nou inevitabilă. Astfel, chiar dacă este posibilă accelerarea navei spațiale la viteza subluminală, atunci aceasta nu va atinge obiectivul final - vor fi prea multe obstacole pe drum. Prin urmare, zborurile interstelare pot fi efectuate doar la viteze semnificativ mai mici. Dar apoi factorul timp face ca aceste zboruri să nu aibă sens.
Se dovedește că este imposibil de rezolvat problema transportului corpurilor materiale pe distanțe galactice la viteze apropiate de viteza luminii. Nu are sens să străpungi spațiul și timpul cu ajutorul unei structuri mecanice.
GAURA DE CATIȚĂ
Science-fiction, încercând să depășească timpul inexorabil, a inventat cum să „rodă găuri” în spațiu (și timp) și să-l „plieze”. Au venit cu o varietate de salturi de hiperspațiu dintr-un punct al spațiului în altul, ocolind zonele intermediare. Acum oamenii de știință s-au alăturat scriitorilor de science fiction.
Fizicienii au început să caute stări extreme ale materiei și lacune exotice în univers, unde te poți mișca cu o viteză superluminală contrară teoriei relativității a lui Einstein.
Așa s-a născut ideea găurii de vierme. Această vizuină leagă cele două părți ale Universului ca un tunel sculptat care leagă două orașe separate de un munte înalt. Din păcate, găurile de vierme sunt posibile doar în vid absolut. În universul nostru, aceste vizuini sunt extrem de instabile: pur și simplu se pot prăbuși înainte ca o navă spațială să ajungă acolo.
Totuși, pentru a crea găuri de vierme stabile, poți folosi efectul descoperit de olandezul Hendrik Casimir. Constă în atracția reciprocă a corpurilor neîncărcate conducătoare sub acțiunea oscilațiilor cuantice în vid. Se dovedește că vidul nu este complet gol, există fluctuații în câmpul gravitațional în care particulele și găurile de vierme microscopice apar și dispar spontan.
Rămâne doar să găsiți una dintre găuri și să o întindeți, așezând-o între două bile supraconductoare. O gură a găurii de vierme va rămâne pe Pământ, cealaltă va fi mutată de nava spațială cu o viteză apropiată de lumina până la stea - obiectul final. Adică, nava spațială va pătrunde, parcă, printr-un tunel. Odată ce nava ajunge la destinație, gaura de vierme se va deschide pentru o călătorie interstelară cu o viteză fulgerătoare, a cărei durată va fi calculată în minute.
BUBILĂ DE URZEZI
Asemănător cu teoria curburii bulelor găurilor de vierme. În 1994, fizicianul mexican Miguel Alcubierre a efectuat calcule conform ecuațiilor lui Einstein și a găsit posibilitatea teoretică de deformare a undelor a continuumului spațial. În acest caz, spațiul se va micșora în fața navei spațiale și simultan se va extinde în spatele acesteia. Nava, așa cum spune, este plasată într-o bulă de curbură, capabilă să se miște cu o viteză nelimitată. Geniul ideii este că nava spațială se odihnește într-o bula de curbură, iar legile teoriei relativității nu sunt încălcate. În același timp, bula de curbură în sine se mișcă, distorsionând local spațiu-timp.
În ciuda imposibilității de a călători mai repede decât lumina, nimic nu împiedică spațiul să se miște sau să propage curbele spațiu-timp mai repede decât lumina, ceea ce se crede că s-a întâmplat imediat după Big Bang la formarea Universului.
Toate aceste idei nu se încadrează încă în cadrul științei moderne, dar în 2012, reprezentanții NASA au anunțat pregătirea unui test experimental al teoriei dr. Alcubierre. Cine știe, poate că teoria relativității a lui Einstein va deveni într-o zi parte a unei noi teorii globale. La urma urmei, procesul de învățare este nesfârșit. Așadar, într-o zi vom putea străpunge spinii până la stele.
Irina GROMOVA
1) Farurile luminează alte obiecte și se reflectă înapoi în ochi?
Nu. După cum știți, nu puteți depăși viteza luminii. Aceasta înseamnă că într-una dintre direcții lumina nu poate străluci deloc, deoarece nu este capabilă să depășească viteza mașinii, deci nu se va stinge niciodată din faruri. Cu toate acestea, trăim într-o lume multidimensională și nu toată lumina strălucește într-o singură direcție.
Imaginează-ți o mașină bidimensională fără masă (adică care se mișcă cu viteza luminii) care a emis doi fotoni, unul în sus și altul în jos. Cele două grinzi se separă de vehicul și rămân în spatele acestuia. Se mișcă cu aceeași viteză a luminii, dar nu se pot mișca redirecţiona la fel de rapid, deoarece unul dintre vectorii viteză este sus/jos, așa că îi depășim. Acești fotoni întâlnesc apoi un obstacol în calea lor, cum ar fi un semn rutier sau un copac, și sunt reflectați înapoi. Problema este că nu te mai pot ajunge din urmă. Alți oameni care merg pe trotuar pot vedea lumina reflectată, dar tu ai plecat deja și nu o vei vedea niciodată.
Iată, totul poate fi explicat prin simplul fapt că toată lumina se mișcă cu aceeași viteză, indiferent unde. Nu are nimic de-a face cu teoria relativității.
Cu toate acestea, există și o versiune mai hardcore.
2) Lucrurile care se mișcă cu viteza luminii pot avea faruri? Pot avea ei măcar viziune?
Aici intervine cu adevărat adevărul nebun al relativității, așa că nu trebuie să-ți fie rușine dacă nu înțelegi ceva, dar din nou răspunsul este nu.
S-ar putea să fiți familiarizați cu conceptul de dilatare relativistă a timpului. Să presupunem că eu și un prieten ne luăm în trenuri diferite și mergem unul spre celălalt. Trecând cu mașina, dacă ne uităm pe fereastră la ceasul de perete din compartimentul celuilalt, atunci ambii observați că merg mai încet decât de obicei. Asta nu pentru că ceasul încetinește, ci pentru că lumina dintre noi intră în joc: cu cât ne mișcăm mai repede, cu atât îmbătrânim mai încet în raport cu obiectele mai puțin mobile. Acest lucru se datorează faptului că timpul nu este absolut pentru toate obiectele din univers, este diferit pentru fiecare obiect și depinde de viteza acestuia. Timpul nostru depinde al nostru viteza în univers. Vă puteți gândi la ea ca mișcându-se în direcții diferite pe scara spațiu-timpului. Există o anumită problemă aici, deoarece creierul nostru nu este adaptat să înțeleagă geometria spațiului-timp, ci tinde să reprezinte timpul ca un absolut. Totuși, după ce ai citit puțină literatură pe această temă, poți în mod normal să o iei ca pe un fapt firesc: cei care se mișcă repede față de tine îmbătrânesc mai încet.
Să presupunem că prietenul tău stă într-o mașină ipotetică și merge cu viteza luminii. Deci, să substituim viteza sa în formula noastră și să vedem care este răspunsul.
Oh-oh! Se pare că nu a avut timp deloc! Trebuie să fie ceva în neregulă cu calculele noastre?! Se dovedește că nu. Timp. Nu. Exista. Pentru. Obiecte. Pe. Viteze. Sveta.
Pur si simplu nu exista.
Aceasta înseamnă că lucrurile cu viteza luminii nu pot percepe evenimentele „întâmplătoare” în același mod în care le percepem noi. Evenimentele nu pot avea loc pentru ei. Ei pot lua măsuri, dar nu pot câștiga experiență. Einstein însuși a spus odată: „Timpul există pentru ca totul să nu se întâmple odată.” Aceasta este o coordonată concepută pentru a construi evenimente într-o secvență semnificativă, astfel încât să putem înțelege ce se întâmplă, dar pentru un obiect care se mișcă cu viteza de lumina, acest principiu nu functioneaza, deoarece toate se întâmplă în același timp. Un călător la viteza luminii nu va vedea, gândi sau simți niciodată nimic din ceea ce considerăm semnificativ.
Iată o concluzie atât de neașteptată.
Umbrele pot călători mai repede decât lumina, dar nu pot transporta materie sau informații
Este posibil zborul superluminal?
Secțiunile din acest articol au subtitluri și vă puteți referi la fiecare secțiune separat.
Exemple simple de călătorie FTL
1. Efectul Cherenkov
Când vorbim despre mișcarea superluminală, ne referim la viteza luminii în vid. c(299 792 458 m/s). Prin urmare, efectul Cherenkov nu poate fi considerat un exemplu de mișcare superluminală.
2. Al treilea observator
Dacă racheta A zboară departe de mine cu viteză 0,6c spre vest, iar racheta B zboară departe de mine cu viteză 0,6c est, apoi văd că distanța dintre Ași B crește cu viteza 1.2c. Privind rachetele zburând Ași B din exterior, al treilea observator vede că viteza totală de îndepărtare a rachetelor este mai mare decât c .
in orice caz viteza relativa nu este egală cu suma vitezelor. viteza rachetei A referitor la rachetă B este viteza cu care crește distanța până la rachetă A, care este văzut de un observator care zboară pe o rachetă B. Viteza relativă trebuie calculată folosind formula de adunare a vitezei relativiste. (Vezi Cum se adaugă viteze în relativitatea specială?) În acest exemplu, viteza relativă este aproximativă 0,88c. Deci, în acest exemplu nu am primit FTL.
3. Lumină și umbră
Gândește-te cât de repede se poate mișca umbra. Dacă lampa este aproape, atunci umbra degetului de pe peretele îndepărtat se mișcă mult mai repede decât se mișcă degetul. Când deplasați degetul paralel cu perete, viteza umbrei intră D/d ori mai mare decât viteza unui deget. Aici d este distanța de la lampă la deget și D- de la lampă la perete. Viteza va fi și mai mare dacă peretele este înclinat. Dacă peretele este foarte departe, atunci mișcarea umbrei va rămâne în urma mișcării degetului, deoarece lumina durează timp pentru a ajunge la perete, dar viteza umbrei care se mișcă de-a lungul peretelui va crește și mai mult. Viteza unei umbre nu este limitată de viteza luminii.
Un alt obiect care poate călători mai repede decât lumina este un punct de lumină de la un laser îndreptat spre lună. Distanța până la Lună este de 385.000 km. Puteți calcula singur viteza de mișcare a punctului de lumină de pe suprafața Lunii, cu mici fluctuații ale indicatorului laser în mână. S-ar putea să vă placă și exemplul unui val care lovește o linie dreaptă a plajei la un unghi ușor. Cu ce viteză se poate deplasa punctul de intersecție al valului și țărmului de-a lungul plajei?
Toate aceste lucruri se pot întâmpla în natură. De exemplu, un fascicul de lumină de la un pulsar poate rula de-a lungul unui nor de praf. O explozie puternică poate crea unde sferice de lumină sau radiații. Când aceste unde se intersectează cu o suprafață, pe acea suprafață apar cercuri de lumină și se extind mai repede decât lumina. Un astfel de fenomen se observă, de exemplu, atunci când un impuls electromagnetic de la un fulger trece prin atmosfera superioară.
4. Corp solid
Dacă ai o lansetă lungă și rigidă și lovești un capăt al lansetei, celălalt capăt nu se mișcă imediat? Nu este aceasta o modalitate de transmitere superluminală a informațiilor?
Așa ar fi corect dacă erau corpuri perfect rigide. În practică, impactul este transmis de-a lungul tijei cu viteza sunetului, care depinde de elasticitatea și densitatea materialului tijei. În plus, teoria relativității limitează vitezele posibile ale sunetului într-un material prin valoare c .
Același principiu se aplică dacă țineți o sfoară sau o tijă vertical, o eliberați și aceasta începe să cadă sub influența gravitației. Capătul superior pe care îl lăsați începe să cadă imediat, dar capătul inferior se va mișca abia după un timp, deoarece pierderea forței de reținere este transmisă în jos tijei cu viteza sunetului din material.
Formularea teoriei relativiste a elasticității este destul de complicată, dar ideea generală poate fi ilustrată folosind mecanica newtoniană. Ecuația mișcării longitudinale a unui corp ideal elastic poate fi derivată din legea lui Hooke. Indicați densitatea liniară a tijei ρ , modulul Young Y. Offset longitudinal X satisface ecuația de undă
ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0
Soluția de undă plană se deplasează cu viteza sunetului s, care se determină din formulă s 2 = Y/ρ. Ecuația undei nu permite perturbațiilor mediului să se miște mai repede decât cu viteza s. În plus, teoria relativității oferă o limită pentru cantitatea de elasticitate: Y< ρc 2 . În practică, niciun material cunoscut nu se apropie de această limită. De asemenea, rețineți că, chiar dacă viteza sunetului este aproape de c, atunci materia în sine nu se mișcă neapărat cu viteză relativistă.
Deși nu există corpuri solide în natură, există mișcarea corpurilor rigide, care poate fi folosit pentru a depăși viteza luminii. Acest subiect aparține secțiunii deja descrise de umbre și puncte de lumină. (Vezi Foarfecele superluminale, Discul rotativ rigid în relativitate).
5. Viteza fazei
ecuația de undă
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0
are o soluție în formă
u \u003d A cos (ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 \u003d 0
Acestea sunt unde sinusoidale care se propagă cu viteza v
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)
Dar este mai mult de c. Poate aceasta este ecuația pentru tahioni? (vezi secțiunea de mai jos). Nu, aceasta este ecuația relativistă obișnuită pentru o particulă cu masă.
Pentru a elimina paradoxul, trebuie să faceți distincția între „viteza de fază” v ph și „viteza grupului” v gr, și
v ph v gr = c 2
Soluția sub formă de undă poate avea dispersie în frecvență. În acest caz, pachetul de undă se mișcă cu o viteză de grup mai mică decât c. Folosind un pachet de unde, informațiile pot fi transmise numai la viteza grupului. Undele dintr-un pachet de undă se mișcă cu viteza de fază. Viteza de fază este un alt exemplu de mișcare FTL care nu poate fi folosită pentru a comunica.
6. Galaxii superluminale
7. Racheta relativista
Lăsați un observator de pe Pământ să vadă o navă spațială care se îndepărtează cu o viteză 0,8c Conform teoriei relativității, el va vedea că ceasul navei spațiale funcționează de 5/3 ori mai încet. Dacă împărțim distanța până la navă la timpul zborului în funcție de ceasul de la bord, obținem viteza 4/3c. Observatorul ajunge la concluzia că, folosind ceasul său de bord, pilotul navei va stabili și că zboară cu o viteză superluminală. Din punctul de vedere al pilotului, ceasul lui merge normal, iar spațiul interstelar s-a micșorat cu un factor de 5/3. Prin urmare, zboară distanțele cunoscute dintre stele mai repede, cu o viteză 4/3c .
Dar încă nu este un zbor superluminal. Nu puteți calcula viteza folosind distanța și timpul definite în diferite cadre de referință.
8. Viteza gravitației
Unii insistă că viteza gravitației este mult mai mare c sau chiar infinit. Vedeți Gravitația călătorește cu viteza luminii? și Ce este radiația gravitațională? Perturbațiile gravitaționale și undele gravitaționale se propagă cu o viteză c .
9. Paradoxul EPR
10. Fotoni virtuali
11. Efect de tunel cuantic
În mecanica cuantică, efectul de tunel permite unei particule să depășească o barieră, chiar dacă energia sa nu este suficientă pentru aceasta. Este posibil să se calculeze timpul de tunel printr-o astfel de barieră. Și se poate dovedi a fi mai puțin decât ceea ce este necesar pentru ca lumina să depășească aceeași distanță la o viteză c. Poate fi folosit pentru a trimite mesaje mai repede decât lumina?
Electrodinamica cuantică spune „Nu!” Cu toate acestea, a fost efectuat un experiment care a demonstrat transmiterea superluminală a informațiilor folosind efectul de tunel. Printr-o bariera de 11,4 cm latime la viteza de 4,7 c A fost prezentată Simfonia a 40-a de Mozart. Explicația pentru acest experiment este foarte controversată. Majoritatea fizicienilor cred că cu ajutorul efectului de tunel este imposibil de transmis informație mai rapid decat lumina. Dacă ar fi posibil, atunci de ce să nu trimiteți un semnal către trecut prin plasarea echipamentului într-un cadru de referință care se mișcă rapid.
17. Teoria câmpului cuantic
Cu excepția gravitației, toate fenomenele fizice observate corespund „Modelului standard”. Modelul standard este o teorie relativistică a câmpului cuantic care explică forțele electromagnetice și nucleare și toate particulele cunoscute. În această teorie, orice pereche de operatori corespunzători observabilelor fizice separate printr-un interval spațial de evenimente „commută” (adică se poate schimba ordinea acestor operatori). În principiu, acest lucru implică faptul că în modelul standard forța nu poate călători mai repede decât lumina, iar aceasta poate fi considerată echivalentul câmpului cuantic al argumentului energiei infinite.
Cu toate acestea, nu există dovezi impecabil de riguroase în teoria câmpului cuantic a modelului standard. Nimeni nu a dovedit încă că această teorie este consecventă intern. Cel mai probabil, nu este. În orice caz, nu există nicio garanție că nu există particule sau forțe încă nedescoperite care să nu se supună interdicției de mișcare superluminală. Nu există nicio generalizare a acestei teorii, inclusiv gravitația și relativitatea generală. Mulți fizicieni care lucrează în domeniul gravitației cuantice se îndoiesc că conceptele simple de cauzalitate și localitate vor fi generalizate. Nu există nicio garanție că într-o teorie viitoare mai completă viteza luminii va păstra sensul vitezei limită.
18. Paradoxul bunicului
În relativitatea specială, o particulă care călătorește mai repede decât lumina într-un cadru de referință se deplasează înapoi în timp într-un alt cadru de referință. Călătoria FTL sau transmiterea de informații ar face posibilă călătoria sau trimiterea unui mesaj în trecut. Dacă o astfel de călătorie în timp ar fi posibilă, atunci ai putea să te întorci în timp și să schimbi cursul istoriei ucigându-ți bunicul.
Acesta este un argument foarte puternic împotriva posibilității de a călători cu FTL. Adevărat, rămâne o posibilitate aproape improbabilă ca o călătorie superluminală limitată să nu permită o întoarcere în trecut. Sau poate că călătoria în timp este posibilă, dar cauzalitatea este încălcată într-un mod consistent. Toate acestea sunt foarte puțin plauzibile, dar dacă discutăm despre FTL, este mai bine să fim pregătiți pentru idei noi.
Este adevărat și invers. Dacă am putea călători înapoi în timp, am putea depăși viteza luminii. Poți să te întorci în timp, să zbori undeva cu viteză mică și să ajungi acolo înainte să sosească lumina transmisă în modul obișnuit. Consultați Călătoria în timp pentru detalii despre acest subiect.
Întrebări deschise de călătorie FTL
În această ultimă secțiune, voi descrie câteva idei serioase despre posibilele călătorii mai rapide decât lumina. Aceste subiecte nu sunt adesea incluse în Întrebări frecvente, deoarece sunt mai mult ca o mulțime de întrebări noi decât răspunsuri. Ele sunt incluse aici pentru a arăta că se fac cercetări serioase în această direcție. Se face doar o scurtă introducere a subiectului. Detalii pot fi găsite pe Internet. Ca și în cazul tuturor celor de pe internet, fii critic cu ei.
19. Tahioane
Tahionii sunt particule ipotetice care călătoresc mai repede decât lumina local. Pentru a face acest lucru, trebuie să aibă o valoare de masă imaginară. În acest caz, energia și impulsul tahionului sunt cantități reale. Nu există niciun motiv să credem că particulele superluminale nu pot fi detectate. Umbrele și luminile pot călători mai repede decât lumina și pot fi detectate.
Până acum, tahionii nu au fost găsiți, iar fizicienii se îndoiesc de existența lor. Au existat afirmații că în experimentele de măsurare a masei neutrinilor produse de degradarea beta a tritiului, neutrinii erau tahioni. Acest lucru este îndoielnic, dar nu a fost încă infirmat definitiv.
Există probleme în teoria tahionilor. Pe lângă posibila încălcare a cauzalității, tahionii fac, de asemenea, vidul instabil. Este posibil să ocolim aceste dificultăți, dar nici atunci nu vom putea folosi tahioni pentru transmiterea superluminală a mesajelor.
Majoritatea fizicienilor cred că apariția tahionilor într-o teorie este un semn al unor probleme cu această teorie. Ideea de tahioane este atât de populară în rândul publicului pur și simplu pentru că sunt adesea menționate în literatura fantastică. Vezi Tahioni.
20. Găuri de vierme
Cea mai faimoasă metodă de călătorie globală FTL este utilizarea „găurilor de vierme”. O gaură de vierme este o fantă în spațiu-timp de la un punct al universului la altul, care vă permite să ajungeți de la un capăt la altul al găurii mai repede decât calea obișnuită. Găurile de vierme sunt descrise de teoria generală a relativității. Pentru a le crea, trebuie să schimbați topologia spațiu-timpului. Poate că acest lucru va deveni posibil în cadrul teoriei cuantice a gravitației.
Pentru a menține o gaură de vierme deschisă, aveți nevoie de zone de spațiu cu energii negative. C.W.Misner și K.S.Thorne au propus să folosească efectul Casimir pe scară largă pentru a crea energie negativă. Visser a sugerat să folosească șiruri cosmice pentru asta. Acestea sunt idei foarte speculative și s-ar putea să nu fie posibile. Poate că forma necesară de materie exotică cu energie negativă nu există.
Actualul record de viteză în spațiu este deținut de 46 de ani. Când va fi bătut? Noi, oamenii, suntem obsedați de viteză. Așadar, abia în ultimele luni s-a știut că studenții din Germania au stabilit un record de viteză pentru o mașină electrică, iar în SUA plănuiesc să îmbunătățească aeronavele hipersonice în așa fel încât să atingă viteze de cinci ori mai mari decât viteza sunetului, adică. peste 6100 km/h. Astfel de aeronave nu vor avea echipaj, dar nu pentru că oamenii nu se pot deplasa cu o viteză atât de mare. De fapt, oamenii s-au deplasat deja cu o viteză care este de câteva ori mai mare decât viteza sunetului.Totuși, există o limită, după ce au depășit-o, corpurile noastre care se grăbesc rapid nu vor mai putea rezista la suprasarcini?Recordul actual de viteză este la fel de deținut de trei astronauți care au participat la misiunea spațială Apollo 10", - Tom Stafford, John Young și Eugene Cernan. În 1969, când astronauții au zburat în jurul Lunii și s-au întors înapoi, capsula în care se aflau, a dezvoltat o viteză care pe Pământul ar fi egal cu 39,897 km/h. „Cred că acum o sută de ani, cu greu ne-am fi putut imagina că o persoană s-ar putea deplasa în spațiu cu o viteză de aproape 40 de mii de kilometri pe oră”, spune Jim Bray despre concernul aerospațial Lockheed Martin. ), care este dezvoltat de Agenția Spațială SUA NASA. Așa cum a fost concepută de dezvoltatori, nava spațială Orion este o navă spațială multifuncțională și parțial reutilizabilă - ar trebui să aducă astronauții pe orbita joasă a Pământului. S-ar putea ca cu ajutorul acestuia să se poată doborî recordul de viteză stabilit pentru o persoană în urmă cu 46 de ani.Noua rachetă super-grea, care face parte din Sistemul de Lansare Spațială, ar trebui, conform planului, să-și facă primul zbor cu echipaj în 2021. Acesta va fi un zbor al unui asteroid pe o orbită aproape lunară, apoi ar trebui să urmeze expediții de mai multe luni pe Marte. Acum, potrivit designerilor, viteza maximă obișnuită a lui Orion ar trebui să fie de aproximativ 32.000 km/h. Cu toate acestea, viteza atinsă de Apollo 10 ar putea fi depășită chiar dacă s-ar menține configurația de bază a lui Orion.ceea ce plănuim acum.Dar nici măcar Orionul nu va reprezenta vârful potențialului vitezei umane. „Practic, nu există altă limită pentru viteza cu care putem călători, în afară de viteza luminii”, spune Bray. Viteza luminii este de un miliard de km/h. Există vreo speranță că vom putea depăși decalajul dintre 40 de mii de km/h și aceste valori?În mod surprinzător, viteza ca mărime vectorială care denotă viteza de mișcare și direcția de mișcare nu este o problemă pentru oameni în sens fizic, atâta timp cât este relativ constantă și îndreptată într-o singură direcție.De aceea oamenii – teoretic – se pot deplasa în spațiu doar puțin mai lent decât „limita de viteză a universului”, adică. viteza luminii. Dar chiar și presupunând că depășim obstacolele tehnologice semnificative asociate cu construirea de nave spațiale de mare viteză, corpurile noastre fragile, în mare parte de apă, se vor confrunta cu noi pericole asociate cu efectele vitezei mari. Și până acum pot apărea doar pericole imaginare, dacă oamenii pot călători mai repede decât viteza luminii exploatând lacune din fizica modernă sau prin descoperiri care sparg tiparul. Cum să reziste la suprasarcină Cu toate acestea, dacă intenționăm să ne mișcăm cu o viteză de peste 40 de mii de km/h, va trebui să ajungem la ea, apoi să încetinim, încet și cu răbdare.Accelerația rapidă și decelerația la fel de rapidă sunt pline de pericol de moarte. la corpul uman. Acest lucru este dovedit de gravitatea vătămărilor corporale rezultate în urma accidentelor de mașină, în care viteza scade de la câteva zeci de kilometri pe oră la zero. Care este motivul pentru aceasta? În acea proprietate a Universului, care se numește inerție sau capacitatea unui corp fizic cu masă de a rezista unei schimbări a stării sale de repaus sau de mișcare în absența sau compensarea influențelor externe.Această idee este formulată în prima lege a lui Newton, care spune: „Fiecare corp continuă să fie menținut în starea sa de repaus sau în mișcare uniformă și rectilinie, atâta timp cât nu este forțat de forțele aplicate să schimbe această stare. „Starea de repaus și mișcare cu o viteză constantă este normală pentru corpul uman", explică Bray. „Ar trebui să ne îngrijorăm mai degrabă cu privire la starea unei persoane în momentul accelerării „În urmă cu aproximativ un secol, dezvoltarea aeronavelor durabile care puteau manevra cu viteză i-a determinat pe piloți să vorbească despre simptome ciudate cauzate de schimbările în viteza si directia zborului. Aceste simptome includ pierderea temporară a vederii și o senzație fie de greutate, fie de imponderabilitate.Motivul este forțele g, măsurate în unități de G, care este raportul dintre accelerația liniară și accelerația datorată gravitației de pe suprafața Pământului sub influența atracție sau gravitație. Aceste unități reflectă efectul accelerației în cădere liberă asupra masei, de exemplu, a corpului uman.O suprasarcină de 1 G este egală cu greutatea unui corp care se află în câmpul gravitațional al Pământului și este atras de centrul planetei. la o viteză de 9,8 m/s (la nivelul mării).pe care o persoană le experimentează pe verticală din cap până în picioare sau invers sunt o veste cu adevărat proastă pentru piloți și pasageri. încetinind, sângele curge de la degetele de la picioare la cap, există o senzație de suprasaturare, ca într-o poziție de mână. „Valul roșu” (sentimentul pe care îl experimentează o persoană când sângele curge la cap) apare atunci când sângele umflat, translucid. pleoapele inferioare se ridică și închid pupilele ochilor. Și, dimpotrivă, în timpul accelerării sau al forțelor G pozitive, sângele se scurge de la cap la picioare, ochii și creierul încep să experimenteze o lipsă de oxigen, deoarece sângele se acumulează. in extremitatile inferioare. are loc o pierdere a vederii culorii și se rostogolește, după cum se spune, un „voal gri”, apoi apare o pierdere completă a vederii sau un „voal negru”, dar persoana rămâne conștientă. Supraîncărcările excesive duc la pierderea completă a conștienței. Această afecțiune se numește sincopă indusă de congestie. Mulți piloți au murit din cauza faptului că un „voal negru" le-a căzut peste ochi - și s-au prăbușit. O persoană obișnuită poate suporta o suprasolicitare de aproximativ cinci G înainte de a-și pierde cunoștința. Piloții îmbrăcați în costume speciale anti-g și antrenați într-un mod special de a încorda și relaxa mușchii trunchiului, astfel încât sângele să nu se scurgă din cap, sunt capabili să piloteze un avion la forțe g de aproximativ nouă Gs. „Pentru perioade scurte de timp, corpul uman poate rezista mult mai multe forţe G decât nouă G", spune Jeff Sventek, director executiv al Asociaţiei Aerospace Medicine, cu sediul în Alexandria, Virginia. - Dar foarte puţini oameni pot rezista forţelor G mari pentru o perioadă lungă de timp. „Noi, oamenii suntem capabili să suporte forțe G uriașe fără răni grave, totuși, doar pentru câteva momente. pune pe căpitanul forțelor aeriene americane Eli Bieding Jr. viabase Holloman în New Mexico. În 1958, la frânarea pe o sanie specială propulsată de rachetă, după ce a accelerat la 55 km/h în 0,1 secunde, a experimentat o suprasarcină de 82,3 G. Acest rezultat a fost înregistrat de un accelerometru atașat la piept. Ochii lui Beeding au fost acoperiți și cu un „voal negru”, dar a scăpat doar cu vânătăi în timpul acestei demonstrații remarcabile a rezistenței corpului uman. Adevărat, după sosire, a petrecut trei zile în spital. Și acum în spațiu, astronauții, în funcție de vehicul, au experimentat și ei forțe G destul de mari - de la trei la cinci G - în timpul decolărilor și, respectiv, la întoarcerea în straturile dense ale atmosferei, poziție predispusă în direcția zborului. atingând o viteză stabilă de croazieră de 26.000 km/h pe orbită, astronauții experimentează viteza nu mai mult decât pasagerii zborurilor comerciale.Dacă supraîncărcările nu vor fi o problemă pentru expedițiile lungi pe navele spațiale Orion, atunci cu roci spațiale mici - micrometeoriți - sunt din ce în ce mai multe dificil. Aceste particule de dimensiunea unui bob de orez pot dezvolta viteze impresionante și în același timp distructive de până la 300 de mii de km/h. Pentru a asigura integritatea navei și siguranța echipajului său, Orion este echipat cu un strat de protecție extern, a cărui grosime variază de la 18 la 30 cm. În plus, sunt prevăzute scuturi suplimentare de ecranare și plasarea inteligentă a echipamentului în interior. se folosește nava. important pentru întreaga navă spațială, trebuie să calculăm cu precizie unghiurile de apropiere ale micrometeoriților", spune Jim Bray. Fii sigur că micrometeoriții nu sunt singurul obstacol în calea misiunilor spațiale, în timpul cărora se vor juca viteze mari de zbor uman în vid. un rol tot mai important.in timpul expeditiei pe Marte vor trebui rezolvate si alte probleme practice, de exemplu, pentru aprovizionarea echipajului cu alimente si contracararea riscului crescut de cancer din cauza efectelor radiatiilor spatiale asupra organismului uman.Reducerea calatoriei. timpul va reduce severitatea unor astfel de probleme, astfel încât viteza de mișcare va deveni din ce în ce mai de dorit Oh. Zborul spațial de generație următoareAceastă nevoie de viteză va ridica noi obstacole în calea călătorilor în spațiu.Noua navă spațială a NASA care amenință să doboare recordul de viteză Apollo 10 va continua să se bazeze pe sisteme chimice de propulsie a rachetelor testate în timp, folosite încă de la primele zboruri spațiale. Dar aceste sisteme au limite severe de viteză datorită eliberării de cantități mici de energie pe unitatea de combustibil. Prin urmare, pentru a crește semnificativ viteza de zbor pentru oamenii care merg pe Marte și nu numai, așa cum recunosc oamenii de știință, sunt necesare abordări complet noi. „Sistemele pe care le avem astăzi sunt destul de capabile să ne ducă acolo”, spune Bray, „dar cu toții ne-ar plăcea să asistăm la o revoluție a propulsiei.” Eric Davis, fizician cercetător senior la Institutul pentru Studii Avansate din Austin, Texas, și membru al Programului de fizică a mișcării de la NASA, un proiect de cercetare de șase ani care s-a încheiat în 2002, au identificat trei dintre cele mai promițătoare mijloace, din punctul de vedere al fizicii tradiționale, capabile să ajute umanitatea să atingă viteze rezonabile suficiente pentru călătoria interplanetară.Pe scurt, vorbim despre fenomenele de eliberare a energiei în timpul divizării materiei, fuziunea termonucleară și anihilarea antimateriei.Prima metoda consta in fisiunea atomilor si se foloseste in reactoare nucleare comerciale.A doua, fuziunea termonucleara, este creând atomi mai grei din atomi mai simpli — genul de reacții care alimentează soarele. Aceasta este o tehnologie care fascinează, dar nu este dată mâinilor; este „întotdeauna la 50 de ani distanță” – și va fi întotdeauna, așa cum spune vechiul motto al industriei. „Acestea sunt tehnologii foarte avansate”, spune Davis, „dar se bazează pe fizica tradițională și s-au stabilit ferm încă de la începutul anului. epoca atomică”. Potrivit estimărilor optimiste, sistemele de propulsie bazate pe conceptele de fisiune atomică și fuziune termonucleară, în teorie, sunt capabile să accelereze o navă până la 10% din viteza luminii, adică. până la o viteză foarte demnă de 100 de milioane de km / h. Cea mai preferată, deși evazivă, sursă de energie pentru o navă spațială rapidă este antimateria, geamăna și antipodul materiei obișnuite. Când două tipuri de materie intră în contact, se distrug reciproc, rezultand eliberarea de energie pura .Tehnologii care permit producerea si stocarea – pana acum extrem de nesemnificativa – unor cantitati de antimaterie exista deja in prezent.Totodata, producerea de antimaterie in cantitati utile va necesita noi capacitati speciale ale generatiei viitoare. , iar ingineria va trebui să intre într-o cursă competitivă pentru a crea o navă spațială adecvată. Dar , spune Davis, destul de multe idei grozave sunt deja puse la punct pe planșele de desen. Navele spațiale alimentate cu energie antimaterie ar putea accelera luni și chiar ani și atinge procente mai mari din viteza luminii. În același timp, supraîncărcările de la bord vor rămâne acceptabile pentru locuitorii navelor.În același timp, astfel de viteze fantastice noi vor fi pline de alte pericole pentru corpul uman. Grindină energică Cu o viteză de câteva sute de milioane de kilometri pe oră, orice fir de praf din spațiu, de la atomi de hidrogen pulverizat la micrometeoriți, devine inevitabil un glonț de mare energie care poate străpunge corpul unei nave.” Când te miști cu o viteză foarte mare, aceasta înseamnă că particulele care zboară spre tine se deplasează cu aceleași viteze", spune Arthur Edelstein. Împreună cu regretatul său tată, William Edelstein, profesor de radiologie la Școala de Medicină a Universității Johns Hopkins, a lucrat la o lucrare științifică care a examinat efectele expunerii la atomii de hidrogen cosmic (asupra oamenilor și a echipamentelor) în timpul călătoriilor ultrarapide în spațiu. Deși conținutul său nu depășește un atom pe centimetru cub, hidrogenul împrăștiat în spațiu poate dobândi proprietățile unui bombardament intens cu radiații. Hidrogenul va începe să se descompună în particule subatomice care vor pătrunde în navă și vor expune radiații atât către echipaj, cât și către echipament. La o viteză egală cu 95% din viteza luminii, expunerea la astfel de radiații ar însemna moarte aproape instantanee. , va fierbe imediat. „Toate acestea sunt probleme extrem de neplăcute”, remarcă Edelstein cu umor sumbru. El și tatăl său au calculat aproximativ că, pentru a crea un fel de sistem ipotetic de protecție magnetică care ar putea proteja nava și oamenii săi de ploaia mortală de hidrogen, nava stelară s-ar putea mișca cu o viteză mai mică de jumătate din viteza sunetului. Apoi, oamenii de la bord au șansa de a supraviețui. Mark Millis, un fizician translațional și fost șef al Programului de fizică a mișcării Breakthrough al NASA, avertizează că această limită potențială de viteză pentru zborurile spațiale rămâne o problemă pentru viitorul îndepărtat. „Pe baza cunoștințelor fizice acumulate. până în prezent, se poate spune că va fi extrem de dificil să dezvolți o viteză de peste 10% din viteza luminii", spune Millis. "Nu suntem încă în pericol. O simplă analogie: de ce să ne îngrijorăm că ne putem îneca , daca tot nu am intrat in apa. Mai rapid decat lumina? Dacă presupunem că, ca să spunem așa, am învățat să înotăm, putem stăpâni atunci alunecarea prin spațiu-timp - dacă dezvoltăm această analogie în continuare - și zburăm cu o viteză superluminală? Mediul, deși îndoielnic, nu este lipsit de anumite viziuni de iluminare educată în întunericul total.Unul dintre aceste moduri de transport interesante se bazează pe tehnologii similare cu cele utilizate în „warp drive” sau „warp drive” din seria Star Trek. Principiul de funcționare al acestui sistem de propulsie, cunoscut și sub denumirea de „Motor Alcubierre”* (numit după fizicianul teoretician mexican Miguel Alcubierre) este că permite navei să comprime spațiul-timp normal descris de Albert Einstein în fața sa și să se extindă. în spatele ei. În esență, nava se mișcă într-un anumit volum de spațiu-timp, un fel de „bule de curbură” care se mișcă mai repede decât viteza luminii. Astfel, nava rămâne staționară în spațiu-timp normal în această „bulă” fără a fi deformată și evitând încălcări ale limitei universale de viteză a luminii. ca un surfer care se repezi pe o placă de-a lungul creastei unui val. „Există o anumită captură aici. Pentru a implementa această idee, este nevoie de o formă exotică de materie cu masă negativă care să comprima și să extindă spațiu-timp. „Fizica nu conține nicio contraindicație privind masa negativă”, spune Davis, „dar nu există exemple în acest sens și avem nu l-am văzut niciodată în natură.” .Există o altă captură. Într-o lucrare publicată în 2012, cercetătorii de la Universitatea din Sydney au speculat că „bula de urzeală” va acumula particule cosmice de înaltă energie, deoarece în mod inevitabil începea să interacționeze cu conținutul universului. Unele dintre particule ar pătrunde în bula însăși și pompa nava cu radiații. Blocați la viteze sub-lumină? Suntem într-adevăr condamnați să rămânem blocați la viteze sub-lumină din cauza biologiei noastre delicate?! Nu este atât de mult despre stabilirea unui nou record mondial (galactic?) de viteză pentru oameni, ci despre perspectiva umanității transformându-se într-o societate interstelară .La jumătate din viteza luminii – care este limita pe care cercetările lui Edelstein sugerează că corpurile noastre o pot rezista – o călătorie dus-întors către cea mai apropiată stea ar dura mai mult de 16 ani. (Efectele dilatării timpului, care ar face ca echipajul unei nave spațiale să treacă mai puțin timp în sistemul lor de coordonate decât oamenii rămași pe Pământ în sistemul lor de coordonate nu ar fi dramatice la jumătate din viteza luminii.) Mark Millis este plin de speranță . Având în vedere că omenirea a dezvoltat costume anti-g și protecție împotriva micrometeoriților, permițând oamenilor să călătorească în siguranță pe marea distanță albastră și în întunericul spațiului plin de stele, el este încrezător că putem găsi modalități de a supraviețui, indiferent cât de mare viteză. frontierele pe care le atingem în viitor. „Însuși tehnologiile care ne pot ajuta să atingem noi viteze incredibile de mișcare, muzea Millis, ne vor oferi capacități noi, încă necunoscute, pentru protejarea echipajelor. Și în 1995, fizicianul teoretician rus Serghei Krasnikov a propus conceptul unui dispozitiv pentru călătorii în spațiu mai rapid decât viteza sunetului. Ideea a fost numită „țevile lui Krasnikov”. Aceasta este o curbură artificială a spațiu-timpului conform principiului așa-numitei găuri de vierme. Ipotetic, nava se va deplasa în linie dreaptă de la Pământ la o stea dată printr-un spațiu-timp curbat, trecând prin alte dimensiuni.Conform teoriei lui Krasnikov, călătorul spațial se va întoarce înapoi în același timp în care a pornit.
Secolul XX a fost marcat de cele mai mari descoperiri în domeniul fizicii și cosmologiei. Bazele acestor descoperiri au fost teoriile dezvoltate de o galaxie de fizicieni proeminenti. Cel mai faimos dintre ei este Albert Einstein, pe a cărui lucrare se bazează în mare măsură fizica modernă. Din teoriile oamenilor de știință rezultă că viteza luminii în vid este viteza limită a particulelor și a interacțiunii. Iar paradoxurile timpului care decurg din aceste teorii sunt complet uimitoare: pentru obiectele în mișcare, timpul curge mai lent față de cele aflate în repaus, iar cu cât mai aproape de viteza luminii, cu atât timpul încetinește mai mult. Se pare că pentru un obiect care zboară cu viteza luminii, timpul se va opri complet.
| Recomandat |
Acest lucru ne dă speranța că, cu nivelul potrivit de tehnologie, teoretic, o persoană este capabilă să ajungă în cele mai îndepărtate colțuri ale Universului în viața unei generații. În același timp, timpul de zbor în cadrul de referință al pământului va fi de milioane de ani, în timp ce pe o navă care zboară cu viteza aproape de lumină, vor trece doar câteva zile... Astfel de posibilități sunt impresionante și, în același timp, apare întrebarea: dacă fizicienii și inginerii viitorului vor accelera cumva nava spațială la valori enorme, chiar și teoretic până la viteza luminii (deși fizica noastră neagă o astfel de posibilitate), vom reuși să ajungem nu numai la cele mai îndepărtate galaxii și stele, dar și marginea Universului nostru, pentru a privi dincolo de granița necunoscutului, despre care oamenii de știință habar nu au?
Știm că Universul s-a format cu aproximativ 13,79 miliarde de ani în urmă și s-a extins continuu de atunci. S-ar putea presupune că raza sa în acest moment ar trebui să fie de 13,79 miliarde de ani lumină, iar diametrul, respectiv, de 27,58 miliarde de ani lumină. Și acest lucru ar fi adevărat dacă universul s-ar extinde uniform cu viteza luminii - cea mai rapidă viteză posibilă. Dar datele obținute ne spun că universul se extinde cu accelerație.
Observăm că galaxiile cele mai îndepărtate de noi se îndepărtează de noi mai repede decât cele din apropiere - spațiul lumii noastre se extinde constant. În același timp, există o parte a Universului care se îndepărtează de noi mai repede decât viteza luminii. În același timp, nu sunt încălcate postulate și concluzii ale teoriei relativității - în interiorul Universului, obiectele au viteze subluminii. Această parte a Universului nu poate fi văzută - viteza fotonilor emiși de sursele de radiație pur și simplu nu este suficientă pentru a depăși viteza de expansiune a spațiului.
Calculele arată că partea din lume vizibilă pentru noi are un diametru de aproximativ 93 de miliarde de ani lumină și se numește Metagalaxie. Ce este dincolo de această limită și cât de departe se extinde Universul, putem doar ghici. Este logic să presupunem că marginea universului se îndepărtează de noi cel mai repede și depășește cu mult viteza luminii. Și această viteză este în continuă creștere. Devine evident că, chiar dacă un obiect zboară cu viteza luminii, nu va ajunge niciodată la marginea Universului, deoarece marginea Universului se va îndepărta mai repede de el.
Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.
