Ang solar system ay hindi naging partikular na interes sa mga manunulat ng science fiction sa loob ng mahabang panahon. Ngunit, nakakagulat, ang ating "katutubong" mga planeta ay hindi nagiging sanhi ng maraming inspirasyon para sa ilang mga siyentipiko, kahit na hindi pa sila praktikal na ginalugad.
Ang pagkakaroon ng halos hindi pagputol ng isang bintana sa kalawakan, ang sangkatauhan ay napunit sa hindi kilalang mga distansya, at hindi lamang sa mga panaginip, tulad ng dati.
Nangako rin si Sergei Korolev na lilipad sa kalawakan sa lalong madaling panahon "sa isang tiket ng unyon ng manggagawa", ngunit ang pariralang ito ay kalahating siglo na, at ang isang space odyssey ay pa rin ang pulutong ng mga piling tao - masyadong mahal. Gayunpaman, dalawang taon na ang nakararaan, naglunsad ang HACA ng isang napakagandang proyekto 100 taong Starship, na kinabibilangan ng unti-unti at pangmatagalang paglikha ng isang siyentipiko at teknikal na pundasyon para sa mga paglipad sa kalawakan.
Ang hindi pa naganap na programang ito ay dapat makaakit ng mga siyentipiko, inhinyero at mahilig sa buong mundo. Kung matagumpay ang lahat, sa loob ng 100 taon ang sangkatauhan ay makakagawa ng isang interstellar ship, at lilipat tayo sa solar system tulad ng mga tram.
Kaya ano ang mga problema na kailangang lutasin upang maging isang katotohanan ang stellar flight?
ANG ORAS AT BILIS AY RELATIVE
Kahit na tila kakaiba, ang astronomiya ng mga awtomatikong sasakyan ay tila sa ilang mga siyentipiko ay isang halos nalutas na problema. At ito sa kabila ng katotohanan na ganap na walang punto sa paglulunsad ng automata sa mga bituin na may kasalukuyang bilis ng snail (mga 17 km / s) at iba pang primitive (para sa mga hindi kilalang kalsada) na kagamitan.
Ngayon ang American spacecraft na Pioneer 10 at Voyager 1 ay umalis sa solar system, wala nang anumang koneksyon sa kanila. Ang Pioneer 10 ay gumagalaw patungo sa bituin na Aldebaran. Kung walang nangyari sa kanya, maaabot niya ang paligid ng bituin na ito ... sa loob ng 2 milyong taon. Sa parehong paraan, gumapang sa mga kalawakan ng Uniberso at iba pang mga device.
Kaya, hindi alintana kung ang isang barko ay matitirahan o hindi, upang lumipad sa mga bituin, kailangan nito ng mataas na bilis na malapit sa bilis ng liwanag. Gayunpaman, makakatulong ito na malutas ang problema ng paglipad lamang sa pinakamalapit na mga bituin.
"Kahit na nakagawa kami ng isang star ship na maaaring lumipad sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag," isinulat ni K. Feoktistov, "ang oras ng paglalakbay lamang sa ating Galaxy ay kakalkulahin sa millennia at sampu-sampung millennia, dahil ang diameter nito ay humigit-kumulang 100,000 light years. Ngunit sa Earth, marami pa ang lilipas sa panahong ito.
Ayon sa teorya ng relativity, ang takbo ng oras sa dalawang sistemang gumagalaw na may kaugnayan sa isa't isa ay magkaiba. Dahil sa malalayong distansya ang barko ay magkakaroon ng oras upang bumuo ng isang bilis na napakalapit sa bilis ng liwanag, ang pagkakaiba sa oras sa Earth at sa barko ay magiging lalong malaki.
Ipinapalagay na ang unang layunin ng mga interstellar flight ay alpha Centauri (isang sistema ng tatlong bituin) - ang pinakamalapit sa amin. Sa bilis ng liwanag, maaari kang lumipad doon sa loob ng 4.5 taon, sa Earth sampung taon ang lilipas sa panahong ito. Ngunit kung mas malaki ang distansya, mas malaki ang pagkakaiba sa oras.
Tandaan ang sikat na Andromeda Nebula ni Ivan Efremov? Doon, ang paglipad ay sinusukat sa mga taon, at mga makalupa. Ang isang magandang kuwento, upang sabihin ang hindi bababa sa. Gayunpaman, ang inaasam na nebula na ito (mas tiyak, ang Andromeda galaxy) ay matatagpuan sa layong 2.5 milyong light years mula sa amin.
Ayon sa ilang mga kalkulasyon, ang paglalakbay ng mga astronaut ay tatagal ng higit sa 60 taon (ayon sa mga oras ng starship), ngunit isang buong panahon ang lilipas sa Earth. Paano matutugunan ang espasyong "Neanderthals" ng kanilang malalayong inapo? At mabubuhay ba ang Earth? Iyon ay, ang pagbabalik ay karaniwang walang kahulugan. Gayunpaman, tulad ng mismong paglipad: dapat nating tandaan na nakikita natin ang Andromeda galaxy tulad noong 2.5 milyong taon na ang nakalilipas - napakarami ng liwanag nito ang nakarating sa atin. Ano ang punto ng paglipad sa isang hindi kilalang target, na, marahil, ay hindi umiiral nang mahabang panahon, sa anumang kaso, sa dating anyo nito at sa lumang lugar?
Nangangahulugan ito na kahit na ang mga flight sa bilis ng liwanag ay makatwiran lamang hanggang sa medyo malapit na mga bituin. Gayunpaman, ang mga sasakyang lumilipad sa bilis ng liwanag, sa ngayon ay nabubuhay lamang sa isang teorya na kahawig ng science fiction, gayunpaman, siyentipiko.
ISANG BARKO NA ANG LAKI NG ISANG PLANETA
Naturally, una sa lahat, ang mga siyentipiko ay may ideya na gamitin ang pinaka mahusay na thermonuclear reaksyon sa makina ng barko - bilang bahagyang pinagkadalubhasaan (para sa mga layuning militar). Gayunpaman, upang maglakbay sa magkabilang direksyon sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag, kahit na may perpektong disenyo ng system, ang ratio ng paunang masa sa huling masa ay hindi bababa sa 10 hanggang sa ika-tatlumpung kapangyarihan. Ibig sabihin, ang spaceship ay magmumukhang isang malaking tren na may panggatong na kasing laki ng maliit na planeta. Imposibleng ilunsad ang gayong colossus sa kalawakan mula sa Earth. Oo, at mangolekta sa orbit - masyadong, ito ay hindi para sa wala na ang mga siyentipiko ay hindi talakayin ang pagpipiliang ito.
Ang ideya ng isang photon engine gamit ang prinsipyo ng pagpuksa ng bagay ay napakapopular.
Ang Annihilation ay ang pagbabago ng isang particle at isang antiparticle sa panahon ng kanilang banggaan sa anumang iba pang mga particle na naiiba mula sa mga orihinal. Ang pinaka-pinag-aralan ay ang pagpuksa ng isang electron at isang positron, na bumubuo ng mga photon, na ang enerhiya ay magpapagalaw sa spaceship. Ang mga kalkulasyon ng mga Amerikanong physicist na sina Ronan Keane at Wei-ming Zhang ay nagpapakita na, batay sa mga makabagong teknolohiya, posibleng lumikha ng annihilation engine na may kakayahang pabilisin ang isang spacecraft sa 70% ng bilis ng liwanag.
Gayunpaman, magsisimula ang mga karagdagang problema. Sa kasamaang palad, ang paggamit ng antimatter bilang isang rocket fuel ay napakahirap. Sa panahon ng paglipol, nangyayari ang mga pagkislap ng pinakamalakas na gamma radiation, na nakakapinsala sa mga astronaut. Bilang karagdagan, ang pakikipag-ugnay ng positron fuel sa barko ay puno ng isang nakamamatay na pagsabog. Sa wakas, wala pang mga teknolohiya upang makakuha ng sapat na antimatter at maiimbak ito nang mahabang panahon: halimbawa, ang isang antihydrogen atom ay "nabubuhay" ngayon nang wala pang 20 minuto, at ang produksyon ng isang milligram ng positron ay nagkakahalaga ng $25 milyon.
Ngunit, ipagpalagay natin, sa paglipas ng panahon, ang mga problemang ito ay malulutas. Gayunpaman, kakailanganin pa rin ng maraming gasolina, at ang panimulang masa ng isang photon starship ay maihahambing sa masa ng Buwan (ayon kay Konstantin Feoktistov).
NABALI ANG LAyag!
Ang pinakasikat at makatotohanang starship ngayon ay itinuturing na isang solar sailboat, ang ideya kung saan kabilang ang siyentipikong Sobyet na si Friedrich Zander.
Ang solar (light, photon) sail ay isang device na gumagamit ng pressure ng sikat ng araw o laser sa ibabaw ng salamin upang itulak ang isang spacecraft.
Noong 1985, iminungkahi ng American physicist na si Robert Forward ang disenyo ng isang interstellar probe na pinabilis ng microwave energy. Iniisip ng proyekto na maaabot ng probe ang pinakamalapit na bituin sa loob ng 21 taon.
Sa XXXVI International Astronomical Congress, isang proyekto ang iminungkahi para sa isang laser spacecraft, ang paggalaw nito ay ibinibigay ng enerhiya ng mga optical laser na matatagpuan sa orbit sa paligid ng Mercury. Ayon sa mga kalkulasyon, ang landas ng isang starship ng disenyong ito patungo sa bituin na Epsilon Eridani (10.8 light years) at pabalik ay aabutin ng 51 taon.
"Malamang na hindi tayo makakagawa ng makabuluhang pag-unlad sa pag-unawa sa mundo kung saan tayo nakatira, batay sa data na nakuha mula sa mga paglalakbay sa ating solar system. Naturally, ang pag-iisip ay lumiliko sa mga bituin. Pagkatapos ng lahat, mas maaga ay naunawaan na ang mga flight sa paligid ng Earth, ang mga flight sa iba pang mga planeta ng ating solar system ay hindi ang pangwakas na layunin. Ang paghandaan ang daan patungo sa mga bituin ay tila ang pangunahing gawain.Ang mga salitang ito ay hindi pag-aari ng isang manunulat ng science fiction, ngunit sa taga-disenyo ng spacecraft at kosmonaut na si Konstantin Feoktistov. Ayon sa siyentipiko, walang partikular na bago sa solar system ang makikita. At ito sa kabila ng katotohanan na ang tao ay lumipad lamang sa buwan ...
Gayunpaman, sa labas ng solar system, ang presyon ng sikat ng araw ay lalapit sa zero. Samakatuwid, mayroong isang proyekto upang mapabilis ang isang solar sailboat na may mga sistema ng laser mula sa ilang asteroid.
Ang lahat ng ito ay teorya pa rin, ngunit ang mga unang hakbang ay ginagawa na.
Noong 1993, ang isang 20-meter-wide solar sail ay na-deploy sa unang pagkakataon sa barko ng Russia na Progress M-15 bilang bahagi ng proyekto ng Znamya-2. Kapag ini-dock ang Progress sa istasyon ng Mir, ang mga tripulante nito ay nag-install ng isang reflector deployment unit sa board ng Progress. Bilang isang resulta, ang reflector ay lumikha ng isang maliwanag na lugar na 5 km ang lapad, na dumaan sa Europa hanggang Russia sa bilis na 8 km / s. Ang tagpi ng liwanag ay may ningning na halos katumbas ng kabilugan ng buwan.
Kaya, ang bentahe ng isang solar sailboat ay ang kakulangan ng gasolina sa board, ang mga disadvantages ay ang kahinaan ng disenyo ng layag: sa katunayan, ito ay isang manipis na foil na nakaunat sa isang frame. Nasaan ang garantiya na ang layag ay hindi makakakuha ng mga butas mula sa mga cosmic particle sa daan?
Maaaring angkop ang bersyon ng layag para sa paglulunsad ng mga robotic probe, istasyon at cargo ship, ngunit hindi ito angkop para sa mga manned return flight. Mayroong iba pang mga disenyo ng starship, ngunit sa paanuman sila ay kahawig sa itaas (na may parehong napakalaking problema).
MGA SORPRESA SA INTERSTELLAR SPACE
Tila maraming sorpresa ang naghihintay sa mga manlalakbay sa uniberso. Halimbawa, nakasandal lang sa solar system, ang American device na "Pioneer-10" ay nagsimulang makaranas ng puwersa ng hindi kilalang pinanggalingan, na nagdulot ng mahinang pagbabawas ng bilis. Maraming mga mungkahi ang ginawa, hanggang sa hindi pa alam na mga epekto ng pagkawalang-kilos o kahit na oras. Wala pa ring malinaw na paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang iba't ibang mga hypotheses ay isinasaalang-alang: mula sa mga simpleng teknikal (halimbawa, ang reaktibong puwersa mula sa isang pagtagas ng gas sa isang aparato) hanggang sa pagpapakilala ng mga bagong pisikal na batas.
Ang isa pang spacecraft, Voyager 1, ay nakakita ng isang lugar na may malakas na magnetic field sa gilid ng solar system. Sa loob nito, ang presyon ng mga sisingilin na particle mula sa interstellar space ay nagiging sanhi ng pagkapal ng field na nilikha ng Araw. Nakarehistro din ang device:
- isang pagtaas sa bilang ng mga electron na may mataas na enerhiya (mga 100 beses) na tumagos sa solar system mula sa interstellar space;
- isang matalim na pagtaas sa antas ng galactic cosmic ray - mga high-energy charged particle ng interstellar na pinagmulan.
Ang espasyo sa pagitan ng mga bituin ay hindi walang laman. Saanman mayroong mga labi ng gas, alikabok, mga particle. Kapag sinusubukang gumalaw sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag, ang bawat atom na bumabangga sa barko ay magiging parang butil ng mataas na enerhiya na cosmic ray. Ang antas ng matigas na radiation sa panahon ng naturang pambobomba ay tataas nang hindi katanggap-tanggap kahit na sa mga flight sa pinakamalapit na mga bituin.
At ang mekanikal na epekto ng mga particle sa ganoong bilis ay maihahalintulad sa mga paputok na bala. Ayon sa ilang kalkulasyon, ang bawat sentimetro ng protective screen ng starship ay patuloy na magpapaputok sa bilis na 12 shot kada minuto. Malinaw na walang screen ang makatiis sa ganitong pagkakalantad sa loob ng ilang taon ng paglipad. O kakailanganin itong magkaroon ng hindi katanggap-tanggap na kapal (sampu at daan-daang metro) at masa (daan-daang libong tonelada).
Sa totoo lang, ang starship ay pangunahing binubuo ng screen na ito at gasolina, na mangangailangan ng ilang milyong tonelada. Dahil sa mga sitwasyong ito, ang mga flight sa ganoong bilis ay imposible, lalo na dahil sa daan maaari kang makatagpo hindi lamang ng alikabok, kundi pati na rin sa isang bagay na mas malaki, o ma-trap sa isang hindi kilalang gravitational field. At pagkatapos ay ang kamatayan ay hindi maiiwasan muli. Kaya, kahit na posible na mapabilis ang spacecraft sa subluminal na bilis, kung gayon hindi nito maaabot ang pangwakas na layunin - magkakaroon ng napakaraming mga hadlang sa landas nito. Samakatuwid, ang mga interstellar flight ay maaari lamang isagawa sa makabuluhang mas mababang bilis. Ngunit ang kadahilanan ng oras ay ginagawang walang kabuluhan ang mga flight na ito.
Ito ay lumalabas na imposibleng malutas ang problema ng pagdadala ng mga materyal na katawan sa mga galactic na distansya sa mga bilis na malapit sa bilis ng liwanag. Walang saysay na masira ang espasyo at oras sa tulong ng mekanikal na istraktura.
BUTAS NG MOLE
Ang science fiction, na sinusubukang pagtagumpayan ang hindi maiiwasang oras, ay nag-imbento kung paano "ngangatin ang mga butas" sa espasyo (at oras) at "tiklop" ito. Nakabuo sila ng iba't ibang hyperspace jump mula sa isang punto ng espasyo patungo sa isa pa, na lumalampas sa mga intermediate na lugar. Ngayon ang mga siyentipiko ay sumali sa mga manunulat ng science fiction.
Ang mga physicist ay nagsimulang maghanap ng mga matinding estado ng bagay at mga kakaibang butas sa uniberso, kung saan maaari kang lumipat sa superluminal na bilis na taliwas sa teorya ng relativity ni Einstein.
Ito ay kung paano ipinanganak ang ideya ng wormhole. Ang burrow na ito ay nag-uugnay sa dalawang bahagi ng Uniberso tulad ng isang inukit na lagusan na nag-uugnay sa dalawang lungsod na pinaghihiwalay ng isang mataas na bundok. Sa kasamaang palad, ang mga wormhole ay posible lamang sa ganap na vacuum. Sa ating uniberso, ang mga burrow na ito ay lubhang hindi matatag: maaari silang gumuho bago makarating doon ang isang spaceship.
Gayunpaman, upang lumikha ng mga matatag na wormhole, maaari mong gamitin ang epekto na natuklasan ng Dutchman na si Hendrik Casimir. Binubuo ito sa mutual attraction ng pagsasagawa ng mga uncharged na katawan sa ilalim ng pagkilos ng quantum oscillations sa isang vacuum. Ito ay lumalabas na ang vacuum ay hindi ganap na walang laman, may mga pagbabago sa gravitational field kung saan ang mga particle at microscopic wormhole ay kusang lumilitaw at nawawala.
Ito ay nananatili lamang upang mahanap ang isa sa mga butas at iunat ito, inilalagay ito sa pagitan ng dalawang superconducting na bola. Ang isang bibig ng wormhole ay mananatili sa Earth, ang isa ay ililipat ng spacecraft sa halos liwanag na bilis patungo sa bituin - ang huling bagay. Iyon ay, ang sasakyang pangkalawakan ay, kumbaga, sumuntok sa isang lagusan. Kapag narating na ng starship ang destinasyon nito, magbubukas ang wormhole para sa tunay na paglalakbay sa interstellar na napakabilis ng kidlat, ang tagal nito ay kakalkulahin sa ilang minuto.
WARP BUBBLE
Akin sa teorya ng wormhole bubble curvature. Noong 1994, ang Mexican physicist na si Miguel Alcubierre ay nagsagawa ng mga kalkulasyon ayon sa mga equation ni Einstein at natagpuan ang teoretikal na posibilidad ng wave deformation ng spatial continuum. Sa kasong ito, ang espasyo ay lumiliit sa harap ng spacecraft at sabay-sabay na lalawak sa likod nito. Ang starship, kumbaga, ay inilagay sa isang bula ng curvature, na may kakayahang gumalaw sa walang limitasyong bilis. Ang henyo ng ideya ay ang spacecraft ay nakasalalay sa isang bubble ng curvature, at ang mga batas ng teorya ng relativity ay hindi nilalabag. Kasabay nito, ang bula ng kurbada mismo ay gumagalaw, na lokal na binabaluktot ang space-time.
Sa kabila ng imposibilidad ng paglalakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag, walang pumipigil sa espasyo mula sa paglipat o pagpapalaganap ng warp ng space-time na mas mabilis kaysa sa liwanag, na pinaniniwalaang nangyari kaagad pagkatapos ng Big Bang sa pagbuo ng Uniberso.
Ang lahat ng mga ideyang ito ay hindi pa umaangkop sa balangkas ng modernong agham, ngunit noong 2012, inihayag ng mga kinatawan ng NASA ang paghahanda ng isang eksperimentong pagsubok ng teorya ni Dr. Alcubierre. Sino ang nakakaalam, marahil ang teorya ng relativity ni Einstein ay magiging bahagi ng isang bagong pandaigdigang teorya. Pagkatapos ng lahat, ang proseso ng pag-aaral ay walang katapusan. Kaya naman, balang araw makakalusot tayo sa mga tinik hanggang sa mga bituin.
Irina GROMOVA
1) Ang mga headlight ba ay nagbibigay liwanag sa iba pang mga bagay at sumasalamin sa mga mata?
Hindi. Tulad ng alam mo, hindi mo maaaring lumampas sa bilis ng liwanag. Nangangahulugan ito na sa isa sa mga direksyon ang ilaw ay hindi maaaring lumiwanag sa lahat, dahil hindi ito maaaring lumampas sa bilis ng kotse, kaya hindi ito mawawala sa mga headlight. Gayunpaman, nabubuhay tayo sa isang multidimensional na mundo at hindi lahat ng liwanag ay kumikinang sa isang direksyon.
Isipin ang isang dalawang-dimensional na kotse na walang masa (iyon ay, gumagalaw sa bilis ng liwanag) na naglalabas ng dalawang photon, isa pataas at isa pababa. Humiwalay ang dalawang sinag sa sasakyan at nananatili sa likuran nito. Gumagalaw sila sa parehong bilis ng liwanag ngunit hindi makagalaw pasulong kasing bilis, dahil ang isa sa mga velocity vector ay pataas/pababa, kaya naabutan namin sila. Ang mga photon na ito ay makakatagpo ng ilang balakid sa kanilang dinadaanan, tulad ng isang palatandaan sa kalsada o isang puno, at makikita ito pabalik. Ang problema ay hindi ka na nila maabutan. Nakikita ng ibang taong naglalakad sa bangketa ang naaaninag na liwanag, ngunit nakaalis ka na at hinding hindi na ito makikita.
Heto na, lahat ay maipaliwanag sa katotohanan lamang na ang lahat ng ilaw ay gumagalaw sa parehong bilis, kahit saan. Ito ay halos walang kinalaman sa teorya ng relativity.
Gayunpaman, mayroon ding mas hardcore na bersyon.
2) Maaari bang magkaroon ng mga headlight ang mga bagay na gumagalaw sa bilis ng liwanag? Maaari ba silang magkaroon ng pangitain?
Dito talaga pumapasok ang baliw na katotohanan ng relativity, kaya huwag kang mahihiya kung may hindi ka naiintindihan, ngunit muli ang sagot ay hindi.
Maaaring pamilyar ka sa konsepto ng relativistic time dilation. Ipagpalagay na sumakay kami ng isang kaibigan sa magkaibang tren at papunta sa isa't isa. Pagmamaneho, kung titingnan natin sa bintana ang wall clock sa compartment ng isa't isa, kung gayon pareho pansinin na mas mabagal sila kaysa karaniwan. Hindi ito dahil bumagal ang orasan, ngunit dahil pumapasok ang liwanag sa pagitan natin: mas mabilis tayong gumagalaw, mas mabagal ang ating pagtanda kumpara sa mas kaunting mga bagay na gumagalaw. Ito ay dahil ang oras ay hindi ganap para sa lahat ng mga bagay sa uniberso, ito ay naiiba para sa bawat bagay at depende sa bilis nito. Ang ating oras ay nakasalalay sa ating bilis sa uniberso. Maaari mong isipin na ito ay gumagalaw sa iba't ibang direksyon sa sukat ng spacetime. Mayroong isang tiyak na problema dito, dahil ang ating utak ay hindi inangkop upang maunawaan ang geometry ng space-time, ngunit may posibilidad na kumatawan sa oras bilang isang ganap. Gayunpaman, pagkatapos magbasa ng kaunting literatura sa paksa, karaniwan mong maiisip ito bilang isang natural na katotohanan: ang mga mabilis na gumagalaw na may kaugnayan sa iyo ay mas mabagal sa edad.
Ipagpalagay na ang iyong kaibigan ay nakaupo sa isang hypothetical na kotse at mabilis ang takbo sa bilis ng liwanag. Kaya, palitan natin ang bilis nito sa ating formula at tingnan kung ano ang sagot.
Oh-oh! Mukhang wala na siyang oras! Dapat may mali sa kalkulasyon natin?! Lumalabas na hindi. Oras. Hindi. Umiiral. Para sa. Mga bagay. Sa. Mga bilis. Sveta.
Wala lang.
Nangangahulugan ito na ang mga bagay sa bilis ng liwanag ay hindi maaaring maramdaman ang mga "nangyayari" na mga kaganapan sa parehong paraan na nakikita natin ang mga ito. Hindi pwede ang mga kaganapan mangyari para sa kanila. Maaari silang gumawa ng mga aksyon, ngunit hindi sila makakuha ng karanasan. Si Einstein mismo ay nagsabi minsan: "Ang oras ay umiiral upang ang lahat ay hindi mangyari nang sabay-sabay". Ito ay isang coordinate na idinisenyo upang bumuo ng mga kaganapan sa isang makabuluhang pagkakasunud-sunod, upang maunawaan natin kung ano ang nangyayari Ngunit para sa isang bagay na gumagalaw sa bilis ng liwanag, ang prinsipyong ito ay hindi gumagana, dahil lahat sabay-sabay na nangyayari. Ang isang manlalakbay sa bilis ng liwanag ay hindi kailanman makikita, maiisip o mararamdaman ang anumang bagay na itinuturing nating makabuluhan.
Narito ang isang hindi inaasahang konklusyon.
Ang mga anino ay maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag, ngunit hindi maaaring magdala ng bagay o impormasyon
Posible ba ang superluminal flight?
Ang mga seksyon sa artikulong ito ay may mga subheading at maaari kang sumangguni sa bawat seksyon nang hiwalay.
Mga simpleng halimbawa ng paglalakbay sa FTL
1. Epekto ng Cherenkov
Kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa superluminal na paggalaw, ang ibig sabihin natin ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum. c(299 792 458 m/s). Samakatuwid, ang epekto ng Cherenkov ay hindi maaaring isaalang-alang bilang isang halimbawa ng superluminal na paggalaw.
2. Pangatlong tagamasid
Kung ang rocket A mabilis na lumipad palayo sa akin 0.6c sa kanluran, at ang rocket B mabilis na lumipad palayo sa akin 0.6c silangan, pagkatapos ay nakikita ko na ang distansya sa pagitan A at B tumataas nang may bilis 1.2c. Pinapanood ang mga missile na lumilipad A at B mula sa labas, nakikita ng ikatlong tagamasid na ang kabuuang bilis ng pag-alis ng mga missile ay mas malaki kaysa sa c .
Gayunpaman kamag-anak na bilis ay hindi katumbas ng kabuuan ng mga bilis. bilis ng rocket A tungkol sa rocket B ay ang rate kung saan tumataas ang distansya sa rocket A, na nakikita ng isang tagamasid na lumilipad sa isang rocket B. Ang relatibong bilis ay dapat kalkulahin gamit ang relativistic velocity addition formula. (Tingnan ang Paano Mo Nagdaragdag ng Mga Bilis sa Espesyal na Relativity?) Sa halimbawang ito, ang relatibong bilis ay humigit-kumulang 0.88c. Kaya sa halimbawang ito hindi namin nakuha ang FTL.
3. Liwanag at anino
Isipin kung gaano kabilis ang paggalaw ng anino. Kung malapit ang lampara, kung gayon ang anino ng iyong daliri sa malayong dingding ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa paggalaw ng daliri. Kapag gumagalaw ang daliri parallel sa dingding, ang bilis ng anino papasok DD beses na mas malaki kaysa sa bilis ng isang daliri. Dito d ay ang distansya mula sa lampara hanggang sa daliri, at D- mula sa lampara hanggang sa dingding. Ang bilis ay magiging mas malaki kung ang pader ay nasa isang anggulo. Kung ang pader ay napakalayo, kung gayon ang paggalaw ng anino ay mahuhuli sa paggalaw ng daliri, dahil ang liwanag ay tumatagal ng oras upang maabot ang dingding, ngunit ang bilis ng anino na gumagalaw sa dingding ay tataas pa. Ang bilis ng isang anino ay hindi nalilimitahan ng bilis ng liwanag.
Ang isa pang bagay na maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag ay isang lugar ng liwanag mula sa isang laser na nakatutok sa buwan. Ang distansya sa Buwan ay 385,000 km. Maaari mong kalkulahin ang bilis ng paggalaw ng liwanag na lugar sa ibabaw ng Buwan nang mag-isa gamit ang maliliit na pagbabagu-bago ng laser pointer sa iyong kamay. Maaari mo ring magustuhan ang halimbawa ng isang alon na tumatama sa isang tuwid na linya ng beach sa isang bahagyang anggulo. Sa anong bilis makagalaw ang punto ng intersection ng alon at baybayin sa dalampasigan?
Ang lahat ng mga bagay na ito ay maaaring mangyari sa kalikasan. Halimbawa, ang isang sinag ng liwanag mula sa isang pulsar ay maaaring tumakbo kasama ng isang ulap ng alikabok. Ang isang malakas na pagsabog ay maaaring lumikha ng mga spherical waves ng liwanag o radiation. Kapag ang mga alon na ito ay nagsalubong sa isang ibabaw, lumilitaw ang mga bilog ng liwanag sa ibabaw na iyon at lumalawak nang mas mabilis kaysa sa liwanag. Ang ganitong kababalaghan ay sinusunod, halimbawa, kapag ang isang electromagnetic pulse mula sa isang flash ng kidlat ay dumadaan sa itaas na kapaligiran.
4. Solid na katawan
Kung mayroon kang mahaba at matibay na pamalo at natamaan mo ang isang dulo ng pamalo, hindi ba't gumagalaw kaagad ang kabilang dulo? Hindi ba ito isang paraan ng superluminal na paghahatid ng impormasyon?
Tama na sana kung may mga ganap na matigas na katawan. Sa pagsasagawa, ang epekto ay ipinapadala kasama ang baras sa bilis ng tunog, na nakasalalay sa pagkalastiko at density ng materyal ng baras. Bilang karagdagan, nililimitahan ng teorya ng relativity ang mga posibleng bilis ng tunog sa isang materyal sa pamamagitan ng halaga c .
Ang parehong prinsipyo ay naaangkop kung hawak mo ang isang string o baras patayo, bitawan ito, at ito ay magsisimulang mahulog sa ilalim ng impluwensya ng grabidad. Ang tuktok na dulo na iyong binitawan ay nagsisimulang bumagsak kaagad, ngunit ang ilalim na dulo ay magsisimula lamang na gumalaw pagkaraan ng ilang sandali, dahil ang pagkawala ng lakas ng hawak ay ipinadala pababa sa baras sa bilis ng tunog sa materyal.
Ang pagbabalangkas ng relativistic theory ng elasticity ay medyo kumplikado, ngunit ang pangkalahatang ideya ay maaaring ilarawan gamit ang Newtonian mechanics. Ang equation ng longitudinal motion ng isang perpektong nababanat na katawan ay maaaring makuha mula sa batas ni Hooke. Tukuyin ang linear density ng baras ρ , Modulus ni Young Y. Longitudinal offset X natutugunan ang wave equation
ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0
Ang solusyon sa alon ng eroplano ay naglalakbay sa bilis ng tunog s, na tinutukoy mula sa formula s 2 = Y/ρ. Ang wave equation ay hindi nagpapahintulot sa mga perturbations ng medium na gumalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis s. Bilang karagdagan, ang teorya ng relativity ay nagbibigay ng limitasyon sa dami ng pagkalastiko: Y< ρc 2 . Sa pagsasagawa, walang kilalang materyal ang lumalapit sa limitasyong ito. Tandaan din na kahit na ang bilis ng tunog ay malapit sa c, kung gayon ang bagay mismo ay hindi kinakailangang gumagalaw nang may relativistic na bilis.
Bagaman walang solidong katawan sa kalikasan, mayroon galaw ng matigas na katawan, na maaaring magamit upang mapagtagumpayan ang bilis ng liwanag. Ang paksang ito ay nabibilang sa inilarawan nang seksyon ng mga anino at mga light spot. (Tingnan ang Superluminal Scissors, Ang Rigid Rotating Disk sa Relativity).
5. Bilis ng phase
wave equation
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0
ay may solusyon sa anyo
u \u003d A cos (ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 \u003d 0
Ito ay mga sinusoidal wave na kumakalat sa bilis na v
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)
Ngunit ito ay higit sa c. Siguro ito ang equation para sa mga tachyon? (tingnan ang seksyon sa ibaba). Hindi, ito ang karaniwang relativistic equation para sa isang particle na may mass.
Upang maalis ang kabalintunaan, kailangan mong makilala sa pagitan ng "phase velocity" v ph , at "bilis ng pangkat" v gr , at
v ph v gr = c 2
Ang solusyon sa anyo ng isang alon ay maaaring may dispersion sa dalas. Sa kasong ito, ang wave packet ay gumagalaw nang may pangkat na bilis na mas mababa sa c. Gamit ang isang wave packet, ang impormasyon ay maaari lamang ipadala sa bilis ng grupo. Ang mga alon sa isang wave packet ay gumagalaw na may phase velocity. Ang bilis ng phase ay isa pang halimbawa ng FTL motion na hindi magagamit sa pakikipag-usap.
6. Superluminal galaxy
7. Relativistic rocket
Hayaang makita ng isang tagamasid sa Earth ang isang spacecraft na papalayo nang mabilis 0.8c Ayon sa teorya ng relativity, makikita niya na ang orasan sa spacecraft ay tumatakbo nang 5/3 beses na mas mabagal. Kung hahatiin natin ang distansya sa barko sa oras ng paglipad ayon sa onboard clock, makukuha natin ang bilis 4/3c. Napagpasyahan ng tagamasid na, gamit ang kanyang on-board na orasan, matutukoy din ng piloto ng barko na siya ay lumilipad sa superluminal na bilis. Mula sa punto ng view ng piloto, ang kanyang orasan ay tumatakbo nang normal, at ang interstellar space ay lumiit ng isang factor na 5/3. Samakatuwid, lumilipad ito sa mga kilalang distansya sa pagitan ng mga bituin nang mas mabilis, sa bilis 4/3c .
Ngunit hindi pa rin ito superluminal na paglipad. Hindi mo makalkula ang bilis gamit ang distansya at oras na tinukoy sa iba't ibang mga frame ng sanggunian.
8. Bilis ng grabidad
Iginigiit ng ilan na ang bilis ng gravity ay mas mabilis c o kahit na walang katapusan. Tingnan ang Naglalakbay ba ang Gravity sa Bilis ng Liwanag? at Ano ang Gravitational Radiation? Ang mga gravitational perturbation at gravitational wave ay kumakalat nang mabilis c .
9. EPR kabalintunaan
10. Mga virtual na photon
11. Quantum tunnel effect
Sa quantum mechanics, ang tunnel effect ay nagpapahintulot sa isang particle na malampasan ang isang hadlang, kahit na ang enerhiya nito ay hindi sapat para dito. Posibleng kalkulahin ang oras ng tunneling sa pamamagitan ng naturang hadlang. At ito ay maaaring lumabas na mas mababa kaysa sa kung ano ang kinakailangan para sa liwanag upang mapagtagumpayan ang parehong distansya sa isang bilis c. Maaari ba itong magamit upang magpadala ng mga mensahe nang mas mabilis kaysa sa liwanag?
Ang quantum electrodynamics ay nagsasabing "Hindi!" Gayunpaman, isang eksperimento ang isinagawa na nagpakita ng superluminal na paghahatid ng impormasyon gamit ang epekto ng tunnel. Sa pamamagitan ng isang hadlang na 11.4 cm ang lapad sa bilis na 4.7 c Ipinakita ang Apatnapung Symphony ni Mozart. Ang paliwanag para sa eksperimentong ito ay napakakontrobersyal. Karamihan sa mga physicist ay naniniwala na sa tulong ng epekto ng tunnel imposibleng maipadala impormasyon mas mabilis kaysa sa liwanag. Kung posible, bakit hindi magpadala ng signal sa nakaraan sa pamamagitan ng paglalagay ng kagamitan sa isang mabilis na gumagalaw na frame ng sanggunian.
17. Quantum field theory
Maliban sa gravity, lahat ng naobserbahang pisikal na phenomena ay tumutugma sa "Standard Model". Ang Standard Model ay isang relativistic quantum field theory na nagpapaliwanag ng electromagnetic at nuclear forces at lahat ng kilalang particle. Sa teoryang ito, ang anumang pares ng mga operator na nauugnay sa mga pisikal na obserbasyon na pinaghihiwalay ng isang spacelike na pagitan ng mga kaganapan ay "nag-commute" (iyon ay, maaaring baguhin ng isa ang pagkakasunud-sunod ng mga operator na ito). Sa prinsipyo, ito ay nagpapahiwatig na sa Standard Model ang puwersa ay hindi maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag, at ito ay maaaring ituring na katumbas ng quantum field ng walang katapusang argumento ng enerhiya.
Gayunpaman, walang mga hindi nagkakamali na mahigpit na patunay sa quantum field theory ng Standard Model. Wala pang nagpapatunay na ang teoryang ito ay pare-pareho sa loob. Malamang, hindi. Sa anumang kaso, walang garantiya na wala pang hindi pa natutuklasang mga particle o pwersa na hindi sumusunod sa pagbabawal sa superluminal na paggalaw. Wala ring generalization ng teoryang ito, kabilang ang gravity at general relativity. Maraming physicist na nagtatrabaho sa larangan ng quantum gravity ang nagdududa na ang mga simpleng konsepto ng causality at locality ay magiging pangkalahatan. Walang garantiya na sa hinaharap na mas kumpletong teorya ang bilis ng liwanag ay mananatili sa kahulugan ng nililimitahan na bilis.
18. Grandpa Paradox
Sa espesyal na relativity, ang isang particle na naglalakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag sa isang frame ng reference ay gumagalaw pabalik sa oras sa isa pang frame ng reference. Ang paglalakbay sa FTL o paghahatid ng impormasyon ay magiging posible na maglakbay o magpadala ng mensahe sa nakaraan. Kung posible ang ganitong paglalakbay sa oras, maaari kang bumalik sa nakaraan at baguhin ang takbo ng kasaysayan sa pamamagitan ng pagpatay sa iyong lolo.
Ito ay isang napakalakas na argumento laban sa posibilidad ng paglalakbay sa FTL. Totoo, nananatili ang isang halos hindi malamang na posibilidad na ang ilang limitadong superluminal na paglalakbay ay posible na hindi nagpapahintulot ng pagbabalik sa nakaraan. O marahil ang paglalakbay sa oras ay posible, ngunit ang sanhi ay nilalabag sa ilang pare-parehong paraan. Ang lahat ng ito ay lubos na hindi kapani-paniwala, ngunit kung tatalakayin natin ang FTL, mas mabuting maging handa para sa mga bagong ideya.
Totoo rin ang kabaligtaran. Kung makakapaglakbay tayo pabalik sa nakaraan, malalampasan natin ang bilis ng liwanag. Maaari kang bumalik sa nakaraan, lumipad sa isang lugar sa mababang bilis, at makarating doon bago dumating ang liwanag na ipinadala sa karaniwang paraan. Tingnan ang Time Travel para sa mga detalye sa paksang ito.
Buksan ang mga tanong ng paglalakbay sa FTL
Sa huling seksyong ito, ilalarawan ko ang ilang seryosong ideya tungkol sa posibleng mas mabilis kaysa sa magaan na paglalakbay. Ang mga paksang ito ay hindi madalas na kasama sa FAQ, dahil ang mga ito ay mas katulad ng maraming mga bagong tanong kaysa sa mga sagot. Ang mga ito ay kasama dito upang ipakita na ang seryosong pananaliksik ay ginagawa sa direksyong ito. Isang maikling pagpapakilala lamang sa paksa ang ibinigay. Ang mga detalye ay matatagpuan sa Internet. Tulad ng lahat ng bagay sa Internet, maging mapanuri sa kanila.
19. Mga Tachyon
Ang mga tachyon ay mga hypothetical na particle na naglalakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag sa isang lugar. Upang gawin ito, dapat silang magkaroon ng isang haka-haka na halaga ng masa. Sa kasong ito, ang enerhiya at momentum ng tachyon ay tunay na dami. Walang dahilan upang maniwala na ang mga superluminal na particle ay hindi matukoy. Ang mga anino at mga highlight ay maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag at maaaring matukoy.
Sa ngayon, ang mga tachyon ay hindi pa natagpuan, at ang mga pisiko ay nagdududa sa kanilang pag-iral. May mga pag-aangkin na sa mga eksperimento upang sukatin ang masa ng mga neutrino na ginawa ng beta decay ng tritium, ang mga neutrino ay mga tachyon. Ito ay kaduda-dudang, ngunit hindi pa tiyak na pinabulaanan.
May mga problema sa teorya ng mga tachyon. Bilang karagdagan sa posibleng paglabag sa sanhi, ginagawa din ng mga tachyon na hindi matatag ang vacuum. Maaaring posible na iwasan ang mga paghihirap na ito, ngunit kahit na pagkatapos ay hindi namin magagamit ang mga tachyon para sa superluminal na pagpapadala ng mga mensahe.
Karamihan sa mga physicist ay naniniwala na ang hitsura ng mga tachyon sa isang teorya ay isang tanda ng ilang mga problema sa teoryang ito. Ang ideya ng mga tachyon ay napakapopular sa publiko dahil madalas silang binanggit sa panitikan ng pantasya. Tingnan ang mga Tachyon.
20. Mga wormhole
Ang pinakatanyag na paraan ng pandaigdigang paglalakbay sa FTL ay ang paggamit ng mga "wormhole". Ang wormhole ay isang hiwa sa space-time mula sa isang punto sa uniberso patungo sa isa pa, na nagbibigay-daan sa iyong makapunta mula sa isang dulo ng butas patungo sa isa pa nang mas mabilis kaysa sa karaniwang daanan. Ang mga wormhole ay inilalarawan ng pangkalahatang teorya ng relativity. Upang malikha ang mga ito, kailangan mong baguhin ang topology ng space-time. Marahil ito ay magiging posible sa loob ng balangkas ng quantum theory of gravity.
Upang panatilihing bukas ang isang wormhole, kailangan mo ng mga lugar ng espasyo na may negatibong enerhiya. Iminungkahi nina C.W.Misner at K.S.Thorne na gamitin ang epekto ng Casimir sa malaking sukat upang lumikha ng negatibong enerhiya. Iminungkahi ni Visser ang paggamit ng mga cosmic string para dito. Ang mga ito ay napaka haka-haka na mga ideya at maaaring hindi posible. Marahil ang kinakailangang anyo ng kakaibang bagay na may negatibong enerhiya ay wala.
Ang kasalukuyang talaan ng bilis sa kalawakan ay gaganapin sa loob ng 46 na taon. Kailan siya mabubugbog? Tayong mga tao ay nahuhumaling sa bilis. Kaya, sa mga nakaraang buwan lamang nalaman na ang mga mag-aaral sa Germany ay nagtakda ng isang talaan ng bilis para sa isang de-koryenteng kotse, at sa USA plano nilang pagbutihin ang hypersonic na sasakyang panghimpapawid sa paraang maabot nila ang bilis ng limang beses sa bilis ng tunog, i.e. higit sa 6100 km / h. Ang nasabing sasakyang panghimpapawid ay hindi magkakaroon ng isang tripulante, ngunit hindi dahil ang mga tao ay hindi makagalaw sa ganoong kabilis. Sa katunayan, ang mga tao ay nakagalaw na sa bilis na ilang beses na mas mataas kaysa sa bilis ng tunog. Gayunpaman, mayroon bang limitasyon, kapag nalampasan na kung saan ang ating mabilis na pagmamadali na katawan ay hindi na makakayanan ang mga labis na karga? Ang kasalukuyang tala ng bilis ay pantay-pantay hawak ng tatlong astronaut na lumahok sa Apollo 10 space mission ", - Tom Stafford, John Young at Eugene Cernan. Noong 1969, nang ang mga astronaut ay lumipad sa paligid ng buwan at bumalik, ang kapsula kung saan sila ay, ay bumuo ng isang bilis na sa Ang Earth ay magiging katumbas ng 39.897 km / h. "Sa palagay ko isang daang taon na ang nakalilipas, halos hindi natin maisip na ang isang tao ay makakagalaw sa kalawakan sa bilis na halos 40 libong kilometro bawat oras," sabi ni Jim Bray ng ang pag-aalala sa aerospace na Lockheed Martin. ), na binuo ng US Space Agency NASA. Gaya ng naisip ng mga developer, ang Orion spacecraft ay isang multi-purpose at bahagyang magagamit muli - dapat dalhin ang mga astronaut sa mababang orbit ng Earth. Maaaring sa tulong nito ay posibleng masira ang speed record na itinakda para sa isang tao 46 taon na ang nakalilipas. Ang bagong super-heavy rocket, na bahagi ng Space Launch System, ay dapat, ayon sa plano, unang manned flight noong 2021. Ito ay magiging isang flyby ng isang asteroid sa isang malapit sa lunar na orbit. Pagkatapos, dapat sumunod ang maraming buwang mga ekspedisyon sa Mars. Ngayon, ayon sa mga taga-disenyo, ang karaniwang pinakamataas na bilis ng Orion ay dapat na humigit-kumulang 32,000 km/h. Gayunpaman, ang bilis na naabot ng Apollo 10 ay maaaring malampasan kahit na ang pangunahing configuration ng Orion ay napanatili. kung ano ang pinaplano natin ngayon. Ngunit kahit na ang Orion ay hindi kumakatawan sa pinakamataas na potensyal ng bilis ng tao. "Sa pangkalahatan, walang iba pang limitasyon sa bilis kung saan maaari tayong maglakbay maliban sa bilis ng liwanag," sabi ni Bray. Ang bilis ng liwanag ay isang bilyong km/h. Mayroon bang anumang pag-asa na magagawa nating malampasan ang agwat sa pagitan ng 40 libong km / h at ang mga halagang ito? Nakakagulat, ang bilis bilang isang dami ng vector na nagsasaad ng bilis ng paggalaw at direksyon ng paggalaw ay hindi isang problema para sa mga tao sa pisikal na kahulugan, hangga't ito ay medyo pare-pareho at nakadirekta sa isang direksyon. gilid. Samakatuwid, ang mga tao - ayon sa teorya - ay maaaring lumipat sa kalawakan nang bahagya lamang na mas mabagal kaysa sa "limitasyon ng bilis ng uniberso", i.e. ang bilis ng liwanag. Ngunit kahit na ipagpalagay na nalampasan natin ang mga makabuluhang teknolohikal na hadlang na nauugnay sa pagbuo ng high-speed spacecraft, ang ating marupok, karamihan sa mga anyong tubig ay haharap sa mga bagong panganib na nauugnay sa mga epekto ng mataas na bilis. At sa ngayon ay mga haka-haka lamang na panganib ang maaaring lumitaw, kung ang mga tao ay maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag sa pamamagitan ng pagsasamantala sa mga butas sa modernong pisika o sa pamamagitan ng mga pagtuklas na sumisira sa pattern. Paano makayanan ang labis na karga Gayunpaman, kung balak nating gumalaw sa bilis na higit sa 40 libong km / h, kakailanganin nating maabot ito, at pagkatapos ay bumagal, dahan-dahan at may pasensya. Ang mabilis na pagbilis at ang parehong mabilis na pagbabawas ng bilis ay puno ng mortal na panganib sa katawan ng tao. Ito ay pinatunayan ng kalubhaan ng mga pinsala sa katawan na nagreresulta mula sa mga aksidente sa sasakyan, kung saan ang bilis ay bumaba mula sa ilang sampu-sampung kilometro bawat oras hanggang sa zero. Ano ang dahilan nito? Sa pag-aari na iyon ng Uniberso, na tinatawag na inertia o ang kakayahan ng isang pisikal na katawan na may masa na labanan ang pagbabago sa estado ng pahinga o paggalaw nito sa kawalan o kabayaran ng mga panlabas na impluwensya. Ang ideyang ito ay nabuo sa unang batas ni Newton, na kung saan ay nagsabi: "Ang bawat katawan ay patuloy na gaganapin sa kanyang estado na pahinga o uniporme at rectilinear na paggalaw, hangga't hindi ito pinipilit ng mga puwersang inilapat na baguhin ang estadong ito. "Ang estado ng pahinga at paggalaw sa isang pare-parehong bilis ay normal para sa katawan ng tao," paliwanag ni Bray. "Dapat nating alalahanin ang kalagayan ng isang tao sa sandali ng pagbilis. bilis at direksyon ng paglipad. Kasama sa mga sintomas na ito ang pansamantalang pagkawala ng paningin at pakiramdam ng alinman sa bigat o kawalan ng timbang. Ang dahilan ay g-forces, na sinusukat sa mga yunit ng G, na ang ratio ng linear acceleration sa acceleration dahil sa gravity sa ibabaw ng Earth sa ilalim ng impluwensya ng atraksyon o gravity. Ang mga unit na ito ay sumasalamin sa epekto ng free fall acceleration sa masa ng, halimbawa, ng katawan ng tao. Ang sobrang karga ng 1 G ay katumbas ng bigat ng isang katawan na nasa gravity field ng Earth at naaakit sa gitna ng planeta sa bilis na 9.8 m/s (sa sea level).na nararanasan ng isang tao patayo mula ulo hanggang paa o vice versa ay tunay na masamang balita para sa mga piloto at pasahero. bumagal, dumadaloy ang dugo mula sa mga daliri sa paa hanggang sa ulo, mayroong isang pakiramdam ng labis na saturation, tulad ng sa isang handstand. "Red veil" (ang pakiramdam na nararanasan ng isang tao kapag ang dugo ay dumadaloy sa ulo) ay nangyayari kapag ang dugo ay namamaga, translucent. tumataas ang ibabang talukap ng mata at isinasara nila ang mga pupil ng mata. At, sa kabaligtaran, sa panahon ng acceleration o positive g-forces, ang dugo ay umaagos mula sa ulo hanggang sa mga binti, ang mga mata at utak ay nagsisimulang makaranas ng kakulangan ng oxygen, dahil ang dugo ay naipon. sa lower extremities. may pagkawala ng kulay na paningin at mga roll, gaya ng sinasabi nila, isang "grey veil", pagkatapos ay isang kumpletong pagkawala ng paningin o isang "black veil" ay nangyayari, ngunit ang tao ay nananatiling may kamalayan. Ang kundisyong ito ay tinatawag na congestion-induced syncope. Maraming mga piloto ang namatay dahil sa katotohanan na ang isang "itim na belo" ay nahulog sa kanilang mga mata - at sila ay bumagsak. Ang karaniwang tao ay maaaring magtiis ng labis na karga ng humigit-kumulang limang Gs bago mawalan ng malay. Mga piloto na nakasuot ng espesyal na anti-g suit at sinanay sa isang espesyal na paraan upang pilitin at i-relax ang mga kalamnan ng katawan upang ang dugo ay hindi maubos mula sa ulo, ay makapagpapalipad ng eroplano sa g-pwersa ng humigit-kumulang siyam na Gs. "Sa maikling panahon, ang katawan ng tao ay maaaring makatiis ng marami mas maraming G-forces kaysa sa siyam na Gs," sabi ni Jeff Sventek, executive director ng Association Aerospace Medicine, na matatagpuan sa Alexandria, Virginia. - Ngunit napakakaunting mga tao ang makatiis ng mataas na G-forces sa mahabang panahon. "Tayong mga tao ay may kakayahang upang matiis ang malalaking G-force na walang malubhang pinsala, gayunpaman, sa loob lamang ng ilang sandali. ilagay ang US Air Force Captain Eli Bieding Jr. viabase Holloman sa New Mexico. Noong 1958, kapag nagpepreno sa isang espesyal na rocket-powered sled, pagkatapos na mapabilis sa 55 km / h sa 0.1 segundo, nakaranas siya ng labis na karga ng 82.3 G. Ang resulta na ito ay naitala ng isang accelerometer na nakakabit sa kanyang dibdib. Ang mga mata ni Beeding ay natatakpan din ng isang "itim na belo", ngunit siya ay nakatakas na may lamang mga pasa sa panahon ng natatanging pagpapakita ng tibay ng katawan ng tao. Totoo, pagkatapos ng pagdating, gumugol siya ng tatlong araw sa ospital. At ngayon sa kalawakan, ang mga astronaut, depende sa sasakyan, ay nakaranas din ng medyo mataas na G-forces - mula tatlo hanggang limang Gs - sa panahon ng pag-take-off at kapag bumabalik sa siksik na layer ng atmospera, ayon sa pagkakabanggit, nakadapa na posisyon sa direksyon ng paglipad. na umaabot sa isang matatag na bilis ng cruising na 26,000 km / h sa orbit, ang mga astronaut ay nakakaranas ng bilis na hindi hihigit sa mga pasahero ng mga komersyal na flight. Kung ang mga overload ay hindi magiging problema para sa mahabang ekspedisyon sa Orion spacecraft, kung gayon na may maliliit na bato sa espasyo - micrometeorite - ay higit pa at higit pa Ang mga particle na ito na kasing laki ng isang butil ng bigas ay maaaring bumuo ng kahanga-hanga at sa parehong oras mapanirang bilis ng hanggang sa 300,000 km / h. Upang matiyak ang integridad ng barko at ang kaligtasan ng mga tripulante nito, ang Orion ay nilagyan ng isang panlabas na proteksiyon na layer, ang kapal nito ay nag-iiba mula 18 hanggang 30 cm. ang barko ay ginagamit. mahalaga para sa buong spacecraft, dapat nating tumpak na kalkulahin ang approach na mga anggulo ng micrometeorite," sabi ni Jim Bray. Makatitiyak ka, hindi lamang micrometeorite ang hadlang sa mga misyon sa kalawakan, kung saan maglalaro ang mataas na bilis ng paglipad ng tao sa vacuum. isang lalong mahalagang papel. sa panahon ng ekspedisyon sa Mars, ang iba pang praktikal na mga problema ay kailangang lutasin, halimbawa, upang matustusan ang mga tripulante ng pagkain at malabanan ang mas mataas na panganib ng kanser dahil sa mga epekto ng space radiation sa katawan ng tao. Pagbabawas ng paglalakbay bawasan ng oras ang kalubhaan ng mga naturang problema, kaya ang bilis ng paggalaw ay magiging mas at mas kanais-nais oh. Next Generation SpaceflightAng pangangailangang ito para sa bilis ay magpapalaki ng mga bagong balakid sa paraan ng mga manlalakbay sa kalawakan. Ang bagong spacecraft ng NASA na nagbabanta na masira ang rekord ng bilis ng Apollo 10 ay patuloy na umaasa sa mga time-tested na rocket propulsion chemistry system na ginamit mula noong unang paglipad sa kalawakan. Ngunit ang mga sistemang ito ay may matinding limitasyon sa bilis dahil sa pagpapakawala ng maliit na halaga ng enerhiya sa bawat yunit ng gasolina. Samakatuwid, upang makabuluhang mapataas ang bilis ng paglipad para sa mga taong pupunta sa Mars at higit pa, tulad ng kinikilala ng mga siyentipiko, kailangan ang ganap na bagong mga diskarte. gusto nating lahat na masaksihan ang isang propulsion revolution." Eric Davis, isang senior research physicist sa Institute for Advanced Study sa Austin, Texas, at isang miyembro ng Breakthrough Motion Physics Program ng NASA, isang anim na taong proyekto sa pananaliksik na natapos noong 2002, nakilala ang tatlo sa pinaka-maaasahan na paraan, mula sa punto ng view ng tradisyonal na pisika, na may kakayahang tumulong sa sangkatauhan na makamit ang mga bilis na sapat para sa paglalakbay sa pagitan ng mga planeta. Sa madaling salita, pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga phenomena ng paglabas ng enerhiya sa panahon ng paghahati ng bagay, thermonuclear fusion at pagpuksa ng antimatter. Ang unang paraan ay binubuo sa fission ng mga atomo at ginagamit sa mga komersyal na nuclear reactor. Ang pangalawa, ang thermonuclear fusion, ay lumilikha ng mas mabibigat na atomo mula sa mas simpleng mga atomo—ang uri ng mga reaksyon na nagpapalakas sa araw. Ito ay isang teknolohiya na nakakabighani, ngunit hindi ibinigay sa mga kamay; ito ay "laging 50 taon ang layo" - at ito ay palaging magiging, tulad ng lumang motto ng industriya. "Ito ay napaka-advanced na mga teknolohiya," sabi ni Davis, "ngunit ang mga ito ay batay sa tradisyonal na pisika at matatag na itinatag mula pa noong madaling araw ng ang Atomic Age." Ayon sa mga optimistikong pagtatantya, ang mga sistema ng propulsion batay sa mga konsepto ng atomic fission at thermonuclear fusion, sa teorya, ay may kakayahang pabilisin ang isang barko sa 10% ng bilis ng liwanag, i.e. hanggang sa isang napaka-karapat-dapat na 100 milyong km / h. Ang pinaka ginustong, kahit na mahirap makuha, pinagmumulan ng enerhiya para sa isang mabilis na spacecraft ay antimatter, ang kambal at antipode ng ordinaryong bagay. Kapag ang dalawang uri ng bagay ay nagkadikit, sinisira nila ang isa't isa, na nagreresulta sa pagpapalabas ng purong enerhiya .Mga teknolohiyang nagbibigay-daan sa paggawa at pag-iimbak ng - sa ngayon ay lubhang hindi gaanong mahalaga - ang dami ng antimatter ay umiiral na ngayon. Kasabay nito, ang paggawa ng antimatter sa kapaki-pakinabang na dami ay mangangailangan ng mga bagong espesyal na kapasidad ng susunod na henerasyon , at ang engineering ay kailangang pumasok sa isang mapagkumpitensyang karera upang lumikha ng angkop na spacecraft. Ngunit, sabi ni Davis, medyo marami nang magagandang ideya ang nagagawa sa mga drawing board. Ang mga sasakyang pangkalawakan na pinapagana ng antimatter energy ay maaaring bumilis sa loob ng mga buwan at kahit na taon at maabot ang mas malaking porsyento ng bilis ng liwanag. Kasabay nito, ang mga overload sa board ay mananatiling katanggap-tanggap para sa mga naninirahan sa mga barko. Kasabay nito, ang mga kamangha-manghang bagong bilis ay puno ng iba pang mga panganib para sa katawan ng tao. Masiglang granizoSa bilis na ilang daang milyong kilometro bawat oras, anumang butil ng alikabok sa kalawakan, mula sa mga pulbos na atomo ng hydrogen hanggang sa micrometeorite, ay hindi maiiwasang maging isang bala na may mataas na enerhiya na maaaring tumagos sa katawan ng barko." Kapag kumilos ka sa napakabilis, nangangahulugan ito na ang mga particle na lumilipad patungo sa iyo ay gumagalaw sa parehong bilis," sabi ni Arthur Edelstein. Kasama ang kanyang yumaong ama, si William Edelstein, isang propesor ng radiology sa Johns Hopkins University School of Medicine, nagtrabaho siya sa isang gawaing siyentipiko na nagsuri sa mga epekto ng pagkakalantad sa mga cosmic hydrogen atoms ( sa mga tao at kagamitan) sa panahon ng napakabilis na paglalakbay sa kalawakan sa kalawakan. Bagama't ang nilalaman nito ay hindi lalampas sa isang atom bawat cubic centimeter, ang hydrogen na nakakalat sa kalawakan ay maaaring makakuha ng mga katangian ng matinding radiation bombardment. Magsisimula ang hydrogen upang mabulok sa mga subatomic na particle na tatagos sa barko at maglalantad radiation sa parehong crew at kagamitan. Sa bilis na katumbas ng 95% ng bilis ng liwanag, ang pagkakalantad sa naturang radiation ay mangangahulugan ng halos agarang kamatayan. , ay kumukulo kaagad. "Lahat ito ay lubhang hindi kasiya-siyang mga problema," ang sabi ni Edelstein na may malungkot na katatawanan. Siya at ang kanyang ama ay halos nakalkula na upang lumikha ng ilang uri ng hypothetical magnetic protection system na maaaring maprotektahan ang barko at ang mga tao nito mula sa nakamamatay na hydrogen rain, ang starship ay maaaring gumalaw sa bilis na mas mababa sa kalahati ng bilis ng tunog. Pagkatapos ang mga tao sa board ay magkakaroon ng pagkakataong mabuhay. Si Mark Millis, isang translational physicist at dating pinuno ng Breakthrough Motion Physics Program ng NASA, ay nagbabala na ang potensyal na limitasyon ng bilis para sa spaceflight ay nananatiling problema para sa malayong hinaharap. "Batay sa pisikal na kaalaman na naipon. hanggang ngayon, masasabing napakahirap na bumuo ng bilis na higit sa 10% ng bilis ng liwanag, "sabi ni Millis. "Hindi pa tayo nasa panganib. Isang simpleng pagkakatulad: bakit mag-alala na maaari tayong malunod. , kung hindi pa rin tayo pumasok sa tubig. Mas mabilis pa sa liwanag? Kung ipagpalagay natin na tayo, kumbaga, ay natutong lumangoy, maaari ba nating makabisado ang gliding sa space time - kung bubuo pa natin ang pagkakatulad na ito - at lumipad sa superluminal na bilis? Ang hypothesis ng isang likas na kakayahang mabuhay sa isang superluminal kapaligiran, bagama't nagdududa, ay hindi walang tiyak na mga sulyap ng edukadong kaliwanagan sa matinding kadiliman. Isa sa mga nakakaintriga na paraan ng transportasyon ay nakabatay sa mga teknolohiyang katulad ng ginagamit sa "warp drive" o "warp drive" mula sa serye ng Star Trek. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng propulsion system na ito, na kilala rin bilang Ang "Alcubierre engine"* (pinangalanan pagkatapos ng Mexican theoretical physicist na si Miguel Alcubierre) ay pinahihintulutan nito ang barko na i-compress ang normal na space-time na inilarawan ni Albert Einstein sa harap nito at palawakin. ito sa likod nito. Sa esensya, ang barko ay gumagalaw sa ilang volume ng space-time, isang uri ng "curvature bubble" na gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Kaya, ang barko ay nananatiling nakatigil sa normal na spacetime sa "bubble" na ito nang hindi nababago at iniiwasan ang mga paglabag sa unibersal na limitasyon ng bilis ng liwanag. tulad ng isang surfer na sumusugod sa isang board sa kahabaan ng crest ng isang alon. "May isang tiyak na catch dito. Upang maipatupad ang ideyang ito, isang kakaibang anyo ng bagay na may negatibong masa ang kailangan upang i-compress at palawakin ang space-time. "Ang pisika ay hindi naglalaman ng anumang kontraindikasyon tungkol sa negatibong masa," sabi ni Davis, "ngunit walang mga halimbawa nito, at mayroon tayong never seen it in nature.".May isa pang catch. Sa isang papel na inilathala noong 2012, ang mga mananaliksik sa Unibersidad ng Sydney ay nag-isip na ang "warp bubble" ay mag-iipon ng mga high-energy cosmic particle dahil hindi maiiwasang magsimula itong makipag-ugnayan sa mga nilalaman ng uniberso. Ang ilan sa mga particle ay tatagos sa bubble mismo at pump ang barko na may radiation. Na-stuck sa sub-light speeds? Talaga bang napapahamak tayong ma-stuck sa sub-light speed dahil sa ating maselan na biology?! Hindi ito tungkol sa pagtatakda ng bagong world (galactic?) speed record para sa mga tao, ngunit tungkol sa pag-asa ng sangkatauhan nagiging isang interstellar society .Sa kalahati ng bilis ng liwanag - na siyang limitasyon na iminumungkahi ng pananaliksik ni Edelstein na kaya ng ating mga katawan - isang round-trip na paglalakbay sa pinakamalapit na bituin ay aabutin ng higit sa 16 na taon. (Ang mga epekto ng time dilation, na magiging dahilan upang ang mga tripulante ng isang starship ay magpalipas ng mas kaunting oras sa kanilang coordinate system kaysa sa mga taong naiwan sa Earth sa kanilang coordinate system ay hindi magiging dramatiko sa kalahati ng bilis ng liwanag.) Mark Millis ay puno ng pag-asa . Isinasaalang-alang na ang sangkatauhan ay nakabuo ng mga anti-g suit at proteksyon laban sa micrometeorite, na nagpapahintulot sa mga tao na ligtas na maglakbay sa napakagandang asul na distansya at ang star-studded blackness ng kalawakan, tiwala siya na makakahanap tayo ng mga paraan upang mabuhay, gaano man kabilis mga hangganan na mararating natin sa hinaharap. "Ang mismong mga teknolohiyang makakatulong sa atin na makamit ang hindi kapani-paniwalang mga bagong bilis ng paggalaw, Millis muses, ay magbibigay sa atin ng bago, hindi pa kilalang mga kakayahan para sa pagprotekta sa mga crew. At noong 1995, iminungkahi ng Russian theoretical physicist na si Sergei Krasnikov ang konsepto ng isang aparato para sa paglalakbay sa kalawakan nang mas mabilis kaysa sa bilis ng tunog. Ang ideya ay tinawag na "Krasnikov's pipes." Ito ay isang artipisyal na curvature ng space-time ayon sa prinsipyo ng tinatawag na wormhole. Sa hypothetically, ang barko ay lilipat sa isang tuwid na linya mula sa Earth patungo sa isang ibinigay na bituin sa pamamagitan ng curved space-time, na dadaan sa iba pang mga dimensyon. Ayon sa teorya ni Krasnikov, ang manlalakbay sa kalawakan ay babalik sa parehong oras na siya ay umalis.
Ang ika-20 siglo ay minarkahan ng pinakadakilang pagtuklas sa larangan ng pisika at kosmolohiya. Ang mga pundasyon ng mga pagtuklas na ito ay mga teoryang binuo ng isang kalawakan ng mga kilalang physicist. Ang pinakasikat sa kanila ay si Albert Einstein, kung saan ang modernong pisika ay higit na nakabatay sa trabaho. Mula sa mga teorya ng siyentipiko ay sumusunod na ang bilis ng liwanag sa vacuum ay ang paglilimita ng bilis ng mga particle at pakikipag-ugnayan. At ang mga kabalintunaan ng oras na nagmumula sa mga teoryang ito ay ganap na kamangha-mangha: para sa mga gumagalaw na bagay, ang oras ay dumadaloy nang mas mabagal kumpara sa mga nasa pahinga, at mas malapit sa bilis ng liwanag, mas bumagal ang oras. Lumalabas na para sa isang bagay na lumilipad sa bilis ng liwanag, ang oras ay ganap na titigil.
| Inirerekomenda |
Nagbibigay ito sa atin ng pag-asa na sa tamang antas ng teknolohiya, ayon sa teorya, naaabot ng isang tao ang pinakamalayong sulok ng Uniberso sa loob ng buhay ng isang henerasyon. Kasabay nito, ang oras ng paglipad sa reference frame ng lupa ay magiging milyun-milyong taon, habang sa isang barko na lumilipad sa halos liwanag na bilis, ilang araw lamang ang lilipas ... Ang ganitong mga posibilidad ay kahanga-hanga, at sa parehong oras ang Ang tanong ay lumitaw: kung ang mga physicist at inhinyero ng hinaharap ay mapapabilis ang spacecraft sa napakalaking halaga, kahit na ayon sa teorya hanggang sa bilis ng liwanag (bagaman tinatanggihan ng ating pisika ang gayong posibilidad), maaabot ba natin hindi lamang ang pinakamalayong mga kalawakan at mga bituin, ngunit pati na rin ang gilid ng ating Uniberso, upang tumingin sa kabila ng hangganan ng hindi alam, tungkol sa kung aling mga siyentipiko ang walang ideya?
Alam natin na ang Uniberso ay nabuo mga 13.79 bilyong taon na ang nakalilipas at patuloy na lumalawak mula noon. Maaaring ipagpalagay na ang radius nito sa ngayon ay dapat na 13.79 bilyong light years, at ang diameter, ayon sa pagkakabanggit, 27.58 bilyong light years. At ito ay magiging totoo kung ang uniberso ay lumalawak nang pantay sa bilis ng liwanag - ang pinakamabilis na posibleng bilis. Ngunit ang data na nakuha ay nagsasabi sa amin na ang uniberso ay lumalawak nang may pagbilis.
Napansin namin na ang mga kalawakan na pinakamalayo sa amin ay lumalayo sa amin nang mas mabilis kaysa sa mga kalapit - ang espasyo ng aming mundo ay patuloy na lumalawak. Kasabay nito, mayroong isang bahagi ng Uniberso na lumalayo sa atin nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Kasabay nito, walang mga postulate at konklusyon ng teorya ng relativity ang nilabag - sa loob ng Uniberso, ang mga bagay ay may mga sub-light velocities. Ang bahaging ito ng Uniberso ay hindi makikita - ang bilis ng mga photon na ibinubuga ng mga pinagmumulan ng radiation ay hindi sapat upang mapagtagumpayan ang bilis ng pagpapalawak ng espasyo.
Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang bahagi ng ating mundo na nakikita natin ay may diameter na humigit-kumulang 93 bilyong light years at tinatawag itong Metagalaxy. Ano ang lampas sa hangganang ito at kung gaano kalayo ang Uniberso, maaari lamang nating hulaan. Makatuwirang ipagpalagay na ang gilid ng uniberso ay lumalayo sa atin nang pinakamabilis at malayong lumalampas sa bilis ng liwanag. At ang bilis na ito ay patuloy na tumataas. Ito ay nagiging halata na kahit na ang ilang bagay ay lumipad sa bilis ng liwanag, hindi ito makakarating sa gilid ng Uniberso, dahil ang gilid ng Uniberso ay lalayo rito nang mas mabilis.
Kung makakita ka ng error, mangyaring i-highlight ang isang piraso ng teksto at i-click Ctrl+Enter.
