„Pane Sulu, stanovte kurz, rychlost osnovy jsou dvě“- tato slova jsou možná známa všem fanouškům science fiction. Patří k Jamesu Kirkovi, kapitánovi Starship Enterprise z legendární série Star Trek. Podle spiknutí se hrdinové pohybují kolem Galaxie stokrát rychleji než světlo díky osnově, která ohýbá okolní prostor.
Ve vzdálených šedesátých letech, kdy byla série vydána na obrazovkách, byla vnímána jako nemožná fantazie. Ale dnes mnoho vědců a techniků vážně mluví o možnosti vytvoření takového motoru a navíc již existují konkrétní návrhy.
Omezení rychlosti vesmíru
Naše sluneční soustava se nachází v poměrně tenké části Mléčné dráhy s nízkou hustotou hvězdokup. Nejbližší hvězdný systém, Alpha Centauri, je 4,36 světelných let od Slunce. Na moderních raketách s rychlostí 10 až 15 kilometrů za sekundu by astronauti museli létat více než 70 000 let!
A to navzdory skutečnosti, že celkový průměr naší Galaxie je 100 000 světelných let. Pokud nedokážeme překonat ani tak nevýznamnou vzdálenost standardy vesmíru, pak bychom neměli ani koktat o kolonizaci a zkoumání hlubokého vesmíru.
Na cestě ke hvězdám je další, vážnější překážka. To se odráží v Einsteinově teorii relativity. Než se tato teorie objevila v roce 1905, Newtonova nebeská mechanika vládla ve fyzice nejvyšší. Podle toho závisí rychlost světla na rychlosti pohybu pozorovatele. To znamená, že pokud se vám podaří dohonit světlo a pohnout se s ním, pak by se to prostě zastavilo. Později Maxwell dal této teorii matematický základ.
Ještě jako student Albert Einstein nemohl přijmout tento postulát - cítil, že někde došlo k chybě. Nakonec našel odpověď na otázku, která ho trápila. Dokázal, že rychlost světla je konstantní a v žádném případě nezávisí na vnějším pozorovateli.
Propagační video:
Ukázalo se, že není možné dohnat světlo. Bez ohledu na to, jak rychle se pohybujete, světlo bude stále vpředu. Einsteinův slavný vzorec E = ms², kde energie těla je stejná jako jeho hmotnost vynásobená rychlostí světla na druhou, doslova čte následující: Aby se zrychlil rychlost objektu od rychlosti světla, vyžaduje se nekonečné množství energie, což znamená, že objekt musí mít nekonečnou hmotnost. Ve skutečnosti bude raketa, která chce zrychlit na rychlost světla, vážit stejně jako celý vesmír!
V reálném životě je to samozřejmě nemožné, rychlost světla je druh univerzálního DPS inspektora, který jednou provždy nastaví rychlostní limit.
Zdálo by se, že to ukončí sen lidstva o létání do vzdálených hvězd. Deset let po vydání zvláštní teorie relativity se však objevila obecná relativita, kde byly uvedeny rozsáhlejší komentáře a dodatky.
Obecně relativita Einstein kombinoval prostor a čas. Předtím byly považovány za odlišné fyzické pojmy. Pro lepší ilustraci porovnával časoprostor s plátnem. Za určitých podmínek se toto plátno může pohybovat mnohem rychleji než světlo. To však neodpovědělo na hlavní otázku: jak nakonec předjíždět světlo?
Téměř 70 let mnoho vědců tuto záhadu zmátlo. Jeden krásný den jeden mladý vědec zapnul televizi a při přepínání kanálů narazil na fantastickou sérii. Když se na to díval, najednou na něj došlo, a uvědomil si, jak vyvinout superluminální rychlost, aniž by porušil zákony fyziky. Jmenuje se tento vědec Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Poté, v roce 1994, Alcubierre studoval teorii relativity na University of Cardiff (Wales, Velká Británie). V televizi viděl seriál Star Trek. Vědec upozornil na skutečnost, že hrdinové používají k pohybu ve vesmíru motor deformace prostoru nebo warp drive.
Stejně jako jablko, které dopadlo na Newtonovu hlavu, ho kdysi inspirovalo k vytvoření nebeské mechaniky, takže televizní pořad inspiroval Miguela k vytvoření teorie, která může jednou provždy ukončit rychlou „diskriminaci“vesmíru.
Alcubierre zahájil výpočet a brzy výsledky zveřejnil. Jako základ vzal obecnou teorii relativity, která říká, že pokud aplikujete určité množství energie nebo hmoty, můžete vytvořit prostor rychleji než světlo.
K tomu musíte kolem lodi vytvořit speciální bublinu nebo deformační pole. Toto osnovní pole zmenší prostor před lodí a rozšíří se za ním. Ukazuje se, že loď se ve skutečnosti nikam nehýbe, prostor sám se ohýbá a tlačí loď daným směrem.
Čas a prostor uvnitř bubliny nejsou deformovány a zdeformovány. Posádka lodi proto nemá žádné další přetížení a zdá se, že se nic nezměnilo. V tomto případě budou moci do vesmíru létat nejen astronauti, kteří absolvovali speciální lékařský výběr a výcvik, ale i obyčejní lidé.
Kdybyste byli během svého pohybu na nadmořské rychlosti na můstku lodi a dívali se na prostor kolem vás, hvězdy by se proměnily v dlouhé tahy. Ale když se ohlédnete zpět, neuvidíte nic než neproniknutelnou tmu, protože světlo vás nemůže dohnat.
Alcubierre počítal, že osnovní pohon by umožnil dosáhnout rychlosti 10krát rychlejší než světlo, nicméně podle jeho názoru nic nebrání zvýšení výkonu motoru a zrychlení na vyšší rychlosti.
Když se však seznámil s teorií Alcubierra, odhalil Sergei Krasnikov z Hlavní astronomické observatoře v Pulkově jeden rys. Skutečností je, že pilot nebude moci svévolně změnit trajektorii plavidla. To znamená, že pokud například létáte ze Země na Sirius a najednou si pamatujete, že jste doma železo nevypnuli, nebudete se moci vrátit. Nejprve musíte letět do cíle a pak se vrátit zpět.
Navíc nebudete moci nikoho kontaktovat, protože warpové pole zcela izoluje loď od vnějšího světa a blokuje jakékoli signály. Proto Krasnikov porovnával výlet na takové lodi s výletem v metru. Nazval to „metro FTL“.
To však není hlavní problém. Samotné deformační pole musí mít záporný náboj. K jeho vytvoření je zapotřebí negativní energie, o jejímž existenci se diskutuje již mnoho let.
Co nemůže být
Je-li gravitace energií přitažlivosti, pak by negativní energie měla mít opačné vlastnosti a odrazovat cizí předměty od sebe. Ale jak získáváte takovou energii?
V roce 1933 nizozemský fyzik Hendrik Casimir navrhl, že pokud vezmete dvě stejné kovové desky a umístíte je dokonale rovnoběžně k sobě v minimální možné vzdálenosti, začnou přitahovat. Jako by je neviditelná síla tlačila k sobě.
Podle kvantové mechaniky není vakuum absolutně prázdné místo, v něm se neustále objevují páry hmoty a antihmoty, které se okamžitě srazí a zničí. Tento proces trvá doslova miliardtiny sekundy. Když se srazí, uvolní se mikroskopické množství energie, což vytvoří nenulový celkový tlak v „prázdném“vakuu.
Je důležité přivést desky co nejblíže k sobě, pak objem částic na vnější straně výrazně přesáhne jejich počet v mezeře mezi deskami. Výsledkem je, že tlak zvenčí stlačí desky a jejich energie bude zase menší než nula, to znamená záporná. V roce 1948 se experimentu podařilo změřit negativní energii. V historii se to stalo pod názvem „Casimirův efekt“.
V roce 1996, po 15 letech experimentování a výzkumu, se Steve Lamoreauovi z Národní laboratoře Los Alamos společně s Umarem Mohidinem a Anushri Royem z Kalifornské univerzity v Riverside podařilo přesně změřit Casimirův efekt. Bylo to stejné jako u erytrocytů - červených krvinek.
Bohužel, toto je prostě příšerně malé, aby vytvořilo deformační pole, zabere to miliardykrát více. Dokud nebude možné generovat zápornou energii v průmyslovém měřítku, pohon osnovy zůstane na papíře.
Díky utrpení hvězd
Přes všechny obtíže při tvorbě je warp pohon nejpravděpodobnějším kandidátem na první mezihvězdný let. Alternativní projekty, jako je solární plachta nebo termonukleární motor, mohou dosáhnout pouze subluminálních rychlostí, zatímco červí díry nebo hvězdné brány jsou příliš složité a jejich dokončení trvá tisíce let.
Dnes NASA aktivně vyvíjí prototyp warpové jednotky, jejíž odborníci si jsou jisti, že se jedná spíše o technický problém než o teoretický problém. A tým inženýrů to už dělá v Johnson Space Center, kde byl kdysi připraven první let s posádkou na Měsíc.
Podle mnoha odborníků se první vzorky technologie prostorové deformace pravděpodobně objeví až o 100 let později, s výhradou dostupnosti stálého financování.
Řekněte, fantastické? Ale možná stojí za to si uvědomit, že několik let předtím, než bratři Wrightové vzali své letadlo do vzduchu, významný anglický fyzik William Thomson řekl, že nic těžšího než vzduch nemůže létat. A o 60 let později se první kosmonaut Země usmál a řekl: „Pojďme!..“
Adilet URAIMOV