Spolupráce ALPHA provedla nejpřesnější experiment, jaký byl kdy změřen chování neutrálního antihmoty v gravitačním poli. V závislosti na výsledcích by to mohlo otevřít dveře neuvěřitelným novým technologiím. Mnoho sci-fi technologií zůstane v oblasti fikce po dlouhou dobu (nebo navždy), pokud se fyzika nezmění. Ale mnoho experimentů to může také zkontrolovat?
Sen o okamžité komunikaci, mezihvězdných kosmických lodích a schopnost cestovat v čase jsou nabité klišé sci-fi. V mnoha ohledech představují největší naděje lidstva, a přesto se spoléhají na technologii, která přesahuje to, co je v současnosti známé. Stále však probíhají a vyvíjejí se nové experimenty. Pokud budeme mít štěstí, co můžeme najít za horizontem? Ethan Siegel ze společnosti Medium.com odpovídá na následující otázku:
"Za předpokladu, že máme štěstí, jaké vědecké experimenty v příštích několika desetiletích by nám mohly otevřít sci-fi příležitosti?"
Existuje řada fantastických příležitostí, které by mohly otřást naší realitou do konce 21. století.
Jakékoli rakety, které kdy byly postaveny, vyžadují palivo. Pokud bychom ale měli vytvořit motor temné hmoty, nové palivo by bylo možné najít doslova na každém kroku cesty galaxií.
Temná hmota může být neomezeným zdrojem paliva, který nemusíme nosit
Propagační video:
Jednou z největších tajemství vědy je ve skutečnosti povaha temné hmoty. Víme, že existuje nepřímým pozorováním, a víme, že toho je mnoho. Pokud sčítáte všechny obyčejné hmoty ve velké galaxii, ukáže se, že existuje pětkrát více temné hmoty. A téměř určitě se skládá z částic s některými běžnými vlastnostmi:
- mají hmotnost
- nemají elektrický nebo barevný náboj
- působí gravitačně
- musí se na určité úrovni střetnout mezi sebou a / nebo s běžnými záležitostmi
Z Einsteinova slavného vzorce E = mc2 jsme se dozvěděli, že temná hmota obsahuje obrovské množství energie: pětkrát více než všechny běžné hmoty dohromady. Pokud je vesmír pro nás dobrý, můžeme se pokusit ho extrahovat.
Hmotnostní rozdělení Abell 370, rekonstruované pomocí gravitačních čoček, ukazuje dva velké, rozptýlené hromadné halos odpovídající temné hmotě dvou slučovaných shluků. Existuje pětkrát více temné hmoty poblíž a uvnitř jakékoli akumulace obyčejné hmoty.
Mnoho experimentů hledá kolize temné hmoty jak s obyčejnou hmotou, tak se sebou samým. Obecně existují dva typy částic: fermiony (s poločíselnou rotací) a bosony (s celočíselnou rotací). Pokud je temná hmota boson, znamená to, že je to pravděpodobně její vlastní antičástice, což znamená, že pokud vezmete dvě částice temné hmoty a donutíte je, aby spolu vzájemně reagovaly, vzájemně se zničí. A pokud budou zničeny, budou produkovat čistou energii. Jinými slovy, je to volný, neomezený zdroj energie, který je k dispozici všude a hojně. A ani se nemusíte brát s sebou, pokud se rozhodnete překročit vesmír. Proto, když uslyšíte o experimentech s hledáním temné hmoty, je neomezená volná energie naším konečným cílem.
Ilustrace warp pole Star Trek, které zmenšuje prostor před ním a prodlužuje prostor za ním
Antihmota může mít zápornou hmotnost, což znamená, že by to mohl být klíč k warpové jízdě
Pokud chcete cestovat ke hvězdám, konvenční zdroje energie a paliva vás dostanou od plotu až do poledne. Nebo se nebudou pohybovat rychleji než rychlost světla. Nejbližší hvězda slunečního typu s potenciálně obyvatelnými světy, Tau Ceti, je vzdálená asi 12 světelných let. To znamená, že zpáteční cesta sama zabere alespoň polovinu vašeho života. Ale pokud bychom mohli zmenšit prostor před námi, když cestujeme mezihvězdným prostorem a zároveň ho rozšiřujeme za námi, mohli bychom se tam dostat mnohem rychleji. To byl nápad, s nímž přišel astrofyzik Miguel Alcubierra v roce 1994, který jej později formalizoval podle kánonů přísné vědy.
Teprve nyní, k vyřešení Alcubierry, je potřebná negativní masa
Aby se dosáhlo správné konfigurace časoprostoru potřebné k urychlení warpové jízdy, musí být splněny dvě podmínky: obrovské množství energie a existence záporné hmoty. Tato negativní hmota, která je stále známa pouze na papíře, je potřebná pro správné zakřivení časoprostoru, a proto pro pohyb osnovy. Ale nikdy jsme neměřili množství částic antihmoty; padají „dolů“nebo „nahoru“v gravitačním poli, to je stále neznámé. Experiment CERN ALPHA v současné době měří gravitační účinky antihmoty a její chování v gravitačním poli. Má-li odpověď padnout „nahoru“v gravitačním poli, jednoduše získáme naši zápornou hmotnost a sestavíme warp pohon.
Nástroj Virtual IronBird vám umožňuje vytvářet umělou gravitaci, ale vyžaduje hodně energie a umožňuje vám poskytnout pouze konkrétní centripetální sílu. Skutečná umělá gravitace by vyžadovala zápornou hmotnost
Negativní hmota by nám také umožnila vytvořit umělou gravitaci
Stejná možnost - existence negativní hmoty ve vesmíru - by nám umožnila vytvořit umělé gravitační pole. Existence pozitivních a negativních nábojů v elektromagnetismu nám umožňuje vytvářet vodiče, manipulovat s elektrickými poli a chránit tato elektrická pole. Gravitace, jak ji nyní chápeme, má pouze jeden typ náboje: kladnou hmotnost. Existence negativní hmoty by nám umožnila vytvořit skutečné prostředí s nulovou gravitací a poskytla by nám schopnost vytvořit umělé gravitační pole jakékoli velikosti mezi dvěma systémy pozitivní a negativní hmoty.
Myšlenka cestování časem se neustále objevuje ve sci-fi. Pokud však ve vesmíru existují uzavřené časové křivky, je to nejen možné, ale nevyhnutelné.
Rotující vesmír nám umožnil vrátit se v čase
Zároveň je cestování časem nejen možné, ale také nevyhnutelné … ve směru vpřed. Vzhledem k tomu, že prostor a čas jsou spojeny látkou časoprostoru, bude zapotřebí významného otřesení fyziky, kterou známe, aby se tok času v opačném směru. V prostoru je návrat do své původní polohy poměrně jednoduchý: Země sama to dělá, když se točí kolem Slunce, ale současně prochází významnou vzdálenost vpřed v čase, tj. Časem, asi rok. Lze snadno vytvořit „křivku podobnou uzavřenému prostoru“. K návratu do výchozího bodu v čase však bude potřeba něco neobvyklého: „uzavřená časová křivka“je funkce, která v našem rozšiřujícím se vesmíru naplněném hmotou neexistuje. Pokud se vesmír netočí.
Ve vesmíru, který se otáčí, existuje přesné řešení, ve kterém hustota hmoty a kosmologická konstanta (aka temná energie) mají určité hodnoty a vesmír by měl mít uzavřené časové křivky. Až dosud jsme omezovali pouze obecnou globální rotaci vesmíru, ale nevyloučili jsme ji úplně. Pokud se vesmír otáčí určitou rychlostí, která je vyvážena danou hustotou hmoty a kosmologickou konstantou, bude absolutně možné vrátit se v čase a vrátit se na přesné místo, kde jste začínali, nejen v prostoru, ale také v časoprostoru. Rozsáhlé průzkumy struktur hlubin oblohy, které mohou poskytovat pozorování z observatoří WFIRST nebo LSST, by mohly odhalit takovou rotaci, pokud existuje.
Koncept image satelitu NASA WFIRST, který vstoupí do vesmíru v roce 2024 a poskytne nám nejpřesnější měření temné energie a také provede další objevy
Vždy existuje více exotických možností, než umožňuje věda - teleportace fyzických objektů, okamžitý pohyb mezi otevřenými místy (červí díry) nebo komunikace rychleji než rychlost světla - to však bude vyžadovat mnohem složitější tance s tamburíny než jednoduchý experiment se dvěma možnými výsledky. Stále se však díváme. Věda není jednosměrný příběh. Je to pokračující detektivní příběh, kde každý objev, každý datový bod a každý experiment nevyhnutelně vedou k hlubším otázkám v budoucnosti. Během cesty je důležité mít otevřenou mysl.
Ilya Khel