Ko darīt, ja mēs varētu ceļot pa galaktikām acu mirklī, sasniedzot visattālākās zvaigznes un planētas tikpat ātri, cik mēs šodien ceļojam starp pilsētām? Šī ir populāra vīzija zinātniskās fantastikas rakstniecībā, bet cik tuvu mēs esam, lai to padarītu par realitāti? Šajās sarunās vienmēr parādās divas interesantas idejas: Star Trek’s warp drive un Alcubierre drive, kas ir tīri teorētiska koncepcija reālajā fizikā. Tāpēc tiks aplūkota to jaunība, lai noskaidrotu, kāpēc tās ir tik aizraujošas un tomēr neiespējamas.
Warp Drive – ikoniska vīzija no Star Trek
“Star Trek” sērija mūs iepazīstināja ar warp drive koncepciju, kas ļauj kosmosa kuģim pārvietoties ar ātrumu, kas ir ātrāks par gaismu, “izkropļojot” laika un telpas struktūru. Tas ir ļoti pievilcīgi, jo šādā veidā tiek apietas tradicionālās fizikas ierobežojumi, ko uzliek gaismas ātruma barjera.
Kā tas darbojas?
“Star Trek” warp drive rada warp laukus ar dilitija kristāliem un antimateriālu. Šie warp lauki rada “warp burbuli” ap kosmosa kuģi, saraujot telpu priekšā tam, kamēr tā paplašinās aiz tā. Pamatā šis burbulis kalpo kā kuģis, kas var pārvietoties pa telpu, nepārsniedzot tā robežas ar gaismas ātrumu. Ar šādu tehnoloģiju USS Enterprise spētu šķērsot galaktiku nevis gadsimtu vai gadu laikā, bet tikai dienu vai nedēļu laikā.
Alcubierre Drive – reāla zinātniskā fantastika?
Fizikā Miguel Alcubierre 1994. gadā ierosināja teoriju, kas ir ievērojami līdzīga mūsdienās zināmajiem warp drive. Tā pēta, vai telpas-laika struktūru var manipulēt, lai mēs varētu sasniegt ātrumus, kas ir augstāki par gaismas ātrumu, kā to nosaka Einšteina vispārējā relativitāte.
Kā tas darbojas?
Alcubierre ideja ietver līdzīga veida warp burbuļa radīšanu, kurā telpas-laiks saraujas priekšā un paplašinās aiz kosmosa kuģa. Tehniski tas nozīmē, ka kuģis nepārvietojas ātrāk par gaismu savā konkrētajā vietā; tomēr to nes telpas-laika izliekums.
Salīdzinājums: zinātniskā fantastika pret zinātnisko faktu
Enerģijas prasības
Warp Drive: “Star Trek” izdomātā antimateriāla un dilitija kristāli tiek izmantoti kā enerģijas avots warp drive, kas ir viegli izdarāms.
Alcubierre Drive: Saskaņā ar Alcubierre teikto, enerģija, kas nepieciešama warp burbuļa ģenerēšanai, ir milzīga. Sākotnēji tika lēsts, ka tā ir vairāk nekā tiktu atbrīvots, ja Jupitera visa masa tiktu pārvērsta tīrā enerģijā. Neseni pielāgojumi nedaudz samazinājuši šo skaitli, taču tas joprojām paliek ārpus mūsu pašreizējām spējām.
Ekzotiskā viela
Warp Drive: Star Trek Visumā dilitija kristāli tiek izmantoti vietā, kur nav dīvainu materiālu, jo tie reālajā dzīvē neeksistē.
Alcubierre Drive: Alcubierre versijai ir nepieciešama “ekzotiskā viela” ar negatīvu enerģijas blīvumu, lai uzturētu warp burbuli stabilu. Tāpēc neviens vēl nav redzējis vai radījis šādu materiālu, tas joprojām paliek teorētisks un vienmēr tiek apspriests daudzās publikācijās.
Praktiskums
Warp Drive: Tas ir tas, kas padara “Star Trek” tik aizraujošu – lieliskas stāsti, kas norisinās kosmosā. Tie nav spiesti ievērot fizikas likumus, kurus mēs pašlaik saprotam.
Alcubierre Drive: Tomēr šī ideja robežojas ar neiespējamību, lai gan tā balstās uz reālu fiziku. Tās enerģijas prasības vien, kā arī nepieciešamība pēc ekzotiskās vielas padara to vilinošu, bet šodien neiespējamu iespēju.
Gan warp drive, gan Alcubierre mudina mūs paplašināt mūsu iztēli un domāt pāri pašreizējās tehnoloģijas robežām. Tie ir izaicinājums zinātniekiem un inženieriem izpētīt jaunus apvāršņus un iedvesmot paaudzes sapņot par to, kas ir virs viņiem.
Secinājums
Varbūt kādu dienu mums vēl būs jāsagatavojas uzbūvēt īstu warp vai Alcubierre dzinēju, bet šīs idejas turpina virzīt mūs uz priekšu sapņu un izpētes virzienā. Neviens nevar paredzēt, kas notiks nākotnē. Kas to zina? Fizika ir attīstījusies ļoti daudz kopš tā laika. Ar dažām uzlabojumiem fizikā un tehnoloģijā, varbūt pat ir iespējams, ka šodienas neiespējamības kļūst par rītdienas realitātēm. Bet līdz tam, mēs varam gūt iedvesmu no turpinātajām piedzīvojumu sērijām par Star Trek’s USS Enterprise un līdzīgām iztēles spekulācijām no fiziķiem.
Vai mūsu nākotne varētu būt ātrāka par gaismu ceļojums? Sapnis paliek dzīvs; ar katru pēdējo pētījumu, šķiet, nav nekas labāks par to, ka naktī sēžot un vērojot zvaigznes.