Mennesket er altid drevet af en trang til det ukendte; vi har endda en speciel neuromediator – dopamin, som fungerer som et kemisk incitament til at hente information. Hjernen kræver konstant en strøm af nye data, og selvom disse data ikke er nødvendige for overlevelse, så er det sådan, mekanismen fungerer, og det ville være en skam ikke at udnytte den.
I artiklen nedenfor vil jeg gerne opsummere de videnskabsfiktive måder at rejse til fjerne stjerner og galakser, der i øjeblikket er tilgængelige inden for videnskabelige teorier og hypoteser.
Overfor rummet virker de fleste menneskelige anliggender ubetydelige, ja, næsten trivielle. Carl Sagan, 1980.
Hver person har mindst én gang i livet set op mod himlen en varm sommeraften og betragtet stjernerne. Dybden af rummet er dragende og vækker ærefrygt – nogle for et øjeblik, mens andre for hele livet.
Hvad mon der er derude? Er der liv? Og hvilke mirakler kan der være på disse utallige verdener?
Selvfølgelig er den eneste måde at komme dertil og finde ud af det at bevæge sig gennem rumtid til disse fjerne stjerner, planeter, tåger og endda – GALAKSER.
Men desværre – tiden er ikke den rette. Det eneste, vores transportteknologier har nået, er lidt længere end grænserne for vores solsystem, takket være de automatiske sonder fra "Voyager"-projektet, som blev opsendt i 1977!
Men for alvor at tale om andre verdener, har vi brug for en hastighed, der mindst er lig med lysets hastighed, og ideelt set – overlys.
Hvad forhindrer os?
Her er det ganske enkelt – det er bare fysikkens love, faktisk de fundamentale.
Kausalitetsloven
Essensen er, at en konsekvens ikke kan overvinde årsagen. Ingen har nogensinde set en situation, hvor en and først faldt død om, og så skød jægeren. Ved hastigheder, der overstiger C, bliver rækkefølgen af begivenheder omvendt, tidslinjen rulles tilbage. Dette kan let understøttes af følgende enkle ræsonnering.
Lad os antage, at vi befinder os på et rumskib, der bevæger sig hurtigere end lyset. Så ville vi gradvist indhente det lys, der udsendes af en kilde i stadig tidligere tidspunkter. Først ville vi indhente fotonerne, der blev udsendt for eksempel i går, derefter dem, der blev udsendt dagen før, så en uge, en måned, et år siden og så videre. Hvis lyskilden var et spejl, der reflekterede livet, ville vi først se begivenhederne fra i går, derefter fra dagen før og så videre. Vi kunne se for eksempel en gammel mand, der gradvist bliver til en midaldrende mand, derefter til en ung mand, en teenager, et barn... Det vil sige, at tiden ville vende tilbage, vi ville bevæge os fra nutiden til fortiden. Årsager og virkninger ville på denne måde bytte plads.
Begrænsningerne fra gamle Albert
Udover problemet med årsagsforhold har naturen stillet endnu strengere betingelser: Det er ikke kun umuligt at bevæge sig hurtigere end lyset, men også med hastigheder lig med lysets hastighed - man kan kun nærme sig. Ud fra relativitetsteorien følger det, at ved øget hastighed opstår der tre omstændigheder: massen af det bevægende objekt stiger, dets størrelse i bevægelsesretningen mindskes, og tiden for dette objekt (set fra en ekstern 'stånde' observatør) bremser. Ved normale hastigheder er disse ændringer ubetydelige, men efterhånden som man nærmer sig lysets hastighed, bliver de mere mærkbare, og i grænsen - ved hastigheden lig med C - bliver massen uendeligt stor, objektet mister fuldstændigt sin størrelse i bevægelsesretningen, og tidsstempel tiden stopper. Derfor kan intet materielt legeme nå lysets hastighed. Denne hastighed besidder kun selve lyset! (Og desuden den 'gennemtrængende' partikel - neutrinoet, som ligesom fotonerne ikke kan bevæge sig med en hastighed, der er mindre end C.
Generelt er der mange problemer udover det, der er beskrevet ovenfor, for eksempel ved næsten lys-hastige hastigheder, ved sammenstød mellem et objekt med en masse på 1 kg og en sandkorn, frigives der så meget energi, at det er muligt at forvandle 10.000 ton stål til damp på 1 sekund. Hvis man sammenligner dette med den egentlige masse af rumskibet, vil sprængkraften svare til eller overstige energien fra de nukleare processer, der finder sted på Solen.
Men den kloge går ikke op ad bjerget, den kloge omgår bjerget, for der er love til for at blive brudt… bare spøger, du kan ikke bryde lovene, men science fiction (og nærsigende videnskab) giver os måder til at bevæge os, som tillader os at omgå principperne for FYSIK.
Metoder til overlysbevægelse i rumtid
Einstein-Rosen broer
, også kendt som ormehuller, er sandsynligvis de mest kendte midler til interstellar rejse — og de eksisterer med sandsynlighed faktisk. Albert Einsteins almen relativitetsteori forudsagde eksistensen af ormehuller, selvom vi stadig ikke er i stand til at opdage dem.
Sagt med simple ord, er en Einstein-Rosen bro en tunnel i rummet, der skabes ved at deformere rumtiden. Massive objekter, såsom stjerner eller sorte huller, krummer tid og rum, ligesom en bowlingkugle krummer en trampolin. Et tilstrækkeligt massivt objekt kan krumme rumtiden så meget, at det skaber en forbindelse mellem to, normalt, fjerntliggende punkter.
Forestil dig et stykke papir og to punkter på det. Du skal nå fra det ene punkt til det andet, og hvis du bevæger dig strengt langs papiroverfladen, vil denne "rejse" tage noget tid. Men hvis du folde papiret, så punkterne overlapper, og stikker en blyant igennem på det sted, kan vi bruge blyanten som en tunnel (eller bro) og betydeligt reducere afstanden mellem punkterne.
Indgangen til ormehullet er ofte blevet fremstillet som en indgang til en tunnel, hvilket giver mening i forhold til navnet. Men dette er en fejlagtig opfattelse. I filmen "Interstellar" vises dette korrekt — set fra en observatør i det tredimensionelle rum, skal et ormehul se ud som en kugle.
Ormehuller er en lokkende metode til at udføre interstellare bevægelser, fordi de ikke kræver, at du overskrider lysets hastighed. Fysikken siger os, at intet kan bevæge sig hurtigere end lyset. Men med ormehuller kan man krydse enorme interstellare afstande uden at bryde denne lov.
Warp motor
Warp, FTL-teknologi, som i øjeblikket har realiseres i virkeligheden. Warp kan trygt kaldes den mest realistiske måde at rejse over lysens hastighed på af alle kendte. Selvom det i øjeblikket kun eksisterer som formler på papir. Det handler om .
Princippet for dens funktion udspringer af måden at omgå Speciel Relativitetsteori, som postulerer, at intet i rummet kan bevæge sig hurtigere end lysets hastighed. 'Stien' ligger i, at denne postulat ikke gælder for selve rummet, som kan komprimeres og strækkes af forskellige påvirkninger, for eksempel et gravitationsfelt. Warp-motoren komprimerer rummet foran skibet og udvider det bag skibet, hvilket bevæger en boble af normalt rum sammen med skibet fremad.
I Star Trek-universet når sådanne motorer ret beskedne hastigheder ifølge standarderne for science fiction - Enterprise-rejserne var begrænset til én sektor af galaksen nær Solsystemet (~1500 lysår), tog år og efterlod mange hvide pletter og uutforskede områder.
hyperspace
For ikke længe siden blev der offentliggjort detaljerede eksperimentelle data fra rumfartøjet WMAP om uhomogeniteter i temperaturen af den kosmiske baggrundsstråling, som er et af de vigtigste objekter for observation i studiet af vores univers. Ved analysen af disse data blev der opdaget en stor anomali i den vinkelmæssige fordeling af fluktuationer i den kosmiske stråling på lave harmoniske. En af forklaringerne på dette fænomen er teorien om, at topologien af vores univers adskiller sig fra en tredimensionel flade eller kugle. Når man betragter topologien af vores univers som en dodekaeder, nærmer de teoretiske beregninger sig eksperimentelle data.
«En flad topologisk kompleks tre-dimensionel universe kan kun konstrueres ud fra terninger, parallelepipeder og sekskantede prismere. I tilfældet med krumlet rum har en bredere klasse af figurer disse egenskaber. De vinkel-spektrer, der er opnået i WMAP-experimentet, stemmer desuden bedst overens med en universmodel, der har formen af en dodekaeder.» Mikhail Prokhorov, doktor i fysik-matematik, ledende forsker ved afdelingen for relativistisk astrofysik ved det Statslige Astronomiske Institut Sternberg.
Dermed peger teorier baseret på praktiske data om den kosmiske baggrundsstråling på muligheden for et hyperspace, hvori vores begrænsede univers eksisterer. Men selv hvis hyperspace eksisterer, kræver det en særlig motor for at bevæge sig i dette rum.
Forestil dig, at du står over for en dal, og du skal nå et punkt bag dalen. Da du kun kan bevæge dig på en flad overflade (i 2-dimensionelt rum), må du enten omgå forhindringen eller bevæge dig ned i dalen, krydse den og så gå op igen. Men hvis du har et fly, der kan bevæge sig i 3-dimensionelt rum, når du direkte hen til din destination.
I bund og grund har hyperspace en anden metrisk struktur end det almindelige 3-dimensionelle rum, og bevægelse i det minder om bevægelse i et ormehul, kun kan tunnelerne forbinde mere end ét punkt, der udmunder i det almindelige 3-dimensionelle rum. Desuden vil selve bevægelsen i hyperspace visuelt adskille sig fra bevægelsen i et ormehul (modsat de udbredte illustrationer), da den tredimensionale struktur af universet vil 'omgive' rejsende inde i den hyperspace-rute. Jeg tror, hvis det er muligt, vil scenen virkelig være fascinerende — synlige stjerner, tåger eller hele galaktiske klynger — langsomt strække sig og udvides, mens de ændrer farvepaletten under forskydningen mod den kosmologiske røde forskydning (?).
Ideen om hyperrum transport, synes jeg, blev vellykket filmatiseret i filmen "Contact" fra 1997 (baseret på romanen af Carl Sagan, filmen fik Hugo-prisen. 2. plads på listen over de mest troværdige science fiction-film ifølge NASA). Her skabte en installation, hvis tegninger blev modtaget som signal fra en udenjordisk civilisation, som blev opsnappet af filmens hovedperson, manipulationer med eksotisk energi, og resulterede i, at en kabine med en person 'gik' gennem det indre rum i en kugle. Tilsyneladende faldt kabinen ind i hyperrummet, i en allerede skabt 'tunnel'. Det viste sig, at der var utallige af disse tunneler i hele galaksen, og de er alle skabt af en ældre civilisation. Det er i hvert fald, hvad en repræsentant for den race sagde, hvis signal blev opsnappet af filmens hovedperson. Sådan er det, folkens. Personligt har jeg denne film i toppen. Men som praksis viser, kan ikke alle lide den.
Ikke-materielt teleportation
Vi ved, at den mest udbredte forklaring på teleportation er øjeblikkelig bevægelse af et materielt objekt i rummet over vilkårlige afstande.
I denne kontekst kan vi også bruge ormehuller, men det har vi allerede været inde på, så lad os tale om en helt anden tilgang.
Og vi er interesseret i teleportation af information om materialet, helt ned til den kvantiske tilstand.
Processen er omtrent som følger: Dit legeme placeres i en installation på punkt A, der scanner dig helt ned til subatomære partikler og deres kvantiske tilstand, og derefter digitaliserer den din kopi. Herefter overføres den kvantiske tilstand i en samlet strøm over standard kommunikationskanaler. Men her er problemet – der er et forbud mod overlys transmission af data ifølge relativitetsteorien, på den anden side, hvis videnskaben beviser eksistensen af hypotetiske partikler, der har negativ eller imaginær hvilemasse, såsom tachyoner, kan information om objektet overføres med overlys hastighed. Måske endda ved hjælp af gravitationsbølger (?). Herefter genskabes personen på kvanteniveau i punkt B, og voilà — han er allerede ved bestemmelsesstedet. Jeg springer over overvejelserne om 'sjælen', der ødelægges i installation A, da jeg er ateist og ikke tager det i betragtning (undskyld).
Denne metode er god, fordi der ikke er behov for at krumme rumtiden eller bruge en enorm mængde energi til kvanteteleportation af et materielt objekt. Problemet ligger selvfølgelig i den oprindelige levering af selve enheden, der skal genskabe objektet på punkt B. Men den kan leveres på mere langsomme måder, der ikke begrænser sig til én eller flere menneskeliv.
Nulstilling af masse
Alle rumskibe i Mass Effect-universet benytter på en eller anden måde Nul-Elementet, som skaber den angivne Masseeffekt, enten ved at reducere massen af objekter omkring det eller ved at øge den. På den måde kan man manipulere relativitetsteorien og overskride lysets hastighed.
Almindelige rejser mellem planeter og nærliggende stjerner udføres ved hjælp af FTL-motorer, der kun kan reducere skibets masse. Til interstellare rejser over lange afstande bruges Mass Relay - enorme stationer bygget omkring tætte kerner bestående af nul-elementet. Relay er normalt bundet til én eller flere andre relay og kan skabe en korridor, hvor massen faktisk forsvinder, hvilket næsten øjeblikkeligt transporterer skibet tusind lysår væk.
Lukket tidslignende krumninger
Den sidste form for overlys bevægelse, vi vil se på, synes ved første blik at være den mindst videnskabelige.
I 55 år har tv-serien 'Doctor Who' fortalt om Doctorens og hans/hendes menneskelige ledsageres eventyr i tid og rum. Hvilke transportmidler brugte de? Den store blå telefonboks, kendt som TARDIS (eng. TARDIS - Time and Relative Dimension in Space), der kan transportere dem til ethvert sted og enhver tid, de ønsker.
Bygget (eller snarere, dyrket) af den gamle race 'Tidens Herrer', er TARDIS'er mere magiske end teknologien i 'Mass Effect'. Som Doctoren selv forklarede, er hans transportmiddel en 'skæv tidslig dims'. Det ser ud til, at der er en form for forsinkelse, når man bevæger sig i TARDISen – det er nærmere en hypermotor end en teleporter. Men grundlæggende forsvinder TARDIS her, flyver gennem en 'tidsstrøm' og dukker op der. Det er alt, hvad du virkelig skal vide.
Eller ikke? Det viser sig, at TARDIS har mere teoretisk grundlag end hyperspace.
I 2013 offentliggjorde fysikerne Benjamin K. Tippett og David Tsang et dokument, der foreslog teoretiske grundlag for at skabe en ægte tidsmaskine, dvs. en måde at rejse tilbage til sin egen fortid. Artiklen hedder «Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime» (tjek forkortelsen).
Tippett og Tsang beskriver en tidsrejsende, der befinder sig i en rum-tidsboble, som træder ind i (essentielt den samme som Einstein-Rosen-broen). Inden for denne kurve kan den rejsende tage til hvor som helst på sin egen tidslinje, mens tiden inde i boblen tilsyneladende strømmmer som normalt.
De to fysikere har endda foreslået, at tidslignende kurver kan deles og forbindes, hvilket åbner mulighed for at rejse ikke kun på din egen tidslinje, men også hvor som helst i tid og rum.
Nå, det er alt, hvad jeg har kunnet tilbyde dig.
Sikkert har jeg glemt noget eller endda strakt mig til det fantastiske. Så jeg ser frem til dine kommentarer.
Kilde: habr.com
