Aja ja ruumi liikumine

Inimesele pakub pidevalt huvi tundmata ja avastamata asjade poole, tal on isegi spetsiaalne neurotransmitter – dopamiin, mis on kemikaal, mis motiveerib informatsiooni hankimist. Aju vajab pidevalt voogu uusi andmeid ning isegi kui need andmed ei ole ellujäämiseks vajalikud – nii on see ja seda oleks patt mitte kasutada.

Allpool soovin ma kokku võtta ulmeviise kaugetesse tähtedesse ja galaktikatesse liikuda, mis on praegu teaduslike teooriate ja hüpoteeside raames kergesti ligipääsetavad.

Kosmose ees näivad enamiku inimeste teod tühised, isegi tühised. Carl Sagan, 1980.

Iga inimene on vähemalt korra elus tõstnud pea üles, sooja suveõhtul ja vaadanud tähti. Kosmose sügavus tõmbab ligi ja kutsub esile aukartust, mõnele ainult hetkeks, mõnele kogu eluks.

Mis seal on? Kas seal on elu? Ja millised imed võivad olla neis arvukates maailmades?

Muidugi, ainus viis sinna minna ja teada saada – on liikuda läbi aeg-ruumi nendesse kaugetesse tähtedesse, planeetidesse, udukottidesse ja isegi – GALAKTIIKATESSE.

Kahjuks on aeg vale. Meie transporditehnoloogia on jõudnud vaid kaugemale Päikesesüsteemist, tänu projekti "Voyager" automaatsetele sondidele, millest Voyager-1 käivitati 1977. aastal!

Kuid tõeliselt teiste maailmadega rääkimiseks vajame vähemalt valguse kiirusest võrdset kiirusest, ideaaljuhul ülevalguslikku.

Mis takistab?

Asi on lihtne – need on füüsika seadused, ja need on põhiseadused.

Süüte seadus

Küsimus seisneb selles, et tulemus ei saa olla põhjusest ees. Kunagi ei ole keegi näinud, et näiteks part kukub esmajärgult surnuna, ja siis tulistab jahimees. Kui kiirus ületab C, muutub sündmuste järjestus vastupidiseks, ajajoon pöörab tagasi. See on kergesti tõestatav järgmise lihtsa vaidluse kaudu.

Kujutame ette, et me oleme mingisugusel kosmoselaeva, mis liigub valgusest kiiremini. Sel juhul jälgiksime pidevalt valgust, mida allikas kiirgab, üha varasemate hetkede kaudu. Esmalt jõuaksime järele fotonitele, mis on kiiratud, ütleme, eile, seejärel - üleeile, siis - nädal, kuu, aasta tagasi ja nii edasi. Kui valgustallikas oleks peegel, mis peegeldab elu, siis näeksime kõigepealt eilseid sündmusi, seejärel üle eilseid ja nii edasi. Me võiksime näha, ütleme, vanakest, kes järk-järgult muutub keskealiseks inimeseks, siis nooreks, noormehest, lapses... Teisisõnu, aeg pööraks end tagurpidi, me liiguksime olevikust minevikku. Põhjused ja tagajärjed vahetuksid omavahel kohad.

Albert Einsteini piirangud

(Eriti suhtelisuse teooria)

Lisaks põhjuslikkuse probleemile seadis loodus veelgi rangemad tingimused: on saavutatav mitte ainult liikumine üle valguse kiirusest, vaid ka valguse kiirusest, - sellele saab ainult läheneda. Suhtelisuse teooriast järeldub, et kiirus suurenedes liikumise ajal esinevad kolm asjaolu: mass suureneb liikuvate objektide puhul, nende suurus väheneb liikumise suunas ja ajavool aeglustub sellel objektil (välise „paigal“ vaatleja vaatepunktist). Tavaliste kiirusate korral on need muutused marginaalsed, kuid kiirusest valgusele lähenedes muutuvad need üha tuntavamaks ja piiri korral — kiirusel, mis on võrdne C, — mass muutub lõputult suureks, objekt kaotab täielikult suuruse liikumise suunas ja aega sellel peatub. Seetõttu ei saa ükski materiaalne keha saavutada valguse kiirus. Sellist kiirus on vaid valgusel! (Ning ka „üleloomulikul“ osakesel — neutriinol, mis, nagu ka foton, ei saa liikuda kiirusel, mis on väiksem kui C.

Kokkuvõttes, lisaks eeltoodule on palju probleeme, näiteks, kui objekt massiga 1 kg põrkab kokku liivatera kiirusel, vabastatakse energia, mis suudab 10 000 tonni terast muuta auruks sekundiga. Kui võrrelda seda reaalse tähelaeva massiga, siis plahvatusjõud oleks võrdne või isegi ületaks päikese peal toimuvaid tuumaprotsesside energiat.

Aga tark ei alusta mäestikku, tark murrab mäest mööda, sest seadused on selleks, et neid murda... naljatan, seadusi te ei suuda murda, kuid ulme (ja pool-ulme) pakub meile liiklemise viise, mis võimaldavad mööda minna RTT põhimõtetest.

Ülikiirete liikumise viisid aja-ruumis

Einsteini-Roseni sillad, samuti tuntud kui mustad augud või kriipsurid, on ilmselt kõige tuntumad vahendid tähtedevaheliste reiside jaoks — ja tõenäoliselt eksisteerivad nad tegelikult. Albert Einsteini üldine suhtelisuse teooria ennustas mustade augude olemasolu, kuigi nende avastamine on siiani ebaõnnestunud.

Einsteini-Roseni sillad, samuti tuntud kui mustad augud või kriipsurid, on ilmselt kõige tuntumad vahendid tähtedevaheliste reiside jaoks — ja tõenäoliselt eksisteerivad nad tegelikult. Albert Einsteini üldine suhtelisuse teooria ennustas mustade augude olemasolu, kuigi nende avastamine on siiani ebaõnnestunud., mida tuntakse ka kui musta auku või kurtusena, on tõenäoliselt kõige tuntumad vahendid tähtedevaheliste reiside jaoks — ja tõenäoliselt eksisteerivad nad tõeliselt. Albert Einsteini üldine suhtelisuseteooria ennustas mustade aukude olemasolu, kuigi nende avastamine pole seni õnnestunud.

Lihtsalt öeldes on Einstein-Rozeni sild tunnel ruumis, mille on tekitanud aeg-ruumi deformeerimine. Massiivsed objektid, nagu tähed või mustad augud, kõverdavad aega ja ruumi, just nagu bowlingupall kõverdab batuuti. Piisavalt massiivne objekt võib nii palju kõverdada aeg-ruumi, et luua side kahe piisavalt kaugel asuva punkti vahel, mis tavatingimustes ei ole omavahel seotud.

Kujutage ette paberilehte ja kahte punkti selle peal. Te peate liikuma ühest punktist teise ning kui liigelda rangelt paberipinnal, siis võtab see "reis" aega. Kuid kui leht kokku voldida nii, et punktid kattuvad, ja selle kohalt pliiatsiga läbi torgata, siis kasutades pliiatsit tunnelina (või sillana), saame märkimisväärselt lühendada vahemaa punktide vahel.

Kratomikro tunnelisse sisenemist on sageli kujutatud kui tunnelisse sisenemist, mis on loogiline, arvestades nime. Kuid see on vale arusaam. Film „Interstellar” näitab seda hetke õigesti — vaataja jaoks peaks mustauk nägema välja nagu sfäär.

Mustaugud on ahvatlev meetod interstellarsete liikumiste teostamiseks, kuna need ei nõua, et ületaksite valguse kiirus. Füüsika ütleb meile, et midagi ei saa liikuda kiiremini kui valgus. Kuid mustaugud võimaldavad ületada tohutuid interstellaare distances, rikkumata seda seadust.

Warp-mootor

Warp, FTL tehnoloogia, millel on praegu reaalsed võimalused realiseeruda. Warpi võib julgelt nimetada kõige realistlikumaks viiseks valguse kiirusest kiiremini liikuda kõigist tuntud meetoditest. Kuigi see on hetkel veel ainult valemite kujul paberil. Räägime Alcubierre-mootorist.

Tegevuse põhimõte tuleneb viisil, kuidas mööduda Eriline Relatiivsusteooria, mis väidab, et miski ei saa liikuda kiiremini kui valguse kiirus. "Rada" seisneb selles, et see postulaat ei kehti ruumi enda kohta, mis võib erinevate mõjude tõttu, näiteks gravitatsioonivälja tõttu, kokku tõmbuda ja venida. Warp-mootor kokkutõmbab ruumi laeva ees ja laiendab seda laeva taga, liikudes tavalise ruumi mulliga koos laevaga edasi.

Star Treki universumis saavutavad sellised mootori märkimisväärselt tagasihoidlikud kiirus, võrreldes teadusliku fantastika standarditega — Enterprise'ide rännakud piirdusid ühe galaktika sektoriga Päikese süsteemi lähedal (~1500 valgusaastat), kestavad aastaid ja jätavad hulga valgeid laike ja uurimata piirkondi.

Hüperruum

Hiljuti on ilmunud üksikasjalikud katselised andmed WMAP kosmoselaeva temperatuurirelikti kiirguse ebaühtlikkuse kohta, mis on üks meie universumi uurimise põhieesmärke. Nende andmete analüüsimisel leiti suur anomaalia relikti kiirguse fluktuatsioonide nurkjaotuses madalates harmoonikates. Üks selle nähtuse seletusi on teooria, et meie universumi topoloogia on erinev kolmemõõtmelisest tasapinnast või sfäärist. Kui vaadata meie universumi topoloogiat kui dodekaedrit, siis lähenevad teoreetilised arvutused eksperimentaalsetele andmetele.

„Tasetensi geomeetriliselt keerulist kolmemõõtmelist universumit saab ehitada ainult kuubikutest, parallelepipedidest ja kuueplatvormilistest prismadest. Kõverdatud ruumi korral omab selliseid omadusi laiem kujundite klass. Samal ajal on eksperimentaalselt saadud WMAP nurkspetrid kõige paremas kooskõlas universumi mudeliga, millel on olukord dodekaedris.” Mihail Prohorov, füüsika ja matemaatika doktor, juhtivteadur Staatilise Astronoomia Instituudi Relatiivilise Astrofüüsika osakonnas.

Seega viitavad võimalusele eksisteerida hüperruumil universumis, kus meie piiratud universum asub, hüpoteesid, mis põhinevad praktilistel andmetel relic kiirguse kohta. Kuid isegi kui hüperruum eksisteerib, on sellel ruumis liikumiseks vajalik mingi eriline mootor.

Kujutage ette, et teie ees on org ja peate jõudma oru taha. Kuna saate liikuda ainult tasapinnal (2D ruumis), peate kas ümberc minema takistusest või laskuma orgu, ületama selle ja seejärel tõusma üles. Kui aga teil on käsutuses lennuk, mis suudab liikuda 3D ruumis, siis jõuate sinna, kuhu peate, otse.

Sisuliselt on hüperruumil tavalises 3-mõõtmelises ruumis erinev metrika, ja liikumine selles sarnaneb liikumisele ussimudelis, kuid tunnelid võivad ühendada mitte ainult ühte, vaid kohe mitu punkti, mis avanevad tavalisse 3-mõõtmelisse ruumi. Lisaks sellele, ise liikumine hüperruumis erineb visuaalselt ussimudelis liikumisest (vastupidiselt levinud illustratsioonidele), kuna universumi kolmemõõtmeline struktuur "ümberkerib" reisi läbi hüperruumi tee. Arvan, et kui see on võimalik, on vaatepilt tõeliselt kütkestav — nähtavad tähed, udukogud või tervete galaktiliste klastrite — aeglaselt laienevad ja venivad, muutes värvipaletti kosmoloogilise punastumise käigus (?).

Minu arvates on hüperruumiveo idee hästi ekraanile toodud 1997. aasta filmis „Kontakt“ (Carl Sagani romaanil põhinev, film pälvis Hugo auhinna ja oli NASA versiooni järgi teine kõige usutavam ulmefilm). Filmis luuakse seade, mille joonised on saadud välismaalaselt, kelle signaal tabab filmi peategelane. Seade manipuleerib eksootilise energiaga ning „laskub“ inimese kabiin läbi sfääris oleva sisemise ruumi. Tundub, et kabiin satuvad hüperruumi, juba loodud „tunnelisse“. Nende tunnelite arv galaktikas on tohutu ja kõik need on loodud vanema tsivilisatsiooni poolt. Nii ütles väljaande esindaja, kelle signaali peategelane kinni püüdis. Nii on asjad, sõbrad. Isiklikult on see film minu tipptasemel. Kuid praktika näitab, et see ei meeldi kõigile.

Ainevaba teleporteerimine

Teame, et kõige levinum selgitus teleporteerimise kohta on objekti kohene liikumine ruumis suvalisse kaugusesse.
Selles kontekstis võib kasutada ka musta auku, kuid me oleme sellest juba rääkinud, seega arutame põhimõtteliselt erinevat teed.

Küsimus on seotud teabe teleportatsiooniga aine kohta, sealhulgas kvantpildi ja oleku saavutamisega.

Protsess toimub umbes järgmist moodi: Teie keha asetatakse seadmesse punktis A, mis skaneerib teid subaatomi tasemel ja nende kvantolekus, ning seejärel digitaliseerib teie koopia. Pärast seda edastatakse kvantolek ühtse voona läbi standardsete sidekanalite. Kuid siin on probleem – see on keelatud ülekande ülekande kiirus, vastavalt SRT-le; teiselt poolt, kui teadus tõestab hüpoteetiliste osakeste olemasolu, mis omavad negatiivset või kujuteldavat puhmassi, nagu tachiion, siis saab objekti teavet edastada ülekande kiirusel. Võib-olla isegi gravitatsiooniliste lainete abil (?). Pärast seda koostatakse inimene punktis B kvanttasemel ja voila — ta on juba sihtkohas. Arutlused „hinge” üle, mis hävitatakse seadmes A, jätan ma välja, kuna olen ateist ja ei pea seda arvesse (vabandust).

See on meetod hea sellega, et füüsilise objekti kvantteleportimiseks ei ole vaja kasutada ruumi-aja kõverdamist ega kulutada tohutult energiat. Probleem on muidugi algse seadme kohaletoimetamises, mis peab objekti punktis B taastootma. Kuid seda saab toimetada ka pika aja jooksul, ilma et see piiraks ühte või mitut inimelu.

Massi nullimisest

Kõik Massi Efekti universumi kosmoselaevad kasutavad rohkemal või vähemal määral Nullelementi, mis genereerib määratud Massi Efekti, kas vähendades ümbritsevate objektide massi või suurendades seda. Nii õnnestub mängida Relatiivsusteooriaga ja ületada valguse kiirus.

Tavalised reisid planeetide ja lähedal asuvate tähtede vahel toimuvad FTL-mootorite abil, mis suudavad vaid vähendada laeva massi. Interstellarseteks lendudeks pikkade vahedega kasutatakse Massi Releede — hiiglaslikke jaamu, mis on ehitatud tihedate tuumade ümber, mis koosnevad element nullist. Releed on tavaliselt seotud ühe või mitme teise releega ja suudavad luua koridori, kus mass peaaegu kaob, kandes laeva praktiliselt hetkega tuhandete valgusaastate kaugusele.

Suletud aegade sarnased kõverad

Viimane vorm ülispeedilisest liikumisest, mida vaatleme, näib esmapilgul olema kõige vähem teaduslik.

55 aasta jooksul on sari «Doctor Who» rääkinud Doktorist ja tema/tema inimlikest kaaslastest toimuvatest seiklustest ajas ja ruumis. Milliste transpordivahendite nad kasutasid? Suur sinine kabin, tuntud kui TARDIS (inglise keeles TARDIS — Time and Relative Dimension in Space), mis suudab viia neid igasse kohta ja igasse aega, mida nad soovivad.

Aegade (või pigem kasvatatud) iidse rassi „Aja Isandate“ poolt loodud TARDISed on maagilisemad kui „Mass Effect“ tehnoloogia. Nagu doktor ise selgitas, on tema transpordivahend „udune-ajale heirav vidin“. Tundub, et TARDISes liikumisel on mingi viivitus — see on lähemal hüpermootorile kui teleporterile. Ent põhimõtteliselt TARDIS kaob siia, lendab läbi „ajatuulest“ ja ilmub sinna. See on kõik, mida te tõeliselt peate teadma.

Või mitte? Selgub, et TARDISel on isegi rohkem teoreetilisi aluseid kui hüperruumil.

2013. aastal avaldasid füüsikud Benjamin K. Tippett ja David Tsang dokumendi, mis pakub teoreetilisi aluseid reaalse ajamasina, st viisi oma minevikku reisimiseks. Artikkel kandis pealkirja „Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime“ (vaatage akronüümi).

Tippett ja Tsang kirjeldavad ajareisijat, kes on ajaruumi mullis, mis siseneb sulgudes ajatu sarnasesse kõverasse (sisuliselt sama nagu Einsteini-Roseni sild). Selles kõveras saab reisija minna kuhu iganes oma ajaskaalal, samas kui mullis kulgeb aeg näiliselt nagu tavaliselt.

Kaks füüsikut isegi hüpoteesisid, et ajataolised kõverad võivad olla jagatud ja ühendatud, avades võimaluse reisida mitte ainult oma ajaskaalal, vaid ka igal pool ajas ja ruumis.

Tundub, et see on kõik, mida ma suutsin teile pakkuda.

Kindlasti jätsin ma midagi kahe silma vahele või isegi liialdasin fantaasia valdkonnas. Ootan seega teie versioone kommentaarides.

Allikas: habr.com