Az ember mindig az ismeretlen felé vonzódik, még egy különleges neuromediatorral is rendelkezik – dopaminnal, amely kémiai motivátor az információk megszerzésére. Az agynak folyamatosan szüksége van új adatok áramlására, és még ha ezek az adatok nem is szükségesek a túléléshez – így alakult, hogy van egy mechanizmus, amit kár lenne nem kihasználni.
Az alábbi cikkben szeretném összefoglalni a tudományos-fantasztikus módokat, amelyekkel távoli csillagok és galaxisok felé lehet utazni, jelenlegi tudományos elméletek és hipotézisek keretein belül.
A világűr előtt az emberi ügyek többsége jelentéktelennek, sőt jelentéktelennek tűnik. Carl Sagan, 1980.
Minden ember legalább egyszer élete során felnézett az égre, egy meleg nyári estén, és csillagokat figyelt. A világűr mélysége vonzó és félelmetes, valakit rövid időre, míg valaki életre szóló hatással bír.
Mi is van ott? Létezik ott élet? És milyen csodák lehetnek ezeken a végtelen világokon?
Természetesen az egyetlen mód arra, hogy oda utazzunk és megtudjuk – az tér-időn való áthelyeződés, hogy eljussunk a távoli csillagokhoz, bolygókhoz, ködökhoz és még – GALAXISOKhoz is.
De sajnos – az idő nem megfelelő. Az egyetlen dolog, ahová a technológiánk eljutott – az nem messze a Naprendszer határain túl, a „Voyager” projekt automatizált szondáinek köszönhetően. 1977-ben indult!
De ahhoz, hogy komolyan beszélhessünk más világokról, szükség van egy legalább a fény sebességével megegyező, ideálisan pedig a fénysebességnél is gyorsabb sebességre.
Mi tart vissza?
Itt a válasz egyszerű – csupán a fizika törvényei, és ezek alapvetőek.
Cselekvés törvénye
A lényeg az, hogy a következmény nem előzheti meg az okot. Soha senki nem figyelt meg olyat, hogy például először a kacsa esett le halálosan, majd a vadász lőtt. A C sebességet meghaladó sebességek esetén azonban az események sorrendje megfordul, az idő szalagja hátra tekeredik. Ezt könnyű megtapasztalni a következő egyszerű érvelésből.
Tegyük fel, hogy egy olyan űrhajón vagyunk, amely a fénysebességnél gyorsabban halad. Így fokozatosan utolérnénk a fényt, amelyet a forrás kibocsátott egyre korábbi időpontokban. Először utolérnénk a fotonokat, amelyek mondjuk tegnap, aztán a tegnapelőtt, majd egy héttel, egy hónappal, egy évvel ezelőtt és így tovább lettek kibocsátva. Ha a fény forrása egy tükör lenne, amely az életet tükrözi, akkor először a tegnapi eseményeket látnánk, aztán a tegnapelőtti eseményeket és így tovább. Láthatnánk például egy öregembert, aki fokozatosan fiatal felnőtté, majd fiatalban, kamaszban, gyermekben változik... Vagyis az idő visszafelé haladna, mi pedig a jelenből a múltba mozdulnánk. Az okok és következmények helyet cserélnének.
Albert korlátozásai
A kauzalitás problémáján kívül a természet még szigorúbb feltételeket szabott: nemcsak a fénysebességnél nagyobb sebességgel nem lehet haladni, hanem olyan sebességgel sem, amely egyenlő a fénysebességgel – ahhoz csak megközelíteni lehet. A relativitáselméletből következik, hogy ha növekszik a sebesség , három körülmény merül fel: növekszik az mozgatott objektum tömege, csökken a mérete a mozgás irányában és lassul az idő folyása azon az objektumon (a külső „nyugalomban levő” megfigyelő szempontjából). Szokásos sebességek esetén e változások elenyészőek, de a fénysebességhez közeledve egyre kifejezettebbé válnak, a határértékben – a fénysebességgel – pedig a tömeg végtelenül nagy lesz, az objektum teljesen elveszíti a méretét a mozgás irányában és idő azon megáll . Ezért egyetlen anyagi test sem tudja elérni a fénysebességet. Ilyen sebességgel csak maga a fény rendelkezik! (A „mindenhol jelenlévő” részecske – neutrínó is, amely, mint a foton, nem tud alacsonyabb sebességgel haladni, mint a C.)Általában a fent leírtakon kívül sok probléma van, például fénysebesség közeli sebességnél, amikor egy 1 kg-os objektum ütközik egy homokszemcsével, olyan mennyiségű energia szabadul fel, amely lehetővé teszi, hogy 10 ezer tonna acélt gőzzé alakítsanak egy másodperc alatt. Ha ezt összehasonlítjuk az űrhajó valós tömegével, akkor a robbanás ereje egyenlő vagy meghaladja a Napban zajló nukleáris folyamatok erejét.
A problémákon kívül, amelyek felett a fentieket említjük, sok más is van. Például, amikor egy 1 kg tömegű objektum ütközik egy homokszemcsével fénysebességnél, annyi energia szabadul fel, hogy 10 ezer tonna acél vívvá alakítható 1 másodperc alatt. Ha ezt összehasonlítjuk a valós űrhajó tömegével, akkor a detonáció ereje egyenlő vagy meghaladja a Napban zajló nukleáris folyamatok teljesítményét.
A bölcs nem megy a hegyre, hanem megkerüli, hiszen a törvények azért vannak, hogy megszegjük őket... csak viccelek, a törvényeket nem tudod megszegni, de a tudományos fantasztika (és a fél-tudományos) módokat kínál a mozgásra, amelyek lehetővé teszik, hogy kijátszuk a relativitás elveit.
Fizikai tér-időben való szuperfénysebességű mozgás módjai
Einstein-Rózena hidak
, amelyeket féreglyukaknak is neveznek, valószínűleg a legjobban ismert eszközök a csillagközi utazások során — és valószínűleg ténylegesen léteznek. Albert Einstein általános relativitáselmélete megjósolta a féreglyukak létezését, bár eddig nem sikerült őket észlelni.
Egyszerűen fogalmazva, az Einstein-Rózena híd egy alagút a térben, amelyet a téridő megnyújtása hoz létre. A jelentős tömegű objektumok, mint például a csillagok vagy fekete lyukak, eltorzítják az időt és a teret, ahogyan egy bowlinggolyó torzít egy trambulin felületet. Egy elegendően masszív objektum annyira meghajlítja a téridőt, hogy kapcsolatot teremt két, a szokásos állapotban távol eső pont között.
Képzelj el egy papírlapot és rajta két pontot. El kell jutnod az egyik pontból a másikba, és ha szigorúan a papír felületén haladsz, az »utazás« valamennyi időt fog igénybe venni. Ám ha a lapot úgy hajtod, hogy a pontok egybeessenek, és átszúrod egy ceruzával, akkor a ceruzát használva, mint alagút (vagy híd), jelentősen lerövidítheted a távolságot a pontok között.
A féreglyukba való bemenet gyakran alagútbejáratként jelenik meg, ami értelmes a név figyelembevételével. De ez téves elképzelés. Az 'Interstellar' című filmben ezt a pillanatot helyesen mutatják be — a háromdimenziós térbeli megfigyelők szempontjából a féreglyuknak egy gömbnek kellene kinéznie.
A féreglyukak vonzó módszerei a csillagközi utazások megvalósításának, mert nem igénylik, hogy túllépjük a fénysebességet. A fizika azt mondja, hogy semmi sem mozoghat gyorsabban a fény sebességénél. De a féreglyukakkal óriási csillagközi távolságokat lehet áthidalni, anélkül, hogy ezt a törvényt megszegnénk.
Warp meghajtó
A Warp, a jelenleg elérhető FTL technológia, amelynek megvalósulhat. A warp egyértelműen a legrealisztikusabb módszer a fénysebességet meghaladó mozgásra a tudomány által ismert formák közül. Bár jelenleg még csak papíron létezik, arról van szó, hogy .
A működési elv abból fakad, hogy megkerüljük a Speciális Relativitáselméletet, amely azt posztulálja, hogy semmi nem mozoghat gyorsabban a fénysebességnél az űrben. A "séta" abban rejlik, hogy ez az állítás nem vonatkozik magára az űrra, amely különböző hatások, például a gravitációs mező által összehúzódhat és kitágulhat. A warp hajtómű összenyomja a teret a hajó előtt, és kitágítja azt a hajó mögött, így a hajóval együtt előre mozgat egy buboréknyi normál teret.
A Star Trek univerzumban az ilyen hajtóművek a tudományos-fantasztikus standardokhoz képest meglehetősen szerény sebességet produkálnak – az Enterprise-ok utazásai egy galaxis szektorra korlátozódtak a Naprendszer közelében (~1500 fényév), évekig tartottak és számos fehér foltot, valamint felfedezetlen területet hagytak maguk után.
hiperűr
Nemrégiben részletes kísérleti nyertek a WMAP űrszondáról a kozmikus háttérsugárzás hőmérsékletének inhomogenitásaival kapcsolatban, amely a világegyetemünk tanulmányozásának egyik fő megfigyelési objektuma. Ezeknek az adatoknak az elemzése során jelentős anomáliát találtak a háttérsugárzás fluktuációinak alacsony harmonikák szerinti szögeloszlásában. Ennek a jelenségnek az egyik magyarázata az a teória, amely azt állítja, hogy a világegyetemünk topológiája eltér a háromdimenziós síktól vagy gömbtől. Ha a világegyetemünket dodekaéder formájában tekintjük, a teoretikus számítások közel kerülnek a kísérleti adatokhoz.
A komplex, topológiailag nehezen leírható háromdimenziós univerzumnak csak kockák, párhuzamos prizma formák és hatszögletű prizma alapú építményekből lehet alapja. Görbült tér esetén egy szélesebb figuraosztály rendelkezik ilyen tulajdonságokkal. A WMAP kísérlet által kapott szögspektrumok a legjobban egy dodekaéder formájú univerzummal egyeznek meg. Mihail Prokhorov, a fizikai és matematikai tudományok doktora, a Sternberg Állami Csillagvizsgáló Relativisztikus Asztrofizikai Osztályának vezető tudományos munkatársa.
Így a hyperterek létezésére utaló elméletek, amelyek magukban foglalják a mi korlátozott univerziumunkat, a relict sugárzással kapcsolatos gyakorlati adatokra építenek. Azonban, ha a hyperterek valóban léteznek, ahhoz, hogy ebben a térben mozogjunk, szükségünk van valamilyen speciális meghajtóra.
Képzelje el, hogy egy völgy előtt áll, és a célja a völgyen túl van. Mivel csak lapos felületen (két dimenzióban) tud mozogni, vagy meg kell kerülnie az akadályt, vagy le kell sétálnia a völgybe, át kell kelnie rajta, majd fel kell másznia. Ha azonban van egy repülőgépe, amely háromdimenziós térben tud mozogni, akkor közvetlenül eljuthat a céljához.
A hyperterek lényegében más metrikával rendelkeznek, mint a hagyományos háromdimenziós tér, és a mozgásuk hasonlít egy féregjáratra, csak a folyosók nem csak egy, hanem több pontot is összeköthetnek, amelyek a hagyományos háromdimenziós térbe vezetnek. Ráadásul a hyperterekben való mozgás vizuálisan eltér a féregjáratokban való mozgástól (a közkeletű illusztrációkkal ellentétben), mivel az univerzumnak a háromdimenziós szerkezete „körülöleli” az utazót a hyperterek útján. Gondolom, ha ez lehetséges, akkor a látvány valóban lenyűgöző lenne — a látható csillagok, ködök vagy egész galaktikus klaszterek lassan elfolyva és kihúzódva, megváltoztatva a színpalettát a kozmológiai vöröseltolódás során (?).
A hiperűr utazás ötletét, véleményem szerint, sikeresen megfilmesítették a 1997-es "Kapcsolat" című filmben (Carl Sagan regénye alapján, amely elnyerte a Hugo-díjat, második helyen áll a NASA által legmegbízhatóbb tudományos-fantasztikus filmek listáján). A filmben a földönkívüli civilizációtól érkezett jel alapján készült telepítés olyan manipulációkat végzett exotikus energiákkal, amelyek eredményeként egy kabin átjuht a tér fókuszában. Úgy tűnik, hogy a kabin belemerült a hiperűrbe, egy már létező "alagútba". Kiderült, hogy ezek az alagutak mindenhol ott vannak a galaxisban, és mindet egy sokkal régebbi civilizáció hozta létre. Ezt a filmben a hősnő által megfogott jel küldöttjének szavait idézve mondom. Ennyi, fiúk. Személy szerint nekem ez a film az élen áll. De ahogy a gyakorlat mutatja - nem mindenkinek tetszik.
Nem anyagi teleportálás
Tudjuk, hogy a teleportálás legelterjedtebb magyarázata az, hogy az anyagi objektum azonnali áthelyezése történik tetszőleges távolságra a térben.
Ebben a kontextusban használhatunk féreglyukat is, de arról már beszéltünk, ezért egy alapvetően más útról fogunk beszélni.
A minket érdeklő teleportálás során az anyagról szóló információt, egészen a kvantumkép állapotáig.
A folyamat körülbelül a következőképpen alakul: A testét egy A ponton elhelyezett telepítésbe helyezik, amely szkennel téged egészen az szubatomi részecskékig és azok kvantumállapotáig, majd digitalizálja a másolatodat. Ezt követően a kvantumállapotot egy egységes áramlásban továbbítják a standard kommunikációs csatornákon. De itt van egy probléma – a fénysebességnél gyorsabb adatok átvitelének tilalma, a speciális relativitás elve szerint, másfelől azonban, ha a tudomány bizonyítja hipotetikus részecskék létezését, amelyek negatív vagy imaginárius nyugalmi tömeggel rendelkeznek, mint például a tachion, akkor az objektumról szóló információt fénysebességnél gyorsabban is lehetne továbbítani. Talán még gravitációs hullámok segítségével is (?). Ezt követően a B ponton az embert kvantum szinten rekonstruálják, és voilà – már a célállomásán van. Az "lélekkel" kapcsolatos érvek, amelyek a telepítés A-n való megsemmisítéséről szólnak, nem érdekelnek, mivel ateista vagyok és ezt nem veszem figyelembe (bocs).
Ez a módszer jó abban, hogy a kvantum teleportáláshoz nincs szükség téridő görbítésére, és hatalmas mennyiségű energia felhasználására. A probléma természetesen a berendezés kezdeti szállítása, amely reprodukálja az objektumot a B pontban. De ezt hosszabb módszerekkel is el lehet juttatni, amelyek nem korlátozódnak egy vagy több emberi életre.
Tömeg nullázása
A Mass Effect univerzumban minden űrhajó valamilyen formában használja a Null Elem nevű anyagot, amely generálja a Tömeg Hatást, csökkentve a körülötte lévő objektumok tömegét, vagy növelve azt. Ezzel sikerül manipulálni a Relativitáselméletet, és meghaladni a fénysebességet.
A bolygók és közeli csillagok közötti normális utazásokat FTL hajtóművek végzik, amelyek csak a hajó tömegének csökkentésére képesek. A csillagközi utazásokhoz távoli távolságokkal Mass Relay-eket használnak – hatalmas állomásokat, amelyek sűrű magok köré épülnek, amelyekből a nulla elem áll. A Relay-ek általában egy vagy több másik Relay-re vannak kötve, és képesek létrehozni egy folyosót, amelyen a tömeg gyakorlatilag eltűnik, szinte azonnal átültetve a hajót ezer fényévre.
Zárt, időszerű görbék
Az utolsó, vizsgált fénysebességen túli mozgásforma elsőre a legkevésbé tudományosan hangzik.
55 éven át a ‘Doctor Who’ sorozat a Doktor és emberi társainak időben és térben folytatott kalandjairól mesélt. Milyen közlekedési eszközöket használtak? A nagy kék fülke, ismert mint TARDIS (angolul TARDIS - Time and Relative Dimension in Space), amely bárhová és bármikor el tudja vinni őket, ahová csak akarnak.
A régmúlt idők ‚Idő Urai’ által épített (vagy inkább tenyésztett) TARDIS-ok varázslatosabbak, mint a Mass Effect technológia. Ahogy a Doctor maga magyarázta, közlekedési eszköze egy ‚kóbor, bolyhos időtlen szerkezet’. Úgy tűnik, hogy a TARDIS használatakor van valamilyen késleltetés — közelebb áll a hipermotorhoz, mint a teleportálóhoz. De lényegében a TARDIS itt eltűnik, átrepül a „téridő viharán”, és ott jelenik meg. Ez az, amit igazán tudnod kell.
Vagy nem? Kiderült, hogy a TARDIS-nak még több elméleti alapja van, mint a hiperűrnek.
2013-ban Benjamin K. Tippett és David Tsang publikáltak egy dokumentumot, amely a valódi időgép létrehozásának elméleti alapjait javasolta, azaz egy módját az időnkbe való visszautazásnak. A cikk címe: „Átjárható Akrónális Retrográd Tartományok az Időben” (nézd meg a rövidítést).
Tippett és Tsang egy időutazót írnak le, aki egy tér-idő buborékban tartózkodik, amely belép egy (lényegében ugyanolyan, mint az Einstein-Rosen híd). E görbén belül az utazó bárhova eljuthat a saját idővonalán, míg a buborékon belül az idő normális sebességgel folyik.
Két fizikus még azt is javasolta, hogy az időképes görbéket el lehet választani és össze lehet kapcsolni, lehetőséget adva arra, hogy ne csak a saját idővonaladon, hanem bárhol az időben és térben utazz.
Nos, ez minden, amit fel tudtam ajánlani.
Biztos vagyok benne, hogy valamit kihagytam, vagy talán túlzásba vittem a fantasy területére. Várom a véleményeiteket kommentben.
Forrás: habr.com
