Človeka vždy poháňa túžba po neznámom, dokonca má špeciálny neuromediátor – dopamín, ktorý je chemickým motivátorom na získavanie informácií. Mozgu neustále potrebuje prúd nových dát, a aj keď tieto údaje nie sú potrebné na prežitie, tak sa to jednoducho stalo, že mechanizmus existuje a je hriech ho nevyužiť.
V nasledujúcom článku by som chcel zosumarizovať vedecko-fiktívne spôsoby pohybu k vzdialeným hviezdam a galaxiám, ktoré sú aktuálne dostupné v rámci vedeckých teórií a hypotéz.
Pred tvárou vesmíru sa väčšina ľudských záležitostí zdá nepatrných, ba dokonca bezvýznamných. Carl Sagan, 1980.
Každý človek aspoň raz v živote zdvihol hlavu nahor, teplým letným večerom a pozoroval hviezdy. Hĺbka vesmíru priťahuje a vyvoláva úctu, niekoho, opäť, len na chvíľu, iného na celý život.
Čo tam vlastne je? Je tam život? A aké zázraky môžu byť na tých bezpočtoch svetoch?
Samozrejme, jediným spôsobom, ako sa tam dostať a zistiť, je presunúť sa cez priestor-čas k týmto vzdialeným hviezdam, planétam, hmlovinám a dokonca – GALÁXII.
Ale bohužiaľ a ach – čas nie je na to. Jediná vec, kam naše technológie pohybu dosiahli, je len kúsok za hranice slnečnej sústavy, a to vďaka automatickým sondám projektu "Voyager", z ktorých bola vypustená v roku 1977!
Ale aby sme sa naozaj mohli baviť o iných svetoch, potrebujeme rýchlosť minimálne rovnakú ako rýchlosť svetla a ideálne – nadsvetelnú.
Čo bráni?
Tu je to jednoduché – sú to len zákony fyziky, pričom fundamentálne.
Zákon kauzality
Podstatou je, že následok nemôže predbehnúť príčinu. Nikto nikdy nepozoroval, že by sa napríklad najprv mŕtva kačka zrútila a potom by poľovník vystrelil. Pri rýchlostiach, ktoré presahujú C, sa sekvencia udalostí stáva opačnou, pásmo času sa odvíja späť. To sa dá ľahko overiť z nasledujúceho jednoduchého uvažovania.
Predpokladajme, že sme na nejakom vesmírnom lodi, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo. Potom by sme pomaly dobiehali svetlo emitované zdrojom v čoraz skorších časových momentoch. Najprv by sme dobehli fotóny emitované, povedzme, včera, potom - emitované predvčerom, potom - pred týždňom, mesiacom, rokom a tak ďalej. Keby bol zdroj svetla zrkadlom, ktoré odráža život, najprv by sme videli udalosti včerajšieho dňa, potom predvčerajšie a tak ďalej. Mohli by sme vidieť, povedzme, starca, ktorý sa postupne mení na stredného veku človeka, potom na mladého, na tínedžera, na dieťa... To znamená, že čas by sa otočil späť, pohybovali by sme sa z prítomnosti do minulosti. Príčiny a následky by sa tým pádom obrátili.
Obmedzenia starého Alberta
Okrem problému príčinnosti príroda stanovila ešte prísnejšie podmienky: nedosiahiteľný je pohyb nielen nadsvetelnou rýchlosťou, ale aj rýchlosťou, ktorá sa rovná rýchlosti svetla - k nej sa dá iba približovať. Z teórie relativity vyplýva, že pri zvyšovaní rýchlosti pohybujúceho sa objektu nastávajú tri okolnosti: zv aumentando: hmotnosť pohybujúceho sa objektu sa zvyšuje, jeho veľkosť v smere pohybu sa zmenšuje a plynutie času na tomto objekte (z pohľadu vonkajšieho 'stacionárneho' pozorovateľa) sa spomaľuje. Pri bežných rýchlostiach sú tieto zmeny zanedbateľné, ale s priblížením k rýchlosti svetla sa stávajú čoraz výraznejšími, a v limite - pri rýchlosti rovnajúcej sa C - hmotnosť sa stáva nekonečne veľkou, objekt úplne stráca veľkosť v smere pohybu a čas na ňom sa zastavuje.Preto žiadne hmotné telo nemôže dosiahnuť rýchlosť svetla. Taká rýchlosť patrí len samotnému svetlu! (A tiež 'všepenetrávajúcej' častici - neutrínu, ktorá, podobne ako fotón, nemôže pohybovať sa rýchlosťou nižšou ako C.
Všeobecne, okrem toho, čo je opísané vyššie, je mnoho problémov, napríklad, pri rýchlosti blízkej svetlu, pri zrážke objektu s hmotnosťou 1 kg s zrnkom piesku sa uvoľní také množstvo energie, ktoré umožňuje premeniť 10 tisíc ton ocele na paru za 1 sekundu. Ak to porovnáme s reálnou hmotnosťou hviezdneho lode, sila výbuchu bude rovná alebo presahovať silu jadrových procesov prebiehajúcich na Slnku.
Múdry necestuje do hory, múdry obíde horu, veď zákony sú, aby sa porušovali... Žartujem, zákony nemôžete porušiť, ale vedecká fantastika (a príbuzné oblasti) nám ponúkajú spôsoby, ako sa presúvať a obchádzať princípy SRT.
Spôsoby nadsvetelných presunov v priestore-čase
Einstein-Rosenove mosty
, známe tiež ako červotočiny alebo králičie diery, sú pravdepodobne najznámejšími prostriedkami na intergalaktické cesty — a pravdepodobne aj skutočne existujú. Všeobecná teória relativity Alberta Einsteina predpovedala existenciu červotočín, hoci ich zatiaľ nebolo možné objaviť.
Ak to povieme jednoduchým jazykom, most Einstein-Rosen je tunel v priestore, vytvorený deformáciou priestoru-času. Hmotné objekty, ako sú hviezdy alebo čierne diery, ohýbajú čas a priestor, ako by guľa na bowlingovom dráhe ohýbala trampolínu. Dosť hmotný objekt môže ohnúť priestor-čas tak, že vytvorí spojenie medzi dvoma, dostatočne vzdialenými bodmi v normálnom stave.
Predstavte si kus papiera a dva body na ňom. Musíte sa dostať z jedného bodu do druhého, a ak sa budete pohybovať striktne po povrchu papiera, táto "cesta" zabere nejaký čas. Avšak, ak papiere preložíte tak, aby sa body zhodovali, a preniknete do neho ceruzkou, využijúc ceruzku ako tunel (alebo most), významne skrátiť vzdialenosť medzi bodmi.
Vstup do červotočiny sa často predstavuje ako vstup do tunelu, čo má zmysel vzhľadom k názvu. Ale to je mylné predstavenie. Vo filme „Interstellar“ je tento moment zobrazený správne — z pohľadu pozorovateľa v trojrozmernom priestore by červotočina mala vyzerať ako guľa.
Červotočiny sú lákavým spôsobom, ako uskutočňovať medzi-hviezdne presuny, pretože nevyžadujú, aby ste prekročili rýchlosť svetla. Fyzika nám hovorí, že nič nemôže cestovať rýchlejšie než svetlo. No s červotočinami môžete prekonávať obrovské medzi-hviezdne vzdialenosti bez porušenia tohto zákona.
Warp motor
Warp, technológia FTL, ktorá v súčasnosti má byť zrealizovaný. Warp môžeme bez obáv nazvať najrealistickejším spôsobom pohybu nad rýchlosť svetla zo všetkých známych. Nech zatiaľ zostáva iba vo forme vzorcov na papieri. Hovorí sa o .
Princíp činnosti vyplýva z obchádzania Špeciálnej teórie relativity, postuluje, že nič v priestore sa nemôže pohybovať rýchlejšie ako svetlo. "Cestička" spočíva v tom, že tento postulát sa nevzťahuje na samotný priestor, ktorý môže byť zmrštený a roztiahnutý rôznymi vplyvmi, ako napríklad gravitačné pole. Warp motor zmršťuje priestor pred loďou a rozširuje ho za loďou, pričom posúva bublinu normálneho priestoru spolu s loďou dopredu.
Vo vesmíre Star Trek sa také motory rozvíjajú na pomerne skromné rýchlosti podľa štandardov vedeckej fantastiky - putovania Enterprise boli obmedzené na jeden sektor galaxie v blízkosti Slnečnej sústavy (~1500 svetelných rokov), trvali roky a zanechali množstvo bielych miest a nepreskúmaných oblastí.
hyperpriestor
Prednedávnom sa objavili podrobné experimentálne dáta z kozmického aparátu WMAP o nehomogenitách teploty reliktného žiarenia, ktoré je jedným z hlavných predmetov pozorovania pri štúdiu našej univerza. Pri analýze týchto údajov bola objavená veľká anomália uhlového rozdelenia fluktuácií reliktného žiarenia na nízkych harmonikách. Jedným z vysvetlení tohto javu bola teória, že topológia našich vesmíru sa líši od trojrozmernej plochy alebo gule. Pri zvažovaní topológie našej vesmíru vo forme dodekaétra sa teoretické výpočty blížia k experimentálnym údajom.
„Ploské topologicky zložitú trojrozmernú Vesmírnu štruktúru je možné postaviť iba na základe kociek, hranolov a šesťuholníkových priziem. V prípade zakriveného priestoru má takými vlastnosťami širšiu triedu foriem. Pri tom najlepšie získané v experimente WMAP uhlové spektrá sú v súlade s modelom Vesmíru, ktorý má tvar dodekaétra.“ Michail Prochorov, doktor fyzikálnych a matematických vied, popredný vedecký pracovník oddelenia relativistickej astrofyziky Štátneho astronómického inštitútu menom Šternberg.
Tým pádom je existencia hypersvetu Vesmíru, v ktorom sa nachádza náš obmedzený vesmír, indikovaná teóriami, založenými na praktických údajoch o reliktovom žiarení. Avšak aj keď hypersvet existuje, na to, aby ste sa mohli pohybovať v tomto priestore, potrebujete nejaký špeciálny motor.
Predstavte si, že pred vami je dolina a potrebujete sa dostať na bod za dolinou. Keďže sa môžete pohybovať iba po ploche (v 2-dimenzionálnom priestore), budete musieť buď obísť prekážku, alebo zostúpiť do doliny, prejsť ňou a potom vystúpiť. Ale ak máte k dispozícii lietadlo, ktoré môže lietať v 3-dimenzionálnom priestore, dostanete sa tam, kam potrebujete, priamkou.
V podstate má hypersvet odlišnú metriku od bežného 3-dimenzionálneho priestoru a pohyb v ňom sa podobá pohybu v červenej dierke, len tunely môžu spájať nie jednu, ale viacero bodov, pričom vyúsťujú do bežného 3-dimenzionálneho priestoru. Viac než toho, samotné pohybovanie sa v hypersvete bude vizuálne odlišné od pohybu v červenej diere (na rozdiel od bežne rozšírených ilustrácií), pretože trojrozmerná štruktúra vesmíru bude „obalovať“ cestujúceho vnútri hyperspaceovej cesty. Myslím, že ak je to možné, tak zážitok je skutočne ohromujúci — viditeľné hviezdy, hmloviny alebo celé galaktické klastre — sa pomaly rozliehajú a natiahnu, meniac farby v priebehu posunu do kozmosovej červenej zóny (?)
Myslím, že ideu hyperpriestorového presunu úspešne zaranžovali vo filme „Kontakt“ z roku 1997 (podľa románu Carla Sagana, film získal ocenenie Hugo a 2. miesto v zozname najpresnejších sci-fi filmov podľa NASA). V ňom zariadenie, ktorého výkresy boli prijaté signálom od mimozemskej civilizácie, ktorú zachytila hrdinka filmu, vytváralo manipulácie s exotickou energiou a následne "prehadzovalo" kabínu s človekom cez vnútorné priestory sféry. Zjavne, kabína klesala do hyperpriestoru, do už vytvoreného "tuneľa". Ukázalo sa, že týchto tunelov je po celej galaxii nespočetné množstvo a všetky ich vytvorila oveľa staršia civilizácia. No, to sú slová zástupcu rasy, ktorej signál zachytila hrdinka filmu. Také sú veci, priatelia. Osobne mám tento film v top výbere. Ale ako ukazuje prax, nie každému sa páči.
Nehmotné teleportovanie
Vieme, že najrozšírenejšie vysvetlenie teleportácie je okamžité presunutie hmotného objektu v priestore na ľubovoľnú vzdialenosť.
V tomto kontexte je možné použiť aj červiu dieru, ale o tom sme už hovorili, takže sa zamerajme na zásadne odlišnú cestu.
Zaujíma nás teleportovanie informácie o látke, až po kvantový snímok, stavu.
Proces vyzerá približne takto: Vaše telo umiestnia do zariadenia na bode A, ktoré Vás skenuje až po subatomové častice a ich kvantový stav, a potom digitalizuje Vašu kópiu. Následne sa kvantový stav prenáša jedným prúdom cez štandardné komunikačné kanály. Ale tu je problém – je to zákaz nadsvetlového prenosu dát, podľa SRT, na druhej strane, ak vedecké dôkazy preukážu existenciu hypotetických častíc so zápornou alebo imaginárnou pokojovou hmotnosťou, ako sú tachyony, informáciu o objekte by bolo možné preniesť nadsvetlovou rýchlosťou. Možno dokonca aj za pomoci gravitačných vĺn (?). Po tomto, na bode B sa človek rekonštruuje na kvantovej úrovni a voilà – už je na mieste určenia. Úvahy o "duši", zničenej v zariadení A, vynechávam, pretože som ateista a nezohľadňujem to (prepáčte).
Tento spôsob je dobrý tým, že na kvantovú teleportáciu materiálneho objektu nie je potrebné používať zakrivenie času a priestoru a vynakladať obrovské množstvo energie. Problém je samozrejme v počiatočnej dodávke samotnej inštalácie, ktorá bude reprodukovať objekt na mieste B. Ale je možné ju dodať aj dlhšími spôsobmi, ktoré nie sú obmedzené jednou alebo viacerými ľudskými životmi.
Resetovanie hmotnosti
Všetky kozmické lode vo vesmíre Mass Effect nejako používajú Nulový prvok, ktorý generuje označený Efekt hmotnosti, buď znižovaním hmotnosti objektov okolo neho, alebo jej zvyšovaním. Týmto spôsobom sa podarí pootočiť Teóriou relativity a prekonať rýchlosť svetla.
Bežné cesty medzi planétami a blízko položenými hviezdami sa uskutočňujú pomocou FTL motorov, schopných len znížiť hmotnosť lode. Na medzi-hviezdne lety na dlhé vzdialenosti sa používajú Hmotové relé — obrovské stanice postavené okolo hustých jadier pozostávajúcich z nulového prvku. Relé sú obvykle prepojené s jedným alebo viacerými inými relé a sú schopné vytvárať koridor, v ktorom hmotnosť fakticky zmizne, prakticky okamžite presúvajúc loď na tisícky svetelných rokov.
Uzavreté časovo podobné krivky
Posledná forma nadsvetlového pohybu, ktorú preskúmame, sa na prvý pohľad zdá najmenej vedecká.
Počas 55 rokov seriál 'Doctor Who' rozprával o dobrodružstvách vo vzdušnom a časovom priestore Doktora a jeho/jej ľudských spoločníkov. Akými prostriedkami sa pohybovali? Veľká modrá búdka známa ako TARDIS (angl. TARDIS — Time and Relative Dimension in Space), ktorá ich môže preniesť na akékoľvek miesto a do akéhokoľvek času, ktorý si len prajú.
TARDIS-y, postavené (alebo skôr vypestované) prastará rasou 'Páni času', sú magickejšie ako technológia 'Mass Effect'. Ako sám Doktor vysvetlil, jeho dopravný prostriedok je 'pobabraná časová šmatka'. Zdá sa, že pri pohybe v TARDIS-e je určitá latencia — teda je bližšie k hypermotoru než k teleportéru. Ale v podstate TARDIS zmizne tu, preletí cez 'časový vír' a objaví sa tam. To je všetko, čo potrebujete vedieť.
Alebo nie? Ukazuje sa, že TARDIS má dokonca viac teoretického základu ako hyperpriestor.
V roku 2013 fyzici Benjamin K. Tippett a David Tsang publikovali dokument navrhujúci teoretické základy pre vytvorenie skutočných strojov času, teda spôsobu, ako cestovať do vlastnej minulosti. Článok sa volal „Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime“ (pozrite si skratku).
Tippett a Tsang opisujú cestovateľa v čase nachádzajúceho sa v bubline priestoru- času, ktorý vstupuje do (v podstate rovnaká ako most Einstein-Rosen). V rámci tejto krivky môže cestovateľ ísť kdekoľvek na svojej vlastnej časovej osi, zatiaľ čo vnútri bubliny čas plynie akoby normálne.
Dvaja fyzici dokonca predpokladali, že časové krivky môžu byť rozdelené a spojené, čím sa otvára možnosť cestovať nie len po vlastnej časovej osi, ale aj kdekoľvek v čase a priestore.
Takže to je asi všetko, čo som vám mohol ponúknuť.
Určite som niečo premeškal alebo dokonca prehnal do oblasti fantasy. Takže čakám na vaše názory v komentároch.
Zdroj: habr.com
