Rychlejší než lehké cestování: je warp pohon opravdu možný?

ve vesmíru Star Treku se lidstvo vydává do galaxie dne 5. Dubna 2063 s vůbec první cestou na lodi schopné rychlejšího než lehkého cestování. Nově vynalezený „warp pohon“ nejen umožňuje lidem prozkoumat vesmír, ale přitahuje pozornost vulkánů a přináší náš první kontakt s cizím druhem.,

už je To 54 let, co jsme byli poprvé představen na Enterprise, a mnoho Star Trek je futuristické technologie již byly vynalezeny, od kapesní komunikátory na univerzální překladatelů. Warp pohon je další zřejmou volbou: Voyager 1, který cestoval nejdále od země jakékoliv kosmické lodi, trvalo téměř 35 let opustit sluneční soustavu. Není to zrovna užitečné pro mezihvězdné cestování.

naštěstí pro lidstvo na tom pracují teoretičtí fyzici., V Květnu roku 2020, NASA vědec Harold „Sonny“ Bílá vydala interní studie proveditelnosti diskutovat o technologie z hlediska včasného plánování mise‘.,

Přečtěte si více o vědě Star Trek:

• ‚Star Trek replikátor‘ používá světlo k vytvoření 3D objektů v minutách
• Star Trek-inspiroval letoun poháněný ‚iontový vítr‘ trvá let
• Pět věcí ze Star Treku, který splnil

první vědecké teorie warpového pohonu vznikla v roce 1994, když teoretický fyzik Miguel Alcubierreho používá Einsteinova teorie Obecné Relativity, aby vytvořila rámec, který by umožnil rychlejší než světlo cestovat v mezích zákonů fyziky., Klíčem, který to umožňuje, je to, že technicky loď sama nejezdí rychleji než světlo.

„Co je warp pohon dělá, je v podstatě říká, že neexistuje žádný fyzikální zákon, který říká, že časoprostor sám nemůže jet rychleji, než je rychlost světla,“ říká Dr. Erin Macdonald, astrofyzik a vědy konzultant pro Star Trek.

„a tak koncept warp pohonu říká: Dobře, pojďme si vzít naši loď, postavme kolem ní bublinu časoprostoru a pak nás to pohání rychleji než rychlost světla,“ říká., Je to podobné myšlence závodního vozu jedoucího na palubě vlaku: někdo stojící u kolejí by viděl, jak auto jede mnohem rychleji než jeho nejvyšší rychlost.

podle obecné Relativity je vesmír plochý list časoprostoru, který je deformován jakýmkoli objektem s hmotností. „Myslíme na bowlingovou kouli na trampolíně a bowlingová koule ponoří trampolínu dolů, „říká Macdonald,“ a to je to, co hmota dělá časoprostoru.“Toto zkreslení časoprostoru je to, co zažíváme jako gravitace.,

• Přihlásit se do Vědecké Zaměření Podcast na tyto služby: Acast, iTunes, Šičky, RSS, Zataženo

Alcubierreho jednotka používá stejný koncept. „Bublina“ obklopující loď je oblast časoprostoru, která je stlačena před lodí a rozšířena za ní. Stejně jako u gravitace můžete toto zkreslení vytvořit pomocí velkého množství hmoty. Alternativně, díky Einsteinovy E = mc2 (energie se rovná hmotnosti krát rychlost světla na druhou), můžete stejně použít obrovské množství energie.,

uvnitř bubliny je časoprostor zcela plochý, což znamená, že vesmírní cestující si nevšimnou žádných podivných relativistických efektů. Výsledkem je, že bublina časoprostoru se vrhá po celém vesmíru, přičemž cestující sedí pohodlně uvnitř své lodi, Tachometr stále čte stejné číslo.

bohužel je vytvoření warp pohonu ještě těžší, než to zní. „Musíte mít velmi, velmi velké množství energie,“ říká José Natário, docent matematiky na Institutu Superior Técnico na univerzitě v Lisabonu.,

“ Chcete-li mít deformaci, kterou potřebujete k tomu, aby tato věc fungovala, potřebujete mnohem, mnohem více energie než Slunce nebo galaxie, “ říká. „Ale také je to negativní energie.“

Přečtěte si více od Erin Macdonald:

• Star Trek Picard premiéra: řešení logických děr, supernov a naše Slunce je osud
• věda Picard s Dr. Erin Macdonald

Negativní energie není něco, co můžeme v současné době vytvořit – rozhodně ne v množství, které je potřebné k napájení warp pohon. Jak může být energie vůbec negativní?,

jedním ze způsobů, jak o tom přemýšlet, je zvážit částice se zápornou hmotností. Tyto částice by reagovaly na gravitaci přesně opačným způsobem na částice pozitivní hmoty. Místo toho, aby byli přitahováni k planetě nebo hvězdě,byli by vyhozeni.

„kdybychom měli nějakou složku, jako je ta, kde jsme měli negativní hmotnost, cokoli udržuje tuto hmotu pohromadě, by byla ta negativní energie,“ říká Macdonald.

to není problém, který zmizí s rafinací myšlenky, buď: Natário matematicky dokázal, že jakákoli forma warp pohonu bude vyžadovat negativní energii.,

Joseph Agnew je postgraduální student na University of Alabama v Huntsville, jejichž bakalářské práce na warp pohon byl publikován v AIAA journal. Myslí si, že další výzkum základů fyziky je cestou vpřed pro warp pohon.

„Další experimentální studie přirozeně se vyskytující gravitační vlny a možná studie se snaží vytvářet umělé gravitační vlny by opravdu pokrok v chápání gravitace, a proto časoprostoru a všech připojených vědy,“ Agnew říká.,

Natário věří, že je ještě větší problém s pojmem Alcubierreho disku. Představte si nadzvukové letadlo, které cestuje rychleji než rychlost zvuku. Neslyšíte letadlo, dokud už nezmizelo, protože zvukové vlny nemohou držet krok. Warp pohon zažívá stejný efekt se světelnými vlnami, což znamená, že neexistuje žádný způsob, jak poslat zprávu před vámi.,

„říkám tomu“ potřebujete jeden, abyste udělali jeden „problém,“ říká Natário. Jak vytvoříte pokřivenou geometrii časoprostoru kolem vaší lodi? Nejprve byste museli vyslat signál před vámi, abyste „řekli“ časoprostoru na warp, říká Natário. „Chcete-li, aby to šlo rychleji než světlo, potřebujete něco, co by začalo rychleji než světlo, abyste mohli komunikovat mimo horizont.“

Tyto dva problémy – v kombinaci s mírným problém, že cestující by být bombardováni s neuvěřitelně high-energie záření – pád warp pohon, Nátario věří., „Pointa je podle mého názoru naprosto nemožná,“ říká.

Přečtěte si více z Reality Check:

• proč tolik lidí hraje na Animal Crossing?
• mírové protesty: jsou nenásilné demonstrace účinným způsobem, jak dosáhnout změny?

Agnew je optimističtější. „Mnoho z těchto teoretických konceptů kosmické dopravy se značně spoléhá na důkladné pochopení gravitace a časoprostoru, což v současné době není,“ říká.

“ zatím nevidím žádný způsob, jak můžeme s absolutní jistotou říci, že se to ‚nikdy nestane za milion let‘., Pokud máte pochybnosti, historie diktuje, že je lepší chybovat na straně opatrného, vědeckého optimismu.“

Macdonald také doufá. „Jsem s tím věčným optimistou, protože se chci připojit k Hvězdné flotile,“ říká. „Způsob, jakým o tom přemýšlím, je to, jako bychom nikdy nevěděli, co se stane s těmito podivnými, exotickými, zábavnými myšlenkovými experimenty.

“ souhlasím v této fázi, právě teď je to zábavný myšlenkový experiment. Ale to nevylučuje nějaký masivní objev, který se může stát, že nemůžeme předvídat.,“