w uniwersum Star Trek, ludzkość wyrusza w galaktykę 5 kwietnia 2063 roku z pierwszą w historii podróżą statkiem zdolnym do szybszej niż światło podróży. Nowo wynaleziony „napęd warp” nie tylko pozwala ludziom odkrywać kosmos, ale przyciąga uwagę Wolkanów i powoduje nasz pierwszy kontakt z obcym gatunkiem.,
minęło 54 lata, odkąd zostaliśmy po raz pierwszy przedstawieni przedsiębiorstwu i od tego czasu wynaleziono wiele futurystycznych technologii Star Treka, od przenośnych komunikatorów po uniwersalne Tłumacze. Napęd Warp jest kolejnym oczywistym wyborem: Voyager 1, który przebył najdalej od Ziemi spośród wszystkich statków kosmicznych, potrzebował prawie 35 lat, aby opuścić Układ Słoneczny. Niezbyt przydatny do podróży międzygwiezdnych.
, W maju 2020 roku naukowiec NASA Harold „Sonny” White opublikował wewnętrzny raport wykonalności omawiający technologię z punktu widzenia „wczesnego planowania misji”.,
Przeczytaj więcej o nauce Star Treka:
- ’replikator Star Treka' wykorzystuje światło do tworzenia obiektów 3D w ciągu kilku minut
- inspirowany Star Trekiem samolot napędzany jonowym wiatrem odlatuje
- pięć rzeczy ze Star Treka, które się spełniły
pierwsza naukowa teoria napędu warp powstała w 1994 roku, kiedy fizyk teoretyczny Miguel Alcubierre użył ogólnej teorii względności Einsteina, aby opracować ramy, które umożliwiłyby szybsze niż światło podróżowanie w granicach praw fizyki., Kluczem, który sprawia, że jest to możliwe, jest to, że technicznie, statek nie podróżuje szybciej niż światło.
„to, co robi napęd warp, to w zasadzie stwierdzenie, że nie ma prawa fizyki, które mówi, że czasoprzestrzeń nie może jechać szybciej niż prędkość światła”, mówi Dr Erin Macdonald, astrofizyk i konsultant naukowy w Star Trek.
„i tak koncepcja napędu warp polega na tym, że weźmy nasz statek, zbudujmy wokół niego bańkę czasoprzestrzeni, a wtedy będziemy mieli ten napęd szybciej niż prędkość światła”-mówi., Jest to podobne do idei samochodu wyścigowego jadącego pociągiem: ktoś stojący przy torach zobaczyłby samochód jadący znacznie szybciej niż jego maksymalna prędkość.
według ogólnej teorii względności Wszechświat jest płaską warstwą czasoprzestrzeni, która jest wypaczona przez dowolny obiekt o masie. „Myślimy o kuli do kręgli na trampolinie i że kula do kręgli zanurza trampolinę w dół,” mówi Macdonald, ” i to jest to, co masa robi czasoprzestrzeni.”To zniekształcenie czasoprzestrzeni jest tym, czego doświadczamy jako grawitacji.,
- Subskrybuj Podcast Science Focus na serwisach: Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast
Napęd Alcubierre wykorzystuje tę samą koncepcję. „Bańka” otaczająca statek to obszar czasoprzestrzeni, który jest ściskany przed statkiem i rozszerzany za nim. Podobnie jak w przypadku grawitacji, można by wytworzyć to zniekształcenie przy użyciu dużej masy. Alternatywnie, dzięki E = mc2 Einsteina (energia jest równa masie, razy prędkość światła do kwadratu), można równie dobrze wykorzystać ogromną ilość energii.,
wewnątrz bańki czasoprzestrzeń jest całkowicie płaska, co oznacza, że podróżni kosmiczni nie zauważą żadnych dziwnych, relatywistycznych efektów. W rezultacie bańka czasoprzestrzeni jest wyrzucana przez wszechświat, a podróżni siedzą wygodnie w swoim statku, a prędkościomierz wciąż odczytuje tę samą liczbę.
Niestety, w rzeczywistości tworzenie napędu warp jest jeszcze trudniejsze niż się wydaje. „Trzeba mieć bardzo, bardzo dużą ilość energii”, mówi José Natário, profesor nadzwyczajny matematyki w Instituto Superior Técnico na Uniwersytecie Lizbońskim.,
„aby mieć deformację, której potrzebujesz, aby tego rodzaju rzeczy działały, potrzebujesz znacznie, znacznie więcej energii niż słońce lub galaktyka”, mówi. „Ale także, to negatywna energia.”
Read more from Erin Macdonald:
- Star Trek premiera Picarda: rozwiązywanie dziur Fabularnych, supernowych i losu naszego Słońca
- nauka Picarda z Dr Erin Macdonald
negatywna energia nie jest czymś, co możemy obecnie stworzyć – na pewno nie w ilościach potrzebnych do zasilania napędu warp. Jak energia może być w ogóle negatywna?,
jednym ze sposobów myślenia o tym jest rozważenie cząstki o ujemnej masie. Cząstki te reagowałyby na grawitację dokładnie odwrotnie do cząstek o masie dodatniej. Zamiast być ciągnięty w kierunku planety lub Gwiazdy, zostaną wyrzucone.
„gdybyśmy mieli jakiś składnik taki jak ten, w którym mamy ujemną masę, cokolwiek utrzymuje tę masę razem, byłoby tą negatywną energią”, mówi Macdonald.
To nie jest problem, który odejdzie wraz z udoskonaleniem pomysłu: Natário udowodnił matematycznie, że każda forma napędu warp będzie wymagała negatywnej energii.,
Joseph Agnew jest absolwentem University of Alabama w Huntsville, którego praca licencjacka na temat napędu warp została opublikowana w czasopiśmie AIAA. Uważa, że dalsze badania nad podstawami fizyki są drogą naprzód dla napędu warp.
„dalsze eksperymentalne badania naturalnie występujących fal grawitacyjnych i być może badania nad próbami generowania sztucznych fal grawitacyjnych naprawdę przyspieszyłyby zrozumienie grawitacji, a zatem czasoprzestrzeni i całej powiązanej nauki”, mówi Agnew.,
Natário uważa, że istnieje jeszcze większy problem z koncepcją napędu Alcubierre. Wyobraź sobie naddźwiękowy samolot podróżujący szybciej niż prędkość dźwięku. Nie słyszysz samolotu, dopóki nie minął, ponieważ fale dźwiękowe nie nadążają. Napęd warp doświadcza tego samego efektu z falami świetlnymi, co oznacza, że nie ma sposobu, aby wysłać wiadomość przed tobą.,
Jak stworzyć wypaczoną geometrię czasoprzestrzeni wokół swojego statku? Po pierwsze, musisz wysłać sygnał przed sobą, aby „powiedzieć” czasoprzestrzeni do warp, mówi Natário. „Aby uczynić go szybszym niż światło, potrzebujesz czegoś, co będzie szybsze niż światło, aby móc komunikować się poza horyzontem.”
te dwa problemy – w połączeniu z drobnym problemem, że podróżni będą bombardowani niesamowicie wysokoenergetycznym promieniowaniem-to upadek napędu warp – uważa Nátario., „Najważniejsze jest to, moim zdaniem, że jest to całkowicie niemożliwe” – mówi.
Czytaj więcej z Reality Check:
- dlaczego tylu ludzi gra w Animal Crossing?
- pokojowe protesty: czy demonstracje bez przemocy są skutecznym sposobem na zmianę?
Agnew jest bardziej optymistyczny. „Wiele z tych teoretycznych koncepcji transportu kosmicznego opiera się w dużym stopniu na dogłębnym zrozumieniu grawitacji i czasoprzestrzeni, co obecnie nie ma miejsca” – mówi.
„nie widzę jeszcze możliwości, aby z absolutną pewnością powiedzieć, że „nigdy się to nie wydarzy za milion lat”., W razie wątpliwości, historia nakazuje, że lepiej błądzić po stronie ostrożnego, naukowego optymizmu.”
„Jestem wiecznym optymistą, ponieważ chcę wstąpić do Gwiezdnej Floty” – mówi. „Myślę o tym tak, jakbyśmy nigdy nie wiedzieli, co się wydarzy z tymi dziwnymi, egzotycznymi, zabawnymi eksperymentami myślowymi.
„zgadzam się na tym etapie, teraz to fajny eksperyment myślowy. Ale to nie wyklucza wielkiego odkrycia, którego nie możemy przewidzieć.,”
odwiedź Stronę BBC Reality Check pod adresem bit.ly/reality_check_ lub śledź je na Twitterze @ BBCRealityCheck
Leave a Reply