Czy możliwe jest „Warp Drive” z gry Star Trek?

click fraud protection

Jedno z kluczowych urządzeń fabularnych w prawie każdym „Star Trek„odcinek i film to zdolność statków kosmicznych do podróżowania z prędkością światła i nie tylko. Dzieje się tak dzięki układowi napędowemu znanemu jako napęd warp. Brzmi „science fiction” i jest tak - napęd warp nie istnieje. Teoretycznie jednak niektóre wersje tego układu napędowego można stworzyć na podstawie pomysłu - mając wystarczająco dużo czasu, pieniędzy i materiałów.

Być może głównym powodem, dla którego napęd warp wydaje się być możliwy, jest to, że nie został jeszcze obalony. Tak więc może być nadzieja na przyszłość z FTL (szybszy niż światło) podróżować, ale nie w najbliższym czasie.

Co to jest Warp Drive?

W science fiction napęd osnowy pozwala statkom przemieszczać się w przestrzeni kosmicznej, poruszając się szybciej niż prędkość światła. Jest to ważny szczegół, ponieważ prędkość światła jest kosmicznym ograniczeniem prędkości - ostatecznym prawem i barierą ruchu we wszechświecie.

O ile nam wiadomo, nic nie może poruszać się szybciej niż światło. Według Einsteina

instagram viewer
teorie dotyczące względności, potrzeba nieskończonej ilości energii, aby przyspieszyć obiekt o masie do prędkość światła. (Powodem, dla którego światło nie ma wpływu na ten fakt, jest to, że fotony - cząstki światła - nie mają żadnej masy). W rezultacie wydaje się, że posiadanie statku kosmicznego poruszającego się (lub przekraczającego) prędkość światła jest po prostu niemożliwy.

Istnieją jednak dwie luki. Jednym z nich jest to, że wydaje się, że nie ma zakazu podróżowania jak najbliżej prędkości światła. Po drugie, kiedy mówimy o niemożności osiągnięcia prędkości światła, zwykle mówimy o napędzie obiektów. Jednak koncepcja napędu warp niekoniecznie opiera się wyłącznie na samych statkach lub przedmiotach latających z prędkością światła, jak wyjaśniono poniżej.

Napęd warp kontra kontra tunele czasoprzestrzenne

Tunele czasoprzestrzenne są często częścią rozmowy wokół podróży kosmicznych przez wszechświat. Podróżuj jednak przez tunele czasoprzestrzenne różni się wyraźnie od używania napędu warp. Podczas gdy napęd warp obejmuje poruszanie się z określoną prędkością, tunele czasoprzestrzenne są teoretycznymi strukturami, które umożliwiają statkom kosmicznym podróżowanie z jednego punktu do drugiego przez tunelowanie przez hiperprzestrzeń. W rzeczywistości pozwoliłyby statkom skrócić się, ponieważ technicznie pozostają związane z normalną czasoprzestrzenią.

Pozytywnym produktem ubocznym tego jest to, że statek kosmiczny może uniknąć niepożądanych efektów, takich jak rozszerzenie czasu i reakcje na ogromne przyspieszenie na ludzkim ciele.

Czy możliwy jest napęd warp?

Nasze obecne rozumienie fizyki i tego, w jaki sposób podróżuje światło, wyklucza osiągnięcie przez przedmioty prędkości większej niż prędkość światła, ale nie wyklucza możliwości sama przestrzeń podróżowanie z tą prędkością lub powyżej tej prędkości. W rzeczywistości niektórzy ludzie, którzy zbadali ten problem, twierdzą, że we wczesnym wszechświecie czasoprzestrzeń rozszerzała się z prędkością nadświetlną, choćby przez bardzo krótki okres.

Jeśli te hipotezy okażą się prawdziwe, napęd warp może skorzystać z tej luki, pozostawiając za sobą problem napęd przedmiotów i zamiast tego zadanie naukowcom pytania, jak wygenerować ogromną energię potrzebną do poruszania się czas, przestrzeń.

Jeśli naukowcy zastosują takie podejście, napęd warp można pomyśleć w następujący sposób: napęd warp jest tym, co wytwarza ogromną ilość energii która kurczy się czasoprzestrzeni przed statkiem, a jednocześnie rozszerza czasoprzestrzeń z tyłu, ostatecznie tworząc osnowę bańka. Spowodowałoby to kaskadę czasoprzestrzeni przy bańce - statek pozostaje nieruchomy w swoim lokalnym obszarze, gdy osnowa przechodzi do nowego miejsca docelowego z postępem superluminalnym.

Pod koniec XX wieku meksykański naukowiec Miguel Alcubierre udowodnił, że napęd warp był w rzeczywistości zgodny z prawami rządzącymi wszechświatem. Motywowany fascynacją rewolucyjnym kierowcą fabuły Gene'a Roddenberry, statkiem Alcubierre konstrukcja - znana jako napęd Alcubierre - jeździ na „fali” czasoprzestrzeni, podobnie jak surfer na fali ocean.

Wyzwania związane z napędem warp

Pomimo dowodów Alcubierre i faktu, że w naszym obecnym rozumieniu teorii nie ma nic fizyka, która zabrania rozwijania napędu warp, cały pomysł wciąż istnieje spekulacja. Nasza obecna technologia jeszcze nie istnieje i chociaż ludzie pracują nad sposobami osiągnięcia tego ogromnego wyczynu podróży kosmicznych, jest wiele problemów do rozwiązania.

Masa ujemna

Utworzenie i ruch bańki osnowy wymaga przestrzeni przed nią do unicestwienia, podczas gdy przestrzeń z tyłu musi szybko rosnąć. Ta anihilowana przestrzeń nazywana jest masą ujemną lub energią ujemną, wysoce teoretycznym rodzajem materii, którego jeszcze „nie znaleziono”.

Powiedziawszy to, trzy teorie zbliżyły nas do rzeczywistości masy ujemnej. Na przykład efekt Casimira określa układ, w którym dwa równoległe zwierciadła są ustawione w próżni. Kiedy są one przemieszczane bardzo blisko siebie, wydaje się, że energia między nimi jest niższa niż energia wokół nich, tworząc w ten sposób energię ujemną, nawet jeśli tylko w niewielkich ilościach.

W 2016 r. Naukowcy z LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) udowodnili, że czasoprzestrzeń może „wypaczać się” i wyginać w obecności ogromnych pól grawitacyjnych.

Od 2018 r. Naukowcy z University of Rochester wykorzystali lasery, aby zademonstrować inną możliwość stworzenia masy ujemnej.

Chociaż te odkrycia przybliżają ludzkość do działającego napędu osnowy, te niewielkie ilości masy ujemnej są dalekie od wielkość ujemnej gęstości energii, która byłaby potrzebna do podróży 200 razy FTL (prędkość potrzebna do dotarcia do najbliższej gwiazdy w rozsądnej ilości czas).

Ilość energii

Dzięki projektowi Alcubierre w 1994 roku, a także innym, wydawało się, że sama ilość energii potrzebna do jego stworzenia niezbędna ekspansja i kurczenie się czasoprzestrzeni przekroczyłoby moc Słońca podczas jego 10 miliardów lat długość życia. Jednak dalsze badania były w stanie obniżyć ilość energii ujemnej potrzebnej do energii gigantycznej planety gazowej, co, pomimo poprawy, wciąż stanowi wyzwanie.

Jedną z teorii rozwiązania tej przeszkody jest wydobycie ogromnej ilości energii wytworzonej antymateria anihilacje - eksplozje tych samych cząstek z przeciwstawnymi ładunkami - i wykorzystanie ich w „rdzeniu osnowy” statku.

Podróżowanie z napędem warp

Nawet jeśli naukowcom uda się wygiąć czasoprzestrzeń wokół danego statku kosmicznego, doprowadziłoby to tylko do dalszych pytań dotyczących podróży kosmicznych.

Naukowcy twierdzą, że wraz z podróżami międzygwiezdnymi bańka osnowy potencjalnie zgromadziłaby dużą liczbę cząstek, które mogłyby spowodować masowe wybuchy po przybyciu. Inne możliwe problemy z tym związane to kwestia sposobu poruszania się po całej bańce osnowy i pytanie, w jaki sposób podróżnicy komunikowaliby się z Ziemią.

Wniosek

Technicznie wciąż jesteśmy daleko od napędu warp i podróży międzygwiezdnych, ale wraz z postępem technologii i dążeniem do innowacji odpowiedzi są bliższe niż kiedykolwiek wcześniej. Ludzie tacy jak Elon Musk i Jeff Bezos, którzy dążą do uczynienia z nas kosmicznej cywilizacji, są bodźcami potrzebnymi do złamania kodu napędu warp. Po raz pierwszy od dziesięcioleci istnieje ekscytujące podniecenie związane z lotem kosmicznym, a ten rodzaj entuzjazmu jest kolejnym niezbędnym elementem w eksploracji wszechświata.

instagram story viewer