Vai ir iespējama “Warp Drive” no Star Trek?

Viena no galvenajām ierīcēm gandrīz katrā "Zvaigžņu treks"epizode un filma ir zvaigznīšu kuģu spēja ceļot gaismas ātrumā un ārpus tā. Tas notiek, pateicoties vilces sistēmai, kas pazīstama kā velku piedziņa. Tas izklausās "zinātniski izdomāts", un tas ir - velku piedziņa faktiski neeksistē. Tomēr teorētiski kādu no šīs piedziņas sistēmas versijām varēja izveidot no idejas, ņemot vērā pietiekami daudz laika, naudas un materiālus.

Varbūt galvenais iemesls šķēru piedziņai šķiet iespējams, ka tas vēl nav ticis atspēkots. Tātad, iespējams, ir cerības uz nākotni ar FTL (ātrāk nekā gaisma) ceļot, bet ne drīz.

Zinātniskajā fantastikā šķēru piedziņa ir tā, kas ļauj kuģiem nokļūt kosmosā, pārvietojoties ātrāk nekā gaismas ātrums. Šī ir svarīga detaļa, jo gaismas ātrums ir kosmiskā ātruma ierobežojums - Visuma galvenais satiksmes likums un barjera.

Cik mēs zinām, nekas nevar pārvietoties ātrāk par gaismu. Pēc Einšteina domām relativitātes teorijas, objekta paātrināšanai ar masu līdz. ir nepieciešams bezgalīgs enerģijas daudzums

Tomēr ir divas nepilnības. Pirmkārt, šķiet, ka nav aizlieguma ceļot pēc iespējas tuvāk gaismas ātrumam. Otrais ir tas, ka, kad mēs runājam par gaismas ātruma sasniegšanas neiespējamību, mēs parasti runājam par priekšmetu piedziņu. Tomēr šķēru piedziņas koncepcija ne vienmēr ir balstīta tikai uz kuģiem vai pašiem priekšmetiem, kas peld ar gaismas ātrumu, kā sīkāk paskaidrots turpmāk.

Tārpu caurumi bieži ir daļa no sarunas, kas ap kosmosa ceļojumu šķērso Visumu. Tomēr ceļot caur tārpu caurumi būtu izteikti atšķirīgs no šķēru piedziņas lietošanas. Kamēr velku piedziņa ietver pārvietošanos ar noteiktu ātrumu, tārpu caurumi ir teorētiskas struktūras, kas ļauj kosmosa kuģiem pārvietoties no viena punkta uz otru, veicot tuneli caur hipertelpu. Faktiski tie ļautu kuģiem veikt īsceļu, jo tie tehniski paliek saistīti ar parasto telpas laiku.

Pozitīvs ir tas, ka ar zvaigznīti var izvairīties no tādām nevēlamām sekām kā laika dilatācija un reakcijas uz milzīgu paātrinājumu cilvēka ķermenim.

Mūsu pašreizējā fizikas izpratne un tas, kā pārvietojas gaisma, izslēdz objektus no ātruma pārsniegšanas, kas pārsniedz gaismas ātrumu, taču tas neizslēdz iespēju pati telpa braucot ar tādu ātrumu vai ārpus tā. Patiesībā daži cilvēki, kuri ir izpētījuši problēmu, apgalvo, ka agrīnajā Visumā kosmosa laiks paplašinājās ar superluminal ātrumu, ja tikai ļoti īsu intervālu.

Ja šīs hipotēzes tiek pierādītas kā patiesas, šķēru piedziņa varētu izmantot šo nepilnību, atstājot aiz tā jautājumu priekšmetu vilkšana un tā vietā zinātniekiem uzdots jautājums par to, kā radīt milzīgo enerģiju, kas nepieciešama pārvietošanai telpas laiks.

Ja zinātnieki izvēlas šo pieeju, šķēru piedziņu var domāt šādā veidā: šķēru piedziņa rada to, kas rada milzīgu enerģijas daudzumu kas sašaurina laika atstarpi zvaigznīšu priekšā, vienlaicīgi paplašinot telpas laiku aizmugurē, galu galā izveidojot šķēru burbulis. Tas izraisītu telpas laika kaskādes palielināšanos pa burbuli - kuģis paliek nekustīgs līdz vietējam apgabalam, kad šķēršļi virzās uz jaunu galamērķi virsluminālijas progresēšanas laikā.

20. gadsimta beigās meksikāņu zinātnieks Migels Alkubjērs pierādīja, ka velku piedziņa faktiski atbilst likumiem, kas regulē Visumu. Motivē viņa aizraušanās ar Gena Roddenberija revolucionāro zemes gabala vadītāju, Alkubjēra zvaigznīti dizains - kas pazīstams kā Alkubjēra piedziņa - pārvietojas pa “laika viļņu” līdz telpas laikam, līdzīgi kā sērfotājs brauc pa vilni pa okeāns.

Neskatoties uz Alkubjēra pierādījumiem un faktu, ka mūsu pašreizējā izpratnē par teorētisko nav nekā fizika, kas aizliedz attīstīt šķēru piedziņu, ideja kopumā joprojām ir spekulācijas. Mūsdienās mūsu tehnoloģija vēl nav pareiza, un, lai arī cilvēki strādā pie veidiem, kā sasniegt šo milzīgo kosmosa ceļojumu, ir vēl daudz problēmu, kas vēl jāatrisina.

Velku burbuļa izveidošanai un kustībai ir nepieciešama telpa priekšā, lai iznīcinātu, bet aizmugurē esošajai telpai ir strauji jāaug. Šī iznīcinātā telpa ir tā saucamā negatīvā masa vai negatīvā enerģija, ļoti teorētisks matērijas tips, kas vēl nav “atrasts”.

Ņemot to vērā, trīs teorijas mūs ir tuvinājušas negatīvās masas realitātei. Piemēram, Kazimira efekts nosaka iestatījumu, kurā divi paralēli spoguļi tiek novietoti vakuumā. Kad tie tiek pārvietoti ārkārtīgi tuvu viens otram, šķiet, ka enerģija starp tiem ir zemāka nekā ap tiem esošā enerģija, tādējādi radot negatīvu enerģiju, pat ja tas ir tikai mazos apjomos.

2016. gadā LIGO (lāzera interferometra gravitācijas-viļņu observatorijas) zinātnieki pierādīja, ka telpas laiks var "deformēties" un saliekties milzīgu gravitācijas lauku klātbūtnē.

Un kopš 2018. gada Ročesteras universitātes zinātnieki izmantoja lāzerus, lai parādītu vēl vienu iespēju radīt negatīvu masu.

Kaut arī šie atklājumi cilvēcei tuvina funkcionējošu velku piedziņu, šie nelielie negatīvās masas apjomi ir tālu no negatīvās enerģijas blīvuma lielums, kas būtu nepieciešams, lai pārvietotos 200 reizes FTL (ātrums, kas vajadzīgs, lai pietuvinātu tuvāko zvaigzni pieņemamā daudzumā laiks).

Ar Alcubierre dizainu 1994. gadā, kā arī citiem, šķita, ka milzīgais enerģijas daudzums, kas nepieciešams nepieciešamā telpas laika paplašināšanās un sašaurināšanās pārsniegtu saules izstarojumu tās 10 miljardu gada laikā mūžs. Tomēr turpmāki pētījumi spēja samazināt vajadzīgās negatīvās enerģijas daudzumu līdz gāzes giganta planētas enerģijai, kas, kaut arī ir uzlabojums, joprojām ir izaicinājums, ar kuru nākas saskarties.

Viena teorija, lai atrisinātu šo šķērsli, ir iegūt no tā radīto milzīgo enerģijas daudzumu matērija-antimateriāls iznīcināšanu - tādu pašu daļiņu eksploziju ar pretējām lādiņiem - un izmantot to kuģa "šķēru kodolā".

Pat ja zinātniekiem izdotos saliekt telpas laiku ap doto kosmosa kuģi, tas tikai radītu vairāk jautājumu par kosmosa ceļojumiem.

Zinātnieki teorē, ka kopā ar starpzvaigžņu pārvietošanos šķēru burbulis potenciāli varētu savākt lielu daudzumu daļiņu, kas pēc ierašanās varētu izraisīt milzīgus sprādzienus. Citas iespējamās problēmas, kas ar to saistītas, ir jautājums par to, kā orientēties visā šķēru burbulī, un jautājums par to, kā ceļotāji sazinātos ar Zemi.

Tehniski mēs joprojām esam tālu no šķēru piedziņas un starpzvaigžņu pārvietošanās, taču, attīstoties tehnoloģijām un virzoties uz inovācijām, atbildes ir tuvākas nekā jebkad agrāk. Cilvēki, piemēram, Elons Musks un Džefs Bezoss, kuri tiecas padarīt mūs par kosmosu tālu civilizāciju, ir stimuli, kas nepieciešami, lai uzlauztu šķēru piedziņas kodu. Pirmo reizi gadu desmitos ir rokenrolam līdzīgs satraukums par lidojumu kosmosā, un šāda veida entuziasms ir vēl viens būtisks gabals Visuma izpētes meklējumos.