Vliegen naar de sterren is een lang gekoesterde droom van de mensheid. De afstanden tot hen zijn echter zo groot en de snelheid van alle ons bekende technische middelen is zo laag dat het lijkt alsof de droom voor altijd een kunstzinnige fantasie zal blijven. En toch hebben natuurkundigen een idee hoe ze de natuurwetten kunnen misleiden en de interstellaire ruimte kunnen binnendringen.
LIMIET SNELHEID
Tot het begin van de 17e eeuw dacht men dat licht zich onmiddellijk verspreidde. In tegenstelling tot deze mening geloofde de grote Galileo Galilei dat hij een bepaalde snelheid had en vond zelfs een experiment uit met een lantaarn om die te meten, maar dat lukte niet. Als resultaat werd het voor het eerst gemeten door de Deense astronoom Olaf Roemer, die in 1676 de verduisteringen van Io, de maan van Jupiter, waarnam en ontdekte dat de tijd tussen verduisteringen korter wordt wanneer de afstand van deze gigantische planeet tot de aarde afneemt, en meer wanneer deze groter wordt. Hij realiseerde zich dat het verschil te wijten is aan de lichtsnelheid, die een grotere afstand "aflegt" wanneer Jupiter zich terugtrekt, en hij kon het gemakkelijk berekenen. Roemer vergiste zich natuurlijk bij het bepalen van de exacte waarde, maar hij stelde de volgorde correct vast: 214.000 km / s.
Latere natuurkundigen voerden vele andere metingen uit en tegen het begin van de twintigste eeuw vastgesteld: de lichtsnelheid in een vacuüm is 299.910 km / s - dit lag al dicht bij de moderne waarde. Maar niemand kon zich zelfs maar voorstellen dat dit het ultieme is voor ons universum.
In 1905 accepteerde Albert Einstein als postulaat voor zijn speciale relativiteitstheorie (SRT) niet alleen de bewering dat de lichtsnelheid het hoogst mogelijke is, maar ook dat het invariant is, dat wil zeggen dat het niet afhangt van de beweging van de lichtbron of van het referentiekader. waarnemer. Hieruit volgden ongebruikelijke gevolgen. Het bleek bijvoorbeeld dat hoe dichter de snelheid van een object bij de snelheid van het licht komt, hoe langzamer de tijd verloopt en hoe belangrijker de massa wordt. Dat wil zeggen, geen enkel materieel lichaam kan versnellen tot de snelheid van het licht, anders zal zijn massa oneindig worden.
PARADOX VAN TELEPORTATIE
Promotie video:
De lichtsnelheid is dus beperkend en zelfs het licht bereikt de dichtstbijzijnde ster Proxima Centauri in slechts 4,2 jaar. Als we moderne rakettechnologieën gebruiken, waarvan het record de snelheid van 20 km / s blijft, dan duurt het meer dan 70 duizend jaar om daar te komen! Het is duidelijk dat het met zo'n tijdsbestek niet nodig is om serieus te praten over expedities naar de dichtstbijzijnde sterren.
Maar zoekende geesten probeerden bijna onmiddellijk een manier te vinden om snelheidslimieten te overwinnen. Een van deze manieren zou teleportatie kunnen zijn.
Interessant is dat het idee om objecten in atomen te ontbinden en ze vervolgens opnieuw te herscheppen, werd uitgevonden nog voordat de discussie over de technische realiteit van teleportatie in principe ontstond. We vinden het in het verhaal van de Amerikaan Edward Mitchell "The Man Without a Body", gepubliceerd in 1877. Toen geloofde men dat de wetenschap de structuur van moleculen en atomen had geleerd, dus de schrijver geloofde dat het gemakkelijk zou zijn om een object te reconstrueren dat in elementaire "stenen" was gedemonteerd. In de twintigste eeuw bleek het idee in trek bij sciencefictionschrijvers, en tegenwoordig is het moeilijk om een werk over interstellaire vluchten voor te stellen waarin geen teleportatie zou plaatsvinden.
Wat de wetenschap betreft, voordat natuurkundigen filosofen dachten over de waarschijnlijke gevolgen van teleportatie. Stel, zeiden ze, een teleport demonteert een persoon in atomen, dan wordt informatie over hen naar Mars gestuurd, en daar haalt een andere teleport een persoon op uit lokaal materiaal. Kan een persoon op Mars worden beschouwd als dezelfde persoon die de teleport op aarde binnenging? Het bleek dat er geen criteria zijn die voldoende zijn om een persoon te identificeren, dat wil zeggen, totdat we hebben vastgesteld op welke materiële basis de "ziel" heeft, is het voorbarig om over de toepasbaarheid van de teleport te praten.
Maar als je het gebruikt om items te verzenden? En niet alles is hier eenvoudig! Het onzekerheidsprincipe, ontdekt door Werner Heisenberg, verbiedt nauwkeurige meting van alle kenmerken van een deeltje: voor de numerieke fixatie van een kenmerk moet men een ander "opofferen", zodat we een object nooit volledig kunnen beschrijven op een elementair niveau.
Toen dachten wetenschappers na over de mogelijkheid om de kenmerken van de kwantummechanica te gebruiken voor teleportatie. Zoals je weet, is er kwantumverstrengeling - een fenomeen waarbij de kwantumtoestanden van objecten onderling afhankelijk zijn, zelfs als de objecten zelf op grote afstand in de ruimte zijn gescheiden. Natuurlijk kan men met behulp van kwantumverstrengeling geen materie of energie overbrengen, maar het is wel mogelijk om informatie te verzenden, en met een snelheid … veel hoger dan licht! In de praktijk ziet het er zo uit. Je hebt een object dat verstrengeld is met een object dat naar Mars wordt gestuurd. Je verandert de kwantumtoestand van je object, waarna de toestand van het object op Mars onmiddellijk overeenkomstig verandert.
Experimenten met kwantumteleportatie worden sinds 1997 uitgevoerd en vandaag is zelfs een soort record gevestigd voor de vertaling van de toestanden van fotonen op 143 km. De successen van natuurkundigen zijn indrukwekkend, maar toch is de natuur nog niet bezweken onder hun druk: om de betekenis van het op deze manier ontvangen bericht te ontcijferen, is aanvullende informatie nodig, die via een conventioneel radiokanaal wordt verzonden.
BUBBLE ALCUBIERRE
Een ander idee om de natuurwetten te misleiden, is uitgevonden door de Sovjetfysicus Sergei Snegov in de fantastische trilogie People are Gods, gepubliceerd in de tweede helft van de jaren zestig. De door hem beschreven "Tanev-motoren" waren in staat om actief de ruimte te beïnvloeden, vacuüm om te zetten in materie, waardoor de karakters in staat waren om willekeurig hoge snelheden te ontwikkelen.
Iets soortgelijks werd vele jaren later gesuggereerd door theoretisch natuurkundige Miguel Alcubierre. In zijn paper "Warp Drive: Ultrafast Travel in General Relativity" uit 1994 beschreef hij een methode om de ruimte te vervormen, die het theoretisch mogelijk maakt om sneller dan licht te accelereren. De hypothetische motor vormt een soort "luchtbel" ("warp-bol"), waarachter de gewone ruimte zal uitzetten en ervoor zal samentrekken. In feite wordt in het lokale volume het model van de vroege jeugd van het universum herschapen, toen het weefsel van de ruimte zich uitbreidde. Er is echter exotische negatieve energie voor nodig om een ruimteschip in een luchtbel te plaatsen. Het kan op zijn beurt worden gegenereerd door het Casimir-effect, dat virtuele deeltjes genereert.
Natuurlijk zijn er ook problemen. Natuurkundigen hebben berekend dat om een "bel" van voldoende grootte te creëren, gewone energie vereist is, waarvan de kracht vergelijkbaar is met die welke zou worden verkregen door de gehele massa van Jupiter in energie om te zetten. Desondanks werd er een groep gevormd bij het NASA-ruimteagentschap onder leiding van natuurkundige Harold White, die sinds 2011 hard heeft gewerkt om het idee van een warp-drive te verbeteren en erin slaagde de 'bubbel' in een 'schijf' te configureren, waardoor het vereiste energieverbruik tot acceptabel werd teruggebracht. hoeveelheden. Bovendien wordt aangekondigd dat zijn groep in de nabije toekomst een prototype van een warp-drive gaat lanceren die krachtige lasers gebruikt om een "schijf" te vormen.
Het is opmerkelijk dat, parallel met de natuurkundigen, de kunstenaar-ontwerper Mark Redmaker werkt aan het concept van een superluminaal ruimteschip, genaamd de IXS Enterprise, waarvan de tekeningen en schilderijen helpen om de diepte van de technische problemen die ingenieurs moeten oplossen als de warpaandrijving wordt gebouwd beter te begrijpen. Volgens berekeningen zal het ruimteschip de afstand tot Proxima Centauri in slechts twee weken kunnen afleggen.
Hoewel er geen vaste zekerheid is dat de Harold White-groep zal slagen, kunnen we zeker zeggen: wetenschappers zullen hun pogingen om de bestaande natuurkundige wetten te misleiden niet opgeven en een manier vinden om bij de sterren te komen.
Anton Pervushin
