Ami gyorsabb a fénysebességnél. Hogyan fogják a NASA tudósai túllépni a fénysebességet az űrben

2017. november 26

A sebesség felső határát még az iskolások is ismerik: a tömeget és az energiát a híres képlettel összekapcsolva Albert Einstein a huszadik század elején rámutatott arra, hogy alapvetően lehetetlen, hogy a tömeg a fénysebességnél gyorsabban mozogjon a térben. légüres térben. Ez a készítmény azonban már tartalmaz olyan kiskapukat, amelyeket egyes fizikai jelenségek és részecskék megkerülhetnek.

Legalábbis az elméletben létező jelenségekre.

Az első kiskapu a „tömeg” szóra vonatkozik: Einstein korlátozásai nem vonatkoznak a tömeg nélküli részecskékre. Nem vonatkoznak bizonyos meglehetősen sűrű közegekre sem, amelyekben a fénysebesség lényegesen kisebb lehet, mint a vákuumban. Végül, elegendő energia alkalmazásával maga a tér is lokálisan deformálható, lehetővé téve a mozgást úgy, hogy a külső szemlélő számára ezen az alakváltozáson kívül a mozgás a fénysebességnél gyorsabbnak tűnik.

A fizika ezen „nagy sebességű” jelenségeinek és részecskéinek egy részét rendszeresen rögzítik és reprodukálják laboratóriumokban, sőt a gyakorlatban is használják csúcstechnológiás műszerekben és eszközökben. A tudósok még mindig próbálnak felfedezni másokat, amelyeket elméletileg megjósoltak a valóságban, másoknak pedig nagy terveik vannak: talán egyszer ezek a jelenségek lehetővé teszik számunkra, hogy szabadon mozogjunk az Univerzumban, még a fénysebesség sem korlátozza.

Kvantum teleportáció

Egy élőlény teleportálása - jó példa olyan technológia, amely elméletileg megengedhető, de gyakorlatilag soha nem kivitelezhető. De ha arról beszélünk A teleportáció, vagyis a kis tárgyak, különösen a részecskék pillanatnyi mozgása egyik helyről a másikra, teljesen lehetséges. A feladat egyszerűsítése érdekében kezdjük valami egyszerűvel - a részecskékkel.

Úgy tűnik, szükségünk lesz olyan eszközökre, amelyek (1) teljesen megfigyelik a részecske állapotát, (2) ezt az állapotot a fénysebességnél gyorsabban továbbítják, (3) visszaállítják az eredeti állapotot.

Egy ilyen rendszerben azonban még az első lépés sem hajtható végre maradéktalanul. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv leküzdhetetlen korlátokat szab a részecske „páros” paramétereinek mérési pontosságára. Például minél jobban ismerjük a lendületét, annál rosszabb a helyzete, és fordítva. azonban fontos jellemzője a kvantumteleportáció az, hogy valójában nem kell mérni a részecskéket, mint ahogy semmit sem kell helyreállítani - elég, ha egy pár összegabalyodott részecskét kapunk.

Például, hogy ilyen összegabalyodott fotonokat készítsünk, meg kell világítanunk egy nemlineáris kristályt lézersugárzás egy bizonyos hullám. Ekkor a bejövő fotonok egy része két összegabalyodó fotonra bomlik – megmagyarázhatatlan módon összekapcsolva, így az egyik állapotának bármilyen változása azonnal kihat a másik állapotára. Ez az összefüggés valóban megmagyarázhatatlan: a kvantumösszefonódás mechanizmusai ismeretlenek maradnak, bár magát a jelenséget folyamatosan kimutatták és kimutatják. De ez egy olyan jelenség, amiben tényleg könnyű összezavarodni - elég hozzátenni, hogy mérés előtt ezeknek a részecskéknek egyike sem rendelkezik a kívánt jellemzővel, és nem számít, milyen eredményt kapunk az első, a második állapotának mérésével. furcsa módon korrelálni fog az eredményünkkel.

A kvantumteleportáció mechanizmusa, amelyet 1993-ban Charles Bennett és Gilles Brassard javasolt, csak egy további résztvevőt kíván hozzáadni az összegabalyodott részecskepárhoz – valójában ahhoz, amelyet teleportálni fogunk. A küldőket és a vevőket általában Alice-nek és Bobnak hívják, és ezt a hagyományt követjük úgy, hogy mindegyiküknek adunk egy-egy összegabalyodott fotont. Amint tisztes távolság választja el őket, és Alice úgy dönt, hogy elkezd teleportálni, elveszi a kívánt fotont, és megméri annak állapotát az első összegabalyodott foton állapotával együtt. Ennek a fotonnak a bizonytalan hullámfüggvénye összeomlik, és azonnal visszhangzik Bob második összegabalyodott fotonjában.

Sajnos Bob nem tudja pontosan, hogyan reagál a fotonja Alice fotonjának viselkedésére: ennek megértéséhez meg kell várnia, amíg a lány elküldi méréseinek eredményét hagyományos levélben, nem gyorsabban, mint a fénysebesség. Ezért egy ilyen csatornán semmilyen információt nem lehet továbbítani, de a tény tény marad. Egy foton állapotát teleportáltuk. Ha tovább akarunk térni az emberekhez, már csak annyi van hátra, hogy a technológiát úgy méretezzük, hogy a testünk mindössze 7000 billió billió atomjának minden részecskéjét lefedje – úgy tűnik, csak egy örökkévalóság választ el bennünket ettől az áttöréstől.

A kvantumteleportáció és az összefonódás azonban továbbra is a modern fizika egyik legforróbb témája. Először is azért, mert az ilyen kommunikációs csatornák használata a továbbított adatok feltörhetetlen védelmét ígéri: ahhoz, hogy hozzáférjenek, a támadóknak nemcsak Alice Bobnak írt levelét kell birtokba venniük, hanem Bob összegabalyodott részecskéihez is hozzá kell férniük. , és ha sikerül is eljutniuk hozzá és mérésekhez, ez örökre megváltoztatja a foton állapotát, és azonnal kiderül.

Vavilov-Cserenkov hatás

A fénysebességnél gyorsabb utazás ezen aspektusa kellemes ok arra, hogy emlékezzünk az orosz tudósok eredményeire. A jelenséget 1934-ben Pavel Cserenkov fedezte fel Szergej Vavilov vezetésével, három évvel később pedig Igor Tamm és Ilja Frank munkáiban kapott elméleti indoklást, 1958-ban pedig a már elhunyt Vavilov kivételével minden résztvevő részt vett ezekben a munkákban. , fizikai Nobel-díjjal jutalmazták.

Valójában a relativitáselmélet csak a fény vákuumban való sebességéről beszél. Más átlátszó közegekben a fény érezhetően lelassul, aminek következtében a levegő határán fénytörés figyelhető meg. Az üveg törésmutatója 1,49, ami azt jelenti, hogy a benne lévő fény fázissebessége 1,49-szer kisebb, és például a gyémánt törésmutatója 2,42, a fénysebesség pedig több mint felére csökken benne. Semmi sem akadályozza meg, hogy más részecskék gyorsabban repüljenek, mint a fényfotonok.

Pontosan ez történt az elektronokkal, amelyeket Cserenkov kísérletei során a nagy energiájú gamma-sugárzás kiütött a lumineszcens folyadék molekuláiban elfoglalt helyükről. Ezt a mechanizmust gyakran egy lökéshullám kialakulásához hasonlítják, amikor szuperszonikus sebességgel repülnek át a légkörön. De azt is el tudod képzelni, hogyan futsz tömegben: mozogsz gyorsabb a fénynél, az elektronok elszáguldanak más részecskék mellett, mintha vállával súrolnák őket - és útjuk minden centiméterére, amitől dühösen több-több száz fotont bocsátanak ki.

Hamarosan ugyanezt a viselkedést fedezték fel minden más kellően tiszta és tiszta folyadékok, majd ezt követően a Cserenkov-sugárzást még az óceánok mélyén is rögzítették. Természetesen a felszínről érkező fényfotonok valóban nem érnek el ide. A kis mennyiségű bomló radioaktív részecskékből kirepülő ultragyors részecskék azonban időről időre fényt keltenek, talán legalábbis, így a helyi lakosok láthatják.

A Cserenkov-Vavilov sugárzást a tudományban, az atomenergiában és a kapcsolódó területeken alkalmazták. Az atomerőművi reaktorok fényesen világítanak, tele vannak gyors részecskékkel. Ennek a sugárzásnak a jellemzőinek pontos mérésével és a munkakörnyezetünkben a fázissebesség ismeretében megérthetjük, hogy milyen részecskék okozták azt. A csillagászok Cserenkov-detektorokat is használnak a könnyű és energikus kozmikus részecskék észlelésére: a nehézeket hihetetlenül nehéz a szükséges sebességre felgyorsítani, és nem hoznak létre sugárzást.

Buborékok és lyukak

Itt egy hangya mászik egy papírlapon. Alacsony a sebessége, és 10 másodpercbe telik szegénynek, hogy a gép bal szélétől jobbra kerüljön, de amint megsajnáljuk és meghajlítjuk a papírt, összekötve a széleit, azonnal „teleportál”. a kívánt pontot. Valami hasonlót meg lehet tenni natív téridőnkkel is, azzal az egyetlen különbséggel, hogy a hajlításhoz más, általunk nem észlelt dimenziók részvétele szükséges, a téridő alagutait képezve - a híres féreglyukakat vagy féreglyukakat.

Az új elméletek szerint egyébként az ilyen féreglyukak egyfajta tér-idő megfelelői a már megszokott kvantumjelenségnek, az összefonódásnak. Általánosságban elmondható, hogy létezésük nem mond ellent a modern fizika egyetlen fontos koncepciójának sem, beleértve az általános relativitáselméletet sem. De ahhoz, hogy az Univerzum szövetében egy ilyen alagút fennmaradjon, olyasmire lesz szükség, ami kevéssé hasonlít a valódi tudományhoz – egy hipotetikus „egzotikus anyagra”, amelynek negatív energiasűrűsége van. Más szóval, ez az a fajta anyag, ami gravitációs... taszítást okoz. Nehéz elképzelni, hogy ez az egzotikus faj valaha is megtalálható lesz, még kevésbé megszelídítve.

A féreglyukak egyedülálló alternatívája lehet a téridő még egzotikusabb deformációja – ennek a kontinuumnak a görbe szerkezetének buborékán belüli mozgása. Az ötletet 1993-ban Miguel Alcubierre fizikus fogalmazta meg, bár a tudományos-fantasztikus írók műveiben már jóval korábban hangzott el. Olyan, mint egy űrhajó, amely mozog, az orra előtt szorítja és zúzza a téridőt, mögötte pedig újra kisimítja. Maga a hajó és legénysége egy helyi régióban marad, ahol a téridő megtartja a normális geometriát, és nem tapasztal semmilyen kellemetlenséget. Ez jól látható az álmodozók körében népszerű Star Trek sorozatban, ahol egy ilyen „lánchajtómotor” lehetővé teszi, hogy szerénység nélkül utazzunk az Univerzumban.

Tachionok

A fotonok tömeg nélküli részecskék, mint a neutrínók és mások: nyugalmi tömegük nulla, és annak érdekében, hogy ne tűnjenek el teljesen, kénytelenek mindig és mindig fénysebességgel mozogni. Egyes elméletek azonban sokkal egzotikusabb részecskék - tachionok - létezését sugallják. A kedvenc E = mc2 képletünkben megjelenő tömegüket nem prímszám adja, hanem egy képzeletbeli szám, benne egy speciális matematikai komponenssel, amelynek négyzete negatív számot ad. Ez nagyon hasznos ingatlan, szeretett „Star Trek” tévésorozatunk írói pedig pontosan a „tachionok energiájának hasznosításával” magyarázták fantasztikus motorjuk működését.

Valójában a képzeletbeli tömeg hihetetlen dolgot művel: a tachionoknak energiát kell veszteniük, ahogy felgyorsulnak, így számukra az életben minden teljesen más, mint amit korábban gondoltunk. Amikor atomokkal ütköznek, energiát veszítenek és felgyorsulnak, így a következő ütközés még erősebb lesz, ami még több energiát vesz el, és ismét a végtelenségig gyorsítja a tachionokat. Nyilvánvaló, hogy az ilyen önbevonás egyszerűen megsérti az alapvető ok-okozati összefüggéseket. Talán ez az oka annak, hogy eddig csak teoretikusok tanulmányozzák a tachionokat: még senki nem látott példát az ok-okozati összefüggések bomlására a természetben, és ha látja, keressen egy tachiont, és garantált a Nobel. Díj.

A teoretikusok azonban továbbra is kimutatták, hogy a tachionok nem létezhetnek, de a távoli múltban igenis létezhettek, és egyes elképzelések szerint végtelen lehetőségeik játszottak fontos szerepet az Ősrobbanásban. A tachionok jelenléte magyarázza annak a hamis vákuumnak a rendkívül instabil állapotát, amelyben az Univerzum születése előtt lehetett. Egy ilyen világképben a fénynél gyorsabban mozgó tachionok jelentik létezésünk valódi alapját, és az Univerzum létrejöttét úgy írják le, mint egy hamis vákuum tachionmezőjének átmenetét egy valódi inflációs mezőjébe. Érdemes hozzátenni, hogy mindezek teljesen tiszteletreméltó elméletek, annak ellenére, hogy az Einstein-törvények, sőt az ok-okozati összefüggés legfőbb megsértőiről is kiderül, hogy minden ok és okozat megalapozói benne.

A sötétség sebessége

Filozófiai értelemben a sötétség egyszerűen a fény hiánya, és sebességüknek azonosnak kell lennie. De gondolja meg alaposabban: a sötétség olyan formát ölthet, amely sokkal gyorsabban mozog. Ennek az űrlapnak a neve árnyék. Képzelje el, hogy az ujjaival megmutatja egy kutya sziluettjét a szemközti falon. A zseblámpa sugara eltér, és a kezed árnyéka sokkal nagyobb lesz, mint maga a kéz. Elég a legkisebb mozdulatot ujját úgy, hogy az árnyéka a falon észrevehető távolságra elmozduljon. Mi van, ha árnyékot vetünk a Holdra? Vagy egy képzeletbeli képernyőre, még tovább?

Egy alig észrevehető hullám - és bármilyen sebességgel fog futni, amit csak a geometria szab meg, így Einstein nem tudja megmondani neki. Az árnyékokkal azonban jobb nem flörtölni, mert könnyen megtévesztenek minket. Érdemes visszamenni a kezdetekhez, és emlékezni arra, hogy a sötétség egyszerűen a fény hiánya, tehát egyetlen fizikai tárgy sem kerül átadásra ilyen mozgással. Nincsenek részecskék, információ, téridő deformációi, csak az az illúziónk, hogy ez egy külön jelenség. A való világban egyetlen sötétség sem érhet fel a fény sebességével.

források
naked-science.ru

Egy origós (lokális) inerciális referenciakeretben vegyünk egy olyan anyagi pontot, amely az idő pillanatában -ben van. Ennek a pontnak a sebességét nevezzük szuperluminális abban a pillanatban, ha az egyenlőtlenség fennáll:

Src="/pictures/wiki/files/50/21ea15551d469cba11529bd16574e427.png" border="0">

Ahol , a fény sebessége vákuumban, és a ponttól mért időt és távolságot az említett vonatkoztatási rendszerben mérik.

ahol a sugárvektor egy nem forgó koordinátarendszerben, a koordinátarendszer forgási szögsebességének vektora. Amint az egyenletből látható, in nem inerciális A forgó testhez tartozó referenciakeret szerint a távoli objektumok szuperluminális sebességgel mozoghatnak, abban az értelemben, hogy src="/pictures/wiki/files/54/6fa9a2d9089db2f154c5c90051ce210b.png" border="0">. Ez nem mond ellent a bevezetőben elhangzottaknak, hiszen. Például egy földi ember fejéhez kapcsolódó koordinátarendszer esetében a Hold mozgásának koordináta-sebessége a fej normál forgásával nagyobb lesz, mint a fény sebessége vákuumban. Ebben a rendszerben, amikor rövid időn belül forog, a Hold egy ívet ír le, amelynek sugara megközelítőleg megegyezik a koordináta-rendszer kezdőpontja (a fej) és a Hold távolságával.

Fázis sebessége

Fázissebesség a hullámvektortól α szöggel eltért irány mentén. A monokromatikus síkhullámot tekintjük.

Krasznyikov pipa

Kvantummechanika

A bizonytalanság elve a kvantumelméletben

A kvantumfizikában a részecskék állapotait Hilbert térvektorok írják le, amelyek csak a fizikai mennyiségek bizonyos értékeinek megszerzésének valószínűségét határozzák meg a mérések során (a kvantumbizonytalanság elvének megfelelően). Ezeknek a vektoroknak a legismertebb reprezentációja a hullámfüggvények, amelyek modulusának négyzete határozza meg a részecske észlelésének valószínűségi sűrűségét egy adott helyen. Kiderül, hogy ez a sűrűség gyorsabban mozoghat, mint a fénysebesség (például egy energiagáton áthaladó részecske problémájának megoldásakor). Ebben az esetben a fénysebesség túllépésének hatása csak kis távolságokon figyelhető meg. Richard Feynman így fogalmazott előadásaiban:

… Mert elektromágneses sugárzás a normál fénysebességnél gyorsabb (vagy lassabb) mozgás valószínűségének [nem nulla] amplitúdója is van. Láttad az előző előadásban, hogy a fény nem mindig csak egyenes vonalban halad; Most látni fogja, hogy nem mindig mozog fénysebességgel! Meglepőnek tűnhet, hogy a fotonoknak [nem nulla] amplitúdója van a normál fénysebességnél gyorsabban vagy lassabban haladni. c

Eredeti szöveg(Angol)

… a fénynek is van egy amplitúdója, hogy gyorsabban (vagy lassabban) haladjon, mint a hagyományos fénysebesség. A legutóbbi előadáson rájöttél, hogy a fény nem csak egyenes vonalban megy; most rájössz, hogy nem csak fénysebességgel megy! Meglepheti, hogy van egy amplitúdója a fotonoknak a hagyományos sebességnél nagyobb vagy lassabb sebességre. c

Richard Feynman, 1965-ös fizikai Nobel-díjas.

Ráadásul a megkülönböztethetetlenség elve miatt lehetetlen megmondani, hogy ugyanazt a részecskét vagy annak újszülött másolatát figyeljük-e meg. 2004-es Nobel-előadásában Frank Wilczek a következő érvelést adta:

Képzeljünk el egy részecskét, amely átlagosan a fénysebességhez nagyon közeli sebességgel mozog, de a kvantumelmélet által megkívánt pozícióbizonytalansággal. Nyilvánvaló, hogy bizonyos valószínűséggel megfigyeljük, hogy ez a részecske az átlagosnál valamivel gyorsabban, tehát a fénynél is gyorsabban mozog, ami ellentmond a speciális relativitáselméletnek. Ennek az ellentmondásnak az egyetlen ismert módja az antirészecskék ötletének felhasználása. Nagyon durván fogalmazva, a pozícióban szükséges bizonytalanságot úgy érjük el, hogy feltételezzük, hogy a mérési aktus magában foglalhatja az eredetitől megkülönböztethetetlen antirészecskék képződését, eltérő elrendezéssel. A konzervált kvantumszámok egyensúlyának fenntartása érdekében további részecskéket ugyanannyi antirészecskének kell kísérnie. (Dirac az általa levezetett elegáns relativisztikus hullámegyenlet zseniális értelmezéseinek és újraértelmezéseinek sorozatán keresztül jutott el a részecske-előrejelzéshez, nem pedig egy olyan heurisztikus megfontoláson keresztül, mint amilyen az általam adott. E következtetések elkerülhetetlensége és egyetemessége, valamint közvetlen relevanciája a kvantummechanika és a speciális relativitáselmélet alapelveivel kapcsolatban csak utólag vált nyilvánvalóvá).

Eredeti szöveg(Angol)

Képzeljünk el egy részecskét, amely átlagosan nagyon közel fénysebességgel mozog, de helyzete bizonytalan, ahogy azt a kvantumelmélet megköveteli. Nyilvánvalóan valószínű, hogy megfigyelve ez a részecske az átlagosnál valamivel gyorsabban, tehát a fénynél is gyorsabban mozog, amit a speciális relativitáselmélet nem enged meg. A feszültség feloldásának egyetlen ismert módja az antirészecskék ötletének bevezetése. Nagyon durván szólva, a pozícióban szükséges bizonytalanságot úgy alkalmazzák, hogy lehetővé teszik, hogy a mérési aktus során több, az eredetitől megkülönböztethetetlen részecske keletkezzen, amelyek különböző pozíciókkal rendelkeznek. A konzervált kvantumszámok egyensúlyának megőrzése érdekében az extra részecskéket azonos számú antirészecskéknek kell kísérniük. (Dirac az általa feltalált elegáns relativisztikus hullámegyenlet zseniális értelmezéseinek és újraértelmezéseinek sorozatán keresztül vezette előre az antirészecskék létezését, nem pedig az általam bemutatott fajta heurisztikus érvelésen keresztül. Következtetéseinek elkerülhetetlensége és általánossága, valamint a kvantummechanika és a speciális relativitáselmélet alapelveivel való közvetlen kapcsolatuk csak utólag világos).

Frank Wilczek

Scharnhorst hatás

A hullámok sebessége annak a közegnek a tulajdonságaitól függ, amelyben terjednek. A speciális relativitáselmélet kimondja, hogy vákuumban lehetetlen egy hatalmas testet a fénysebességet meghaladó sebességre felgyorsítani. Ugyanakkor az elmélet nem tételez fel semmilyen konkrét értéket a fénysebességre. Kísérletileg mérik, és a vákuum tulajdonságaitól függően változhat. Egy olyan vákuum esetében, amelynek energiája kisebb, mint egy közönséges fizikai vákuum energiája, a fénysebességnek elméletileg nagyobbnak kell lennie, és a jelátvitel legnagyobb megengedett sebességét a lehetséges legnagyobb negatív energiasűrűség határozza meg. Az ilyen vákuum egyik példája a Casimir vákuum, amely vékony résekben és kapillárisokban fordul elő, amelyek mérete (átmérője) akár több tíz nanométer (körülbelül százszor) több méretben tipikus atom). Ez a hatás a Kázméri vákuumban a virtuális részecskék számának csökkenésével is magyarázható, amelyek a folytonos közeg részecskéihez hasonlóan lassítják a fény terjedését. A Scharnhorst számításai azt mutatják, hogy a fénysebesség Casimir vákuumban 1/10 24-gyel meghaladja a fénysebességet egy 1 nm széles rés esetén a közönséges vákuumhoz képest. Azt is kimutatták, hogy a fénysebesség túllépése Kázmér vákuumban nem vezet az oksági elv megsértéséhez. A Kázmér-vákuumban a fénysebesség túllépése a közönséges vákuumban mért fénysebességhez képest még nem igazolták kísérletileg e hatás mérésének rendkívüli nehézségei miatt.

Elméletek a fénysebesség változékonyságáról vákuumban

A modern fizikában vannak olyan hipotézisek, amelyek szerint a fény sebessége vákuumban nem állandó, és értéke idővel változhat (Változó fénysebesség (VSL)). Ennek a hipotézisnek a leggyakoribb változata azt sugallja, hogy univerzumunk életének korai szakaszában az állandó értéke (a fénysebesség) sokkal nagyobb volt, mint most. Ennek megfelelően korábban az anyag sebességgel mozoghatott jelentősen felülmúlja modern fénysebesség.

Mit gyorsabb sebesség fény vagy hangsebesség?

Fény sebessége. Példa: először villámlás, majd mennydörgés.
Úgy tűnik, a mi iskoláinkban nem tanítanak fizikát! A FÉNY sebessége, bébi, természetesen nagyobb.
Fény persze
Őszintén szólva nem tudom a helyes választ, de ha jobban belegondolunk, logikusabb, hogy a fénysebesség nagyobb.
Kopogási sebesség. Az egyik végén fingott, a másikon már azt mondják, hogy megszarta magát.
fénysebesség. mivel zivatarban először villámlást látunk, csak azután hallunk mennydörgést
hangsebesség (vákuumban)
és így a fénysebesség... a fény 8 perc alatt ér el hozzánk a naptól
Sveta
Egy hajnali napsugár 17 másodperc alatt teszi meg a Föld távolságát, a hangsebesség pedig 300 km/s, így a matek
Ahogy szeretné
teknősök....
Sveta...
Például amikor zivatar van... először villámlik, aztán mennydörgés következik... Na, nekem így magyarázták...: ^^
Ezzel kapcsolatban van egy vicc: amikor bekapcsolod a tévét, először a hang jelenik meg, aztán a kép.
(A fentebb válaszolók láthatóan nem is hallották)
A földi légkörben természetesen a fénysebesség nagyobb, mint a hangsebesség.
De általánosságban elmondható, hogy mindkét mennyiség attól függ, hogy milyen közegben terjednek a hullámok - az első esetben az elektromágneses hullámok, a második esetben a részecskekompressziós hullámok (akusztikus).
Tehát - bizonyos környezetben a fény észrevehetően lassabban terjedhet, mint vákuumban vagy levegőben. És egyes anyagokban a hang sokkal gyorsabban terjed, mint a levegőben.
Előfordul, hogy a részecskék a közegben a fény sebességénél nagyobb sebességgel terjednek. És ugyanakkor továbbra is bocsátanak ki. (Vavilov-Cserenkov-effektus). De a hanghullámokról elemi részecskékáltalában nem mondják...
Eddig nem találtam információt olyan anyagról, amelyben a hangsebesség meghaladná a fénysebességet, de arról sincs információ, hogy ez elméletileg lehetetlen lenne.
Tehát általában a fénysebesség nagyobb, de ez alól talán vannak nagyon konkrét kivételek.
A fénysebesség, egy banális példa a zivatar: először villámlik, majd mennydörgés.
A medve nevetésének sebessége.
fénysebesség
Nos, azt hiszem, nincs értelme egy banális választ 100. alkalommal megismételni, de szeretném kifejezni tiszteletemet Alekszandr Korotejev iránt. Amikor elolvastam a válaszodat, eszembe jutott egy példa. A Nap belsejében (a héliummag zónájában és a sugárzási egyensúlyi zónában) az anyag sűrűsége olyan kolosszális, hogy másodpercenként több CENTIMÉTER sebességgel terjed benne a fény... Nos, a hanghullám terjedési sebessége a tengervízben valamivel kevesebb, mint 1500 m/s...
Fénysebesség 300 000 000 m/s
hangsebesség levegőben 340 m/s
A fénysebesség milliószor nagyobb, és ez a legnagyobb sebesség a természetben.
A fény terjedhet vákuumban (levegőtlen térben), de a hangnak közegre van szüksége – minél sűrűbb a közeg, annál gyorsabb a hangsebesség. Például eső után jobban és tisztábban hallja a hangokat. Az ókorban, hogy hallják, milyen messze van az ellenséges sereg, a fülüket a földre tették.
Ha szeretné hallani a közeledő vonat hangját, tegye a fülét a sínekre - mert sűrűbb környezetben a hangsebesség nagyobb
a fény sebessége történt az emlékezetemmel....
fénysebesség

A relativitáselmélet paradoxonjaival lenyűgöző. Mindannyian tudunk az ikrekről, arról, hogy egy hosszú repülőt egy rövid dobozba lehet illeszteni. Ma már minden érettségiző ismeri a választ ezekre a klasszikus talányokra, a fizikustanulók pedig még inkább úgy vélik, hogy a speciális relativitáselméletben nem maradnak titkok előttük.

Minden rendben lenne, ha nem lenne a nyomasztó körülmény - a szuperluminális sebességek lehetetlensége. Tényleg nem lehet gyorsabban menni?! - Gondoltam gyerekként. Talán lehetséges?! Ezért egy Albert Einsteinről elnevezett fekete- vagy fehérmágia – nem tudom – előadására hívlak benneteket, a végén egy kinyilatkoztatással. Akinek azonban ez nem elég, azoknak készítettem egy rejtvényt is.

UPD: Egy nappal később közzéteszem a határozatot. Sok képlet és grafikon a végén.

Alpha Centauri felé

Meghívom Önt, hogy foglaljon helyet a csillagközi hajónkban, amely az Alpha Centauri felé tart. 4 fényévre vagyunk az útvonal végső pontjától. Figyelem, beindítjuk a motorokat. Megy! Az utasok kényelme érdekében kapitányunk úgy állította be a tolóerőt, hogy gyorsan gyorsuljunk, és érezzük a Földön megszokott gravitációs erőt.

Most már rendesen felgyorsultunk, igaz, a fénysebesség feléig. Tegyünk fel egy egyszerűnek tűnő kérdést: milyen sebességgel közelítjük meg az Alpha Centaurit a saját (hajó) vonatkoztatási rendszerünkben. Úgy tűnik, minden egyszerű, ha a Föld és az Alfa Centauri álló vonatkoztatási rendszerében egy sebességgel repülünk, akkor a mi szempontunkból nagy sebességgel közelítjük meg a célt.

Aki már érzékelt egy fogást, annak teljesen igaza van. A válasz helytelen! Itt pontosítást kell tennünk: az Alpha Centauri megközelítési sebességén a hozzá való hátralévő távolság változását értem, osztva azzal az időtartammal, amely alatt a változás bekövetkezett. Természetesen mindent az űrhajóhoz kapcsolódó referenciakeretünkben mérünk.

Itt emlékeznünk kell a hosszúság Lorentz-összehúzódására. Hiszen a fénysebesség felére gyorsítva azt fogjuk tapasztalni, hogy mozgásunk iránya mentén a skála összezsugorodott. Hadd emlékeztessem a képletre:

És most, ha fele fénysebességgel mérjük a Föld és az Alfa Centauri közötti távolságot, nem kapunk 4 fényt. év, de csak 3,46 szent év.

Kiderült, hogy csak annak köszönhetően, hogy felgyorsultunk, máris majdnem 0,54 fényévvel csökkentettük az út végpontjáig vezető távolságot. Ha pedig nem csak nagy sebességgel haladunk, hanem gyorsulunk is, akkor a léptéktényezőnek lesz egy deriváltja az időhöz képest, ami lényegében egyben a megközelítési sebesség is, és hozzáadódik .

Így a szokásos, mondhatnám klasszikus sebességünk mellé egy másik kifejezés is hozzáadódik - a hátralévő út hosszának dinamikus csökkentése, amely akkor és csak akkor következik be, ha nullától eltérő gyorsulás van. Nos, vegyünk egy ceruzát és számoljunk.

És akik lusták követni azokat a számításokat, amelyekkel a spoiler túloldalán találkozom

A csillag aktuális távolsága a hajóskapitány uralkodója szerint, - az óra a gardróbban, - a sebesség.

Már itt látjuk, hogy az első parciális derivált a sebesség, csak a sebesség mínuszjellel, amint megközelítjük az Alpha Centaurit. De a második kifejezés az a fogás, amelyre, gyanítom, nem mindenki gondolt.

Ahhoz, hogy megtaláljuk a sebesség deriváltját az idő függvényében a második tagban, óvatosnak kell lenni, mert mozgó vonatkoztatási rendszerben vagyunk. A legegyszerűbben a relativisztikus sebességek hozzáadására szolgáló képletből lehet kiszámítani az ujjain. Tegyük fel, hogy egy időpillanatban sebességgel haladunk, majd bizonyos idő elteltével a sebességünket növeljük. A kapott sebesség a relativitáselmélet képlete szerint lesz

Most tegyük össze (2)-et és (3)-at, és a (3) származékát kell venni, mert kis lépésekben nézzük.

Csodáljuk meg a végső képletet

Ő csodálatos! Ha az első tagot - sebességet - a fénysebesség korlátozza, akkor a második tagot semmi sem korlátozza! Vegyünk többet és... a második tag könnyen meghaladhatja a -t.

Bocsánat, micsoda! - Néhányan nem hiszik el.
„Igen, igen, pontosan ez” – válaszolom. - Lehet nagyobb, mint a fénysebesség, több mint két fénysebesség, több mint 10 fénysebesség. Arkhimédészt átfogalmazva azt mondhatom: „add a megfelelőt, és annyi sebességet biztosítok neked, amennyit csak akarsz.”

Nos, cseréljük ki a számokat, a számok mindig érdekesebbek. Emlékezetünk szerint a kapitány beállította a gyorsulást, és máris elérte a sebességet. Aztán azt találjuk, hogy mikor fényévek, közeledési sebességünk egyenlő lesz a fénysebességgel. Ha fényévekkel helyettesítjük, akkor

Szavakkal: „három pont három, a fénysebesség három tizede”.

Továbbra is meglepődünk

Nézzük meg még közelebbről az (5) képletet. Hiszen nem szükséges felszállni egy relativisztikus űrhajóra. Mind a sebesség, mind a gyorsulás nagyon kicsi lehet. Minden a varázslatról szól. Csak gondolj bele!

Beültem hát a kocsiba és nyomtam a gázt. Van sebességem és gyorsulásom. És ebben a pillanatban garantálhatom, hogy valahol száz-két millió fényévvel előttem vannak olyan tárgyak, amelyek most a fénynél gyorsabban közelednek felém. Az egyszerűség kedvéért még nem vettem figyelembe a Földnek a Nap körüli pályáján, illetve a Napnak a Galaxis közepe körüli mozgási sebességét. Ezeket figyelembe véve a szuperluminális sebességű objektumok már nagyon közel lesznek - nem kozmológiai léptékben, hanem valahol Galaxisunk perifériáján.

Kiderült, hogy önkéntelenül, még minimális gyorsításokkal is, például felkelve a székből, szuperluminális mozgásban veszünk részt.

Még mindig meglepődünk

Nézd meg nagyon-nagyon közelről az (5) képletet. Ne az Alpha Centaurihoz való közeledés sebességét, hanem a Földről való eltávolítás sebességét derítsük ki. Ha Δ elég nagy, például félúton a cél felé, akkor azt tapasztalhatjuk, hogy a Föld és az Alfa Centauri is közeledik felénk. A meglepetésből kilábalva persze sejthető, hogy a hibás a hosszcsökkenés, ami nem csak előre, hanem visszafelé is működik. Az űrhajó mögötti tér gyorsabban összenyomódik, mint ahogy elrepülünk a kiindulási ponttól.

Egy másik meglepő hatás könnyen érthető. Hiszen amint megváltoztatja a gyorsulás irányát, az (5) második tagja azonnal előjelet vált. Azok. a megközelítési sebesség könnyen nullává, vagy akár negatívvá is válhat. Bár a normál sebességünk továbbra is az Alpha Centauri felé fog irányulni.

Kitettség

Remélem, eléggé összezavartalak. Hogy van az, hogy megtanították nekünk, hogy a fény sebessége a legnagyobb! A fénysebességnél gyorsabban nem lehet megközelíteni semmit! De itt érdemes odafigyelni minden relativisztikus törvényre vonatkozó közmondásra. Bármelyik tankönyvben benne van, de úgy tűnik, csak a szövegezést roncsolja, pedig ott van minden „só”. Ez a mondás azt állítja, hogy a speciális relativitáselmélet posztulátumai „inerciális vonatkoztatási rendszerben” működnek.

Egy nem inerciális referenciakeretben Einstein nem garantál nekünk semmit. Ez így megy!

Ugyanaz, kicsit részletesebben és kicsit összetettebben

Az (5) képlet tartalmazza a távolságot. Amikor egyenlő nullával, pl. amikor megpróbáljuk lokálisan meghatározni a sebességet a közeli objektumokhoz képest, csak az első tag marad meg, ami természetesen nem haladja meg a fénysebességet. Nincs mit. És csak nagy távolságokon, pl. nem lokálisan, szuperluminális sebességet kaphatunk.

Meg kell mondani, hogy általában véve az egymástól távol lévő objektumok relatív sebessége rosszul definiált fogalom. Lapos téridőnk egy gyorsított vonatkoztatási rendszerben görbültnek tűnik. Ez a híres „Einstein-lift”, amely megfelel a gravitációs mezőnek. És helyes, ha két vektormennyiséget egy görbe térben hasonlítunk össze, ha azok ugyanabban a pontban vannak (a megfelelő vektorköteg azonos érintőterében).

Ha már a mi paradoxonunkról beszélünk szuperluminális sebesség Lehet másképp is gondolkodni, mondhatnám integráltan. Végül is egy relativisztikus utazás az Alpha Centauriba az űrhajós saját órája szerint sokkal kevesebb, mint 4 évig tart, tehát a kezdeti távolságot elosztva a megtett távolsággal saját ideje, akkor a fénysebességnél nagyobb effektív sebességet kapunk. Lényegében ez az ikrek azonos paradoxona. Aki kényelmesen érzi magát, az így megértheti a szuperluminális utazást.

Ez a trükk. A kapitányod nyilvánvaló.

És végül kitaláltam egy házi feladatot vagy vázlatot, amelyet megbeszélhettek a megjegyzésekben.

Probléma

A földlakók és az Alpha Centauri úgy döntöttek, hogy delegációt cserélnek. Egy űrhajó indult a Földről sebességgel. Ugyanebben az időben egy idegen repülő csészealj indult el Alpha Centauriból ugyanolyan sebességgel.

Mekkora a távolság a földi hajó referenciakeretében lévő hajók között az indítás pillanatában, amikor a Föld, illetve az Alpha Centauri közelében voltak? Írd meg a válaszodat a megjegyzésekben.

UPD: Megoldás

Tehát a probléma megoldása. Nézzük először minőségileg.

Egyezzünk meg abban, hogy az Alpha, a Föld, a rakéta és a csészealj órái szinkronban vannak (ez előre megtörtént), és a kilövés mind a négy órára 12:00-kor történt.

Tekintsük a téridőt grafikusan stacionárius koordinátákban. A Föld nullán van, az Alfa a tengely mentén egy távolságra van. Az Alpha Centauri világvonala láthatóan egyenesen felfelé halad. A lemez világvonala balra dől, mert egy pontból kirepült a Föld irányába.

Most ezen a grafikonon megrajzoljuk a Földről indított rakéta vonatkoztatási rendszerének koordinátatengelyeit. Mint ismeretes, az ilyen koordinátarendszer-transzformációt (CS) boost-nak nevezzük. Ebben az esetben a tengelyek szimmetrikusan megdöntve vannak az átlós vonalhoz képest, amely a fénysugarat mutatja.

Azt hiszem, ebben a pillanatban már minden világossá vált számodra. Nézd, a tengely különböző pontokon metszi az Alfa és a repülő csészealj világvonalait. Mi történt?

Elképesztő dolog. A kilövés előtt a rakéta szempontjából a csészealj és az Alfa is egy ponton volt, és gyorsulás után kiderül, hogy egy mozgó űrhajóban a rakéta és a csészealj kilövése nem volt egyidejű. A tányér, hirtelen kiderül, korábban indult, és sikerült egy kicsit közelebb kerülnie hozzánk. Ezért most 12:00:01-kor az óra szerint a rakéták már közelebb vannak a csészealjhoz, mint az Alfához.

És ha a rakéta tovább gyorsul, akkor a következő SC-re „ugrik”, ahol a lemez még közelebb van. Ráadásul a lemez ilyen megközelítése csak a gyorsulás és a hosszanti skála dinamikus összenyomódása miatt következik be (erről szól az egész bejegyzésem), nem pedig a rakéta térben való előrehaladása miatt, mert A rakétának valójában még nem volt ideje átrepülni semmin. A lemeznek ez a közelítése pontosan az (5) képlet második tagja.

Nos, többek között figyelembe kell vennünk a szokásos Lorentz-féle távolságcsökkentést. Azonnal megmondom a választ: a rakéta és a csészealj sebességével, minden távolságban

a rakéta és az Alpha között: 3,46 sv. év (szokásos Lorentz-összehúzódás)
a rakéta és a lemez között: 2,76 St. az év ... ja

Az érdeklődőknek varázsoljunk el egy kis képleteket négydimenziós térben

Ez a fajta probléma kényelmesen megoldható négydimenziós vektorokkal. Nem kell megijedni tőlük, minden a lineáris algebra leggyakoribb műveleteivel történik. Ráadásul csak egy tengely mentén haladunk, így a négy koordinátából csak kettő marad: és .

Ezután az egyszerű jelölésben fogunk megegyezni. A fénysebességet egyenlőnek tekintjük az egységgel. Mi, fizikusok mindig ezt tesszük. :) A Planck-állandót és a gravitációs állandót is egységnek szoktuk tekinteni. Ez a lényegen nem változtat, de pokolian megkönnyíti az írást.

Tehát a rekordok tömörsége érdekében a mindenütt jelenlévő „relativisztikus gyökeret” a gamma-tényezővel jelöljük, ahol a Föld rakéta sebessége:

Most írjuk be a vektort a komponensekbe:

A felső komponens az idő, az alsó a térbeli koordináta. A hajók egy stacionárius rendszerben egyszerre indulnak, így a vektor felső komponense nulla.

Most keressük meg a mozgó koordináta-rendszerben a pont koordinátáit, pl. . Ehhez transzformációt használunk egy mozgó referenciakeretre. Ezt erősítésnek hívják, és nagyon egyszerű megtenni. Bármely vektort meg kell szorozni a boost mátrixszal

Szorzás:

Amint látjuk, ennek a vektornak az időkomponense negatív. Ez azt jelenti, hogy a mozgó rakéta szempontjából a pont a tengely alatt helyezkedik el, azaz. a múltban (amint az a fenti ábrán is látható).

Keressük meg a vektort a stacionárius rendszerben. Az időkomponens egy ismeretlen időperiódus, a térkomponens pedig az a távolság, amelyet a lemez időben közelít, sebességgel haladva:

Most ugyanaz a vektor a rendszerben

Keressük a szokásos vektorösszeget

Miért egyenlővé tettem ezt a jobboldali összeget egy ilyen vektorral? A definíció szerint a pont a tengelyen van, tehát az időkomponensnek nullának kell lennie, a térbeli komponens pedig a rakéta és a lemez közötti szükséges távolságnak kell lennie. Innen egy kettős rendszert kapunk egyszerű egyenletek- külön egyenlőségjelet teszünk az időbeli komponenseknek, külön a térbelieknek.

Az első egyenletből meghatározzuk az ismeretlen paramétert, behelyettesítjük a második egyenletbe, és megkapjuk. Hagyjuk az egyszerű számításokat, és azonnal írjuk le

Helyettesítve , , kapunk

Az iskolában azt tanították nekünk, hogy a fénysebességet nem lehet túllépni, ezért az ember mozgása a világűrben nagy megoldhatatlan probléma (hogyan repüljünk a legközelebbi naprendszerbe, ha a fény ezt a távolságot csak néhány perc alatt képes megtenni Ezer év?). Talán amerikai tudósok megtalálták a módját, hogy szupersebességgel repüljenek, nemcsak csalás nélkül, hanem Albert Einstein alapvető törvényeit is követve. Mindenesetre ezt állítja a térdeformációs motor projekt szerzője, Harold White.

Mi a szerkesztőségben teljesen fantasztikusnak tartottuk a hírt, ezért ma, a kozmonautika napjának előestéjén Konstantin Kakaes riportját közöljük a Popular Science magazin számára egy fenomenális NASA-projektről, amelyen siker esetén az ember túl tud lépni. Naprendszer.

2012 szeptemberében több száz tudós, mérnök és űrrajongó gyűlt össze a csoport második nyilvános találkozóján, a 100 Year Starship néven. A csoportot Mai Jemison egykori űrhajós vezeti, és a DARPA alapította. A konferencia célja, hogy „lehetővé tegye az emberi utazást a Naprendszeren túl más csillagokhoz a következő száz éven belül”. A konferencia legtöbb résztvevője elismeri, hogy az emberes űrkutatás terén túl kicsi az előrelépés. Az elmúlt néhány negyedévben elköltött dollármilliárdok ellenére az űrügynökségek majdnem annyit tehetnek, mint az 1960-as években. Valójában a 100 Year Starship-et azért hívták össze, hogy mindezt kijavítsa.

De térjünk a lényegre. A konferencia néhány napja után a résztvevők eljutottak a legfantasztikusabb témákhoz: a szervregeneráció, a szervezett vallás problémája a hajón stb. A 100 Year Starship találkozó egyik legérdekesebb előadása a "Strain Field Mechanics 102" volt, és Harold "Sonny" White, a NASA munkatársa tartotta. Az ügynökség veteránja, White vezeti a vállalat fejlett impulzusprogramját. Űrközpont Johnson (JSC). Öt kollégájával együtt elkészítette a Space Propulsion Systems Roadmap-et, amely felvázolja a NASA jövőbeli űrutazási céljait. A terv mindenféle meghajtási projektet felsorol, a fejlett vegyi rakétáktól az olyan messzemenő fejlesztésekig, mint az antianyag vagy a nukleáris gépek. De White kutatási területe a legfuturisztikusabb az összes közül: az űrhajlító motorra vonatkozik.

Általában így ábrázolják az Alcubierre-buborékot

A terv szerint egy ilyen motor fénysebességet meghaladó sebességgel fog mozgást biztosítani a térben. Általánosan elfogadott, hogy ez lehetetlen, mivel ez egyértelműen megsérti Einstein relativitáselméletét. De White az ellenkezőjét állítja. Szavai alátámasztására az úgynevezett Alcubierre-buborékokra hivatkozik (Einstein elméletéből levezetett egyenletek, amelyek szerint a világűrben lévő test képes szuperluminális sebesség elérésére, ellentétben egy testtel normál körülmények között). Az előadásban kifejtette, hogyan ért el a közelmúltban olyan elméleti eredményeket, amelyek közvetlenül vezetnek egy valós térdeformációs motor megalkotásához.

Nyilvánvaló, hogy mindez teljesen fantasztikusan hangzik: az ilyen fejlesztések valódi forradalmat jelentenek, amely felszabadítja a világ összes asztrofizikusának kezét. Ahelyett, hogy 75 000 évet töltenének az Alpha Centauriba, a hozzánk legközelebbi csillagrendszerbe, az űrhajósok egy ilyen motorral szerelt hajón néhány héten belül megtehetik az utat.

Az űrsiklóprogram végére és az alacsony Föld körüli pályára tartó magánrepülések növekvő szerepére tekintettel a NASA azt állítja, hogy a nagy horderejű, sokkal merészebb tervekre összpontosít, amelyek jóval túlmutatnak a holdutakon. Ezeket a célokat csak új motorrendszerek kifejlesztésével lehet elérni – minél gyorsabb, annál jobb. Néhány nappal a konferencia után Charles Bolden, a NASA vezetője megismételte White szavait: "A fénysebességnél gyorsabban akarunk utazni, anélkül, hogy megállnánk a Marson."

HONNAN TUDUNK ERRE A MOTORRÓL

A „space warp engine” kifejezés első népszerű használata 1966-ra nyúlik vissza, amikor Jen Roddenberry kiadta a Star Treket. A következő 30 évben ez a motor csak ennek a tudományos-fantasztikus sorozatnak a részeként létezett. Egy Miguel Alcubierre nevű fizikus éppen akkor nézte meg a sorozat egyik epizódját, amikor doktori címén dolgozott. általános elmélet relativitáselmélet, és azon töprengett, hogy lehetséges-e a valóságban létrehozni egy térhajlító motort. 1994-ben publikált egy dokumentumot, amely ezt az álláspontot vázolja.

Alcubierre egy buborékot képzelt el az űrben. A buborék elülső részén az idő-tér összehúzódik, hátul pedig kitágul (ahogy a fizikusok szerint az Ősrobbanáskor történt). A deformáció hatására a hajó a környező zaj ellenére simán siklik az űrben, mintha egy hullámon szörfözne. Elvileg egy deformált buborék a kívánt gyorsan mozoghat; A fénysebesség korlátai Einstein elmélete szerint csak a téridő kontextusában érvényesek, de a téridő ilyen torzulásaira nem. A buborék belsejében, ahogy Alcubierre feltételezte, a téridő nem fog változni, és az űrutazóknak sem lesz semmi baja.

Az általános relativitáselmélet Einstein-egyenleteit nehéz egy irányban megoldani, ha kitaláljuk, hogyan hajlítja meg az anyag a teret, de megvalósítható. Alcubierre ezek felhasználásával megállapította, hogy az anyag eloszlása szükséges feltétele a deformált buborék létrejöttének. A probléma csak az, hogy a döntések oda vezettek határozatlan forma negatív energiának nevezett anyag.

Beszélő egyszerű nyelven, a gravitáció két tárgy közötti vonzóerő. Minden tárgy, méretétől függetlenül, valamilyen vonzási erőt fejt ki a környező anyagra. Einstein szerint ez az erő a téridő görbülete. A negatív energia azonban gravitációsan negatív, azaz taszító. Ahelyett, hogy összekapcsolná az időt és a teret, a negatív energia eltaszítja és elválasztja őket. Nagyjából egy ilyen modell működéséhez Alcubierre-nek negatív energiára van szüksége a téridő kiterjesztéséhez a hajó mögött.

Annak ellenére, hogy soha senki nem mért igazán negatív energiát, a kvantummechanika szerint az létezik, és a tudósok a laboratóriumban megtanulták létrehozni. Újjáteremtésének egyik módja a Kázmér-effektus: két, egymáshoz közel elhelyezett párhuzamos vezetőlemez bizonyos mennyiségű negatív energiát hoz létre. Az Alcubierre-modell gyenge pontja, hogy hatalmas mennyiségű negatív energiát igényel, a tudósok által becsültnél több nagyságrenddel nagyobb mennyiséget lehet előállítani.

White azt mondja, hogy megtalálta a módját ennek a korlátozásnak. Egy számítógépes szimuláció során White úgy módosította a deformációs mező geometriáját, hogy elméletileg több milliószor kevesebb negatív energia felhasználásával tudjon deformált buborékot előállítani, mint az Alcubierre becslése szerint, és talán elég kevés ahhoz, hogy egy űrszonda hordozza az előállításhoz szükséges eszközöket. „A felfedezések – mondja White – Alcubierre módszerét nem praktikusról teljesen hihetőre változtatják.

JELENTÉS A WHITE'S LABBÓL

A Johnson Space Center a Houston lagúnák közelében található, kilátással a Galveston-öbölre. A központ kicsit olyan, mint egy külvárosi egyetemi kampusz, csak az űrhajósok képzését célozzák. Látogatásom napján White találkozik velem a 15-ös épületben, amely folyosók, irodák és laboratóriumok többszintes labirintusa, ahol motorteszteket végeznek. White egy Eagleworks pólóinget visel (ahogyan ő nevezi motorkísérleteit), amelyen egy futurisztikus űrhajó fölött szárnyaló sas hímzett.

White mérnökként kezdte pályafutását, egy robotcsoport részeként végzett kutatásokat. Végül ő vette át az ISS teljes robotikai szárnyának irányítását, miközben plazmafizikából doktorált. Csak 2009-ben vált érdeklődési köre a mozgás tanulmányozására, és ez a téma annyira magával ragadta, hogy ez lett a fő oka annak, hogy a NASA-hoz ment dolgozni.

"Ő eléggé szokatlan személy, mondja főnöke, John Applewhite, aki a meghajtórendszerekkel foglalkozó részleg vezetője. - Mindenképpen nagy álmodozó, ugyanakkor tehetséges mérnök. Tudja, hogyan változtassa fantáziáit valódi mérnöki termékké.” Körülbelül ugyanabban az időben, amikor csatlakozott a NASA-hoz, White engedélyt kért saját laboratóriumának megnyitására, amely a fejlett meghajtórendszerekkel foglalkozik. Ő maga találta ki az Eagleworks nevet, sőt felkérte a NASA-t, hogy készítsen logót a szakterületéhez. Aztán elkezdődött ez a munka.

White az irodájába vezet, amit megoszt egy kollégájával, aki vizet keres a Holdon, majd le az Eagleworks-be. Séta közben elmeséli kérelmét, hogy nyisson egy laboratóriumot, és „hosszú, fáradságos folyamatnak nevezi, hogy megtaláljanak egy fejlett mozgást, amely segít az embernek az űr felfedezésében”.

White megmutatja nekem a tárgyat, és megmutatja annak központi funkcióját – amit ő "kvantumvákuumplazma-hajtásnak" (QVPT) nevez. Ez az eszköz úgy néz ki, mint egy hatalmas vörös bársony fánk, amelynek vezetékei szorosan körbe vannak tekeredve a mag körül. Ez a két Eagleworks kezdeményezés egyike (a másik a warp drive). Ez is titkos fejlesztés. Amikor megkérdezem, mi az, White azt mondja, csak annyit tud mondani, hogy a technológia még a warp meghajtónál is menőbb.) A White által írt 2011-es NASA-jelentés szerint a jármű az üres térben lévő kvantumingadozásokat használja üzemanyagforrásként, ami azt jelenti, hogy a QVPT-motoros űrrepülőgéphez nincs szükség üzemanyagra.

A motor az üres tér kvantum-ingadozásait használja üzemanyagforrásként,
ami űrhajót jelent,
QVPT hajtja, nem igényel üzemanyagot.

Amikor a készülék működik, White rendszere filmszerűen tökéletesnek tűnik: a lézer színe piros, a két sugár pedig szablyaszerűen keresztezi egymást. A gyűrű belsejében négy bárium-titanátból készült kerámia kondenzátor található, amelyeket White 23 000 volton tölt. White az elmúlt két és fél évet töltötte a kísérlet fejlesztésével, és elmondása szerint a kondenzátorok hatalmas potenciális energiát mutatnak. Amikor azonban azt kérdezem, hogyan lehet létrehozni az elvetemült téridőhöz szükséges negatív energiát, elkerüli a választ. Kifejti, hogy titoktartási megállapodást írt alá, ezért részleteket nem árulhat el. Kérdezem, kivel kötötte meg ezeket a megállapodásokat. Azt mondja: „Az emberekkel. Jönnek és beszélni akarnak. Nem tudok több részletet közölni."

A MOTORÖTLET ELLENZŐI

Eddig az elvetemült utazás elmélete meglehetősen intuitív – az időt és a teret torzítja, hogy mozgó buborékot hozzon létre –, és van néhány jelentős hibája. Még ha White jelentősen csökkenti is az Alcubierre által igényelt negatív energia mennyiségét, akkor is többre lenne szükség, mint amennyit a tudósok elő tudnak állítani – mondja Lawrence Ford, a Tufts Egyetem elméleti fizikusa, aki az elmúlt 30 évben számos tanulmányt írt a negatív energia témájában. . Ford és más fizikusok szerint alapvető fizikai korlátok vannak, nem annyira a mérnöki tökéletlenségek miatt, mint az, hogy ekkora mennyiségű negatív energia nem tud sokáig egy helyen létezni.

Egy másik kihívás: A fénynél gyorsabban haladó láncgömb létrehozásához a tudósoknak negatív energiát kell generálniuk az űrhajó körül és fölött. White szerint ez nem probléma; nagyon homályosan válaszolja, hogy a motor nagy valószínűséggel működni fog néhány létező „a szükséges feltételeket megteremtő apparátusnak” köszönhetően. Azonban ezeknek a feltételeknek a megteremtése a hajó előtt azt jelentené, hogy állandó, a fénysebességnél gyorsabban haladó negatív energia utánpótlást biztosítanának, ami ismét ellentmond az általános relativitáselméletnek.

Végül az űrhajlati motor felvet egy fogalmi kérdést. Az általános relativitáselméletben a szuperluminális sebességgel való utazás egyenértékű az időben való utazással. Ha egy ilyen motor valódi, White létrehoz egy időgépet.

Ezek az akadályok komoly kétségekre adnak okot. "Nem hiszem, hogy az általunk ismert fizika és a fizika törvényei lehetővé teszik, hogy elhiggyük, hogy bármit is elérhet a kísérleteivel" - mondja Ken Olum, a Tufts Egyetem fizikusa, aki részt vett a 100. csillaghajó egzotikus meghajtási vitájában is. Jubileumi találkozó." Noah Graham, a Middlebury College fizikusa, aki kérésemre elolvasta White két dolgozatát, e-mailt írt nekem: „Nem látok semmi értékeset. tudományos bizonyítékok korábbi műveire való hivatkozások mellett."

Alcubierre-nek, aki jelenleg a Mexikói Nemzeti Autonóm Egyetem fizikusa, megvannak a maga kétségei. "Még ha állok is űrhajóés van rendelkezésemre álló negatív energia, nem tudom odatenni, ahol lennie kell” – mondja nekem telefonon mexikóvárosi otthonából. - Nem, az ötlet varázslatos, tetszik, magam írtam. De van benne néhány komoly hiányosság, amit most, az évek során látok, és nem tudok egyetlen módot sem a javításukra.”

A SZUPER SEBESSÉG JÖVŐJE

A Johnson Science Center főkapujától balra egy Saturn V rakéta fekszik az oldalán, a fokozatai el vannak választva, hogy megmutassák belső tartalmát. Gigantikus – a sok motorja közül az egyik akkora, mint egy kisautó, maga a rakéta pedig néhány lábbal hosszabb, mint egy futballpálya. Ez persze elég beszédes bizonyítéka az űrnavigáció sajátosságainak. Ráadásul 40 éves, és az általa képviselt idő – amikor a NASA része volt egy hatalmas nemzeti tervnek, hogy embert küldjenek a Holdra – már rég elmúlt. Ma a JSC egyszerűen egy olyan hely, amely egykor nagyszerű volt, de azóta elhagyta az űr élvonalát.

Az áttörés új korszakot jelenthet a JSC és a NASA számára, és bizonyos mértékig ennek a korszaknak egy része most kezdődik. A 2007-ben felbocsátott Dawn szonda az aszteroidagyűrűt vizsgálja ionmotorok segítségével. 2010-ben a japánok üzembe helyezték az Icarust, az első bolygóközi csillaghajót, amelyet napvitorlával, egy másik kísérleti meghajtással hajtanak végre. 2016-ban pedig a tudósok azt tervezik, hogy tesztelik a VASMIR-t, egy plazmahajtású rendszert, amelyet kifejezetten az ISS nagy meghajtására fejlesztettek ki. De amikor ezek a rendszerek űrhajósokat szállíthatnak a Marsra, még mindig nem tudják őket a Naprendszeren túlra vinni. White szerint ennek eléréséhez a NASA-nak kockázatosabb projekteket kell vállalnia.

A warp drive talán a legtávolabbi törekvés a Nas mozgásprojektek létrehozására. A tudományos közösség szerint White nem tudja létrehozni. Szakértők szerint ez ellentmond a természet és a fizika törvényeinek. Ennek ellenére a NASA áll a projekt mögött. „Nem olyan magas állami szinten támogatják, mint amilyennek lennie kellene” – mondja Applewhite. - Úgy gondolom, hogy a vezetőségnek különös érdeke fűződik ahhoz, hogy munkáját folytassa; Ez egyike azoknak az elméleti elképzeléseknek, amelyek, ha sikeresek, teljesen megváltoztatják a játékot.”

Januárban White összeállította feszültség-interferométerét, és továbbment a következő célponthoz. Az Eagleworks kinőtte saját otthonát. Az új labor nagyobb, és lelkesen kijelenti, „szeizmikusan elszigetelt”, vagyis védve van a rezgésektől. De talán a legjobb dolog az új laborban (és a leglenyűgözőbb), hogy a NASA ugyanazokat a feltételeket biztosította White-nak, mint Neil Armstrongnak és Buzz Aldrinnak a Holdon. Nos, lássuk.