Starpzvaigžņu ceļojums turpina saviļņot sabiedrību. Velku piedziņas jau sen ir pamanītas popkultūrā, gan literatūrā, gan kino. Bet vai cilvēce spēs radīt tehnoloģiju, kas var manipulēt ar laiku, nodrošinot ceļojumu ātrāk nekā gaisma?
Mēs to visu laiku redzam zinātniskajā fantastikā: ar šķēriem darbināmi kuģi stāsta, romāna, filmas vai televīzijas sērijas varoņiem ļauj izpētīt jaunas planētas un pat galaktikas. Šie transportlīdzekļi pat varētu lidot ātrāk nekā gaismas ātrums, pat ja vispārējā relativitāte mums māca, ka neviens nevar ceļot ātrāk par gaismu. Vai ne? Galu galā gaismai nav masas, kas nozīmē, ka tā var pārvietoties ar ātrumu 299 792 458 metri sekundē.
Tas viss ir taisnība. Nekas nevar pārsniegt universālo ātruma ierobežojumu. Tomēr mums joprojām ir iespēja izveidot šķēru piedziņu, nepārkāpjot nekādus fiziskus likumus.
1994. gadā teorētiskais fiziķis Migels Alkubjērs no Meksikas uzrakstīja rakstu, kurā viņš iepazīstināja ar matemātiskajiem aprēķiniem un zinātnisko pamatojumu reālas velku piedziņas izveidošanai, kas nebūtu pretrunā ar vispārējo relativitāti. Viņš sāka interesēties par šo starpzvaigžņu ceļojuma metodi, kad ieraudzīja to darbībā - milzu attālumu aptveršanu zinātniskās fantastikas darbos.
Kosmosa kuģis ar šķēru piedziņu, kā redzējis mākslinieks.
Velku piedziņa izplešas un sašaurina kosmosa laika audumu ap kuģi un tā burbuli. Aparāts principā nepaātrina un nepārvietojas. Audums pārvietojas ap to un tādējādi to stumj uz priekšu. Kā piemēru iedomājieties, ka jūs stāvat uz konveijera lentes - jūs pārvietojaties, bet nestaigājat. Lentes audums virza jūs uz priekšu. Kosmosa laika saspiešana kosmosa kuģa priekšā to vilks, un paplašināšanās aiz tā turpinās šo kustību uz priekšu. Einšteins parādīja, ka telpas laiku var saliekt masa vai enerģija, tāpēc ar to var manipulēt citos veidos. Iemesls, kāpēc šis kuģis varēja pārvietoties ātrāk nekā gaisma, ir tāds, ka Vispārējā relativitāte saka, ka nekas kosmosā nevar pārsniegt ātruma ierobežojumu.tomēr pašas telpas paplašināšanai vai saraušanai nav ātruma ierobežojumu. Mēs neko nepārvietojam kosmosā - mēs pārvietojamies pati telpa.
Alkubjēra darbs bija iepriecinošs un iespaidīgs, taču tajā bija arī daudz caurumu. Sākotnējā darbā viņš teorēja, ka, lai šādam kuģim nodrošinātu pietiekamu jaudu, būs nepieciešama vairāk negatīvas enerģijas nekā vispār ir Visumā, proti, pateicoties tam, kosmoss paplašinās. Problēma ir tā, ka negatīvā enerģija ir nenotverama, pat daudzi fiziķi apšauba tās esamību, nemaz nerunājot par to, ka mēs to spēsim saražot milzīgā daudzumā.
Mūsu novērojumi par to, kas varētu būt negatīvā enerģija, maigi izsakoties, ir nepietiekami. Jādomā, ka tas, ko mēs domājam par tukšu vietu, nebūt nav tukšs - tam ir enerģijas blīvums, ko sauc arī par nulli. Saskaņā ar kvantu mehāniku tukša telpa ir piepildīta ar enerģijas daļiņām, kas parādās un izzūd. Ja mums izdosies apturēt viņu izskatu, mēs saņemsim negatīvu enerģiju.
Reklāmas video:
Velku lauka vizualizācija pēc Alcubierre dzinēja.
Zinātnieki mēģināja to izveidot laboratorijā, izspiežot divas metāla plāksnes (kas bija tik plakanas, ka gandrīz atomu līmenī bija pilnīgi gludas) attālumā, kas ir daudz mazāks par cilvēka matu biezumu. Atlikušā telpa bija tik maza, ka daļiņas tajā nevarēja pastāvēt, kā dēļ spēks ap plāksnēm palielinājās un izpaudās negatīvās enerģijas īpašības. Protams, ar šiem novērojumiem vien nepietiek - tas ir tikai neliels eksperiments, kura rezultāti nebūt nav spējīgi izdarīt galīgos secinājumus.
Ja nākotnē mums joprojām izdosies izdomāt, kā iegūt vairāk negatīvas enerģijas, tā, iespējams, nebūs vajadzīga tik daudz, cik Alcubierre bija ieteikusi. Jaunākie uzlabojumi savā darbā, ko veica NASA zinātnieki, ievērojami samazināja enerģijas daudzumu, kas būtu nepieciešams šķēru piedziņai, vibrējot ierīces daļas augstās frekvencēs. Tas atvieglotu pārvietošanos kosmosa laikā un samazinātu nepieciešamās enerģijas daudzumu. Pašreizējās teorijas par to, cik daudz negatīvās enerģijas varētu būt nepieciešama velku piedziņai, ir no 65 edžouliem līdz vairākām negatīvām un pozitīvām saules masām. Aptuveni 65 eksajoules ir tas, ko ASV izmanto gadā. Tas joprojām ir daudz, bet diezgan reāli. Ja mēs varam izmantot tumšo enerģiju, tad mums būs nepieciešama ne vairāk kā Jupitera masa. Vienīgā problēma ir tā, ka mēs īsti nesaprotam, kas ir tumšā enerģija un kā tā darbojas. Un tas varētu beigties ar eksotisku materiālu, kas nepieciešams šķēru piedziņas darbināšanai.
Salīdzinājumam: starpzvaigžņu ceļojumam ar tradicionālajām raķetēm būs nepieciešami ne tikai simtiem tūkstošu gadu, bet arī degvielas rezervuārs ir lielāks nekā Visums. Un tas nemaz nerunājot par faktu, ka jums joprojām ir jāatrod materiāli, kas var izturēt tik ilgu ceļojumu.
Dažos modeļos - piemēram, Harolda Vaita koncepcijā - kosmosa kuģis, ko darbina ar šķēru piedziņu, var ceļot 10 reizes ātrāk nekā gaisma. Ar šādu ātrumu tuvāko eksoplanetu - Alpha Centauri B b - mēs varētu sasniegt tikai sešu mēnešu laikā, neskatoties uz to, ka tas atrodas vairāk nekā četru gaismas gadu attālumā no Zemes. Ātrākie mūsdienu transportlīdzekļi var sasniegt ātrumu nedaudz vairāk par 32 tūkstošiem kilometru stundā: brauciens uz Alfa Centauri B b ar šādu ātrumu prasīs 142 tūkstošus gadu. Trīsdesmit divi tūkstoši kilometru stundā ir aptuveni 0,003% no gaismas ātruma.
NASA starpzvaigžņu kosmosa kuģis ar IXS Enterprise šķēru piedziņu.
Ceļošana ar šādu ātrumu ļautu cilvēcei šķērsot kosmoloģisko horizontu un izpētīt ne tikai savu Visumu, bet arī Multiverse. Teorētiski šķēru piedziņas ātrumam ir ierobežojums, taču pat šie teorētiskie ierobežojumi ļautu mums ceļot uz jaunām galaktikām sekundes dalījumā. Kā priekšrocība kuģis spētu paātrināties un palēnināties, un pasažieriem nebūtu laika izplešanās. Vienkārši izsakoties, būtu bijis iespējams izvairīties no situācijas, kad ieradāties galamērķī un atradāties tik tālu uz priekšu, ka visi uz Zemes esošie cilvēki, jūs zināt, ir sen miruši.
Papildus enerģijas avotiem par problēmu tiek uzskatītas arī brauciena laikā paātrinātas daļiņas, kuras netīšām var iedarbināt, bremzējot un iznīcinot veselas pasaules. Turklāt pastāv iespēja, ka nebūs iespējams palēnināties, tiklīdz sākat pārvietoties, un apkalpe var nomirt vairāku iemeslu dēļ. Tomēr matemātika un eksperimentālie dati rāda, ka šķēru piedziņām var būt iespēja.
Ja mums patiešām izdosies radīt šo tehnoloģiju, nepaies ne gadsimts, kamēr nemācīsimies to pielietot. Tāpat kā sliekas, šķēru piedziņas piedāvātās iespējas ir neticamas, taču tās nebūs viegli sasniedzamas.
Vladimirs Guilēns