Пътуване по-бързо от светлината: Още ли сме там?

Мога да те отведа бързо! Кредит на изображението: Крейг Кормак

Мога да те отведа бързо! Кредит на изображението: Крейг Кормак


ОтРобърт Шерер,Университет Вандербилт

Много преди Империята да отвърне на удара, преди Обединената федерация на планетите да се обедини, създаде Исак АзимовФондация, епичната история за упадъка и падането на Галактическата империя. Империята на Азимов се състои от 25 милиона планети, свързани заедно от лъскави космически кораби, които се носят през галактиката.


И как тези космически кораби прекосиха огромния залив между звездите? С прескачане през хиперпространството, разбира се, както самият Азимов обяснява във Foundation:

Пътуването през обикновеното пространство може да продължи с по -бързи темпове от това на обикновената светлина ... и това би означавало години на пътуване дори между най -близките обитавани системи. Чрез хиперпространството, тази невъобразима област, която не беше нито пространство, нито време, материя или енергия, нещо или нищо, човек можеше да премине дължината на Галактиката в интервала между два съседни момента.

Какво, по дяволите, говори Азимов? Знаеше ли нещо за тайна теория за по-бързо от светлината пътуване? Едва ли. Азимов участваше в една велика научна фантастична традиция: когато се сблъскате с непреодолимо препятствие за вашата история, измислете нещо.

Нищо не върви по -бързо от светлината. Кредит на изображението: Бастиан Хопе

Нищо не върви по -бързо от светлината. Кредит на изображението:Бастиан Хопе




Не можете да победите скоростта на светлината

Проблемът е, че доколкото знаем, пътуването по-бързо от светлината е невъзможно, което прави невъзможни галактическите империи, федерации, конфедерации и всякакви други цивилизации между галактиките. Но това е таканеудобно. За да избегнат космическото ограничение на скоростта, научната фантастика е създала „основни задвижвания“, „хиперпространство“, „подпространство“ и други трикове, които са се вкоренили толкова много, феновете на научната фантастика не им обръщат никакво внимание.

Всеки знае какво прави Enterprise, когато прави това:


Или когато Милениум Сокол прави това:

Или когато Юпитер 2 ... всъщност семейство Робинсън се опита да стигне до Алфа Кентавър без никакви специални ефекти:

Късмет. Кредит на изображението: Lost in Space & aposlus

Късмет. Кредит на изображението:Изгубеният в космоса „Изоставеният“


Нищо чудно, че се изгубиха в космоса.

Светлината задава космическата граница на скоростта

Защоне моженаистина ли надвишаваме скоростта на светлината? В края на краищата хората говореха за „звукова бариера“, докато бариерата не беше пречупена. Но скоростта на светлината е много по -трудна бариера за пропукване. Когато учените разработиха теорията за светлината през 19 -ти век, тя дойде със специален загадка: тяхната теория изглежда показваше, че всеки наблюдател трябва да измерва една и съща скорост за светлината, около 186 000 мили в секунда. Но това означава, че ако се опитате да преследвате лъч светлина, колкото и бързо да се движите, светлинният лъч все пак ще отлети от вас със скорост 186 000 мили в секунда. И още по -странното е, че ако се движите с 99% от скоростта на светлината, а вашият приятел стои неподвижен, и двамата ще видите светлината да се отдалечава със същата скорост.

Тогава много учени не вярваха на тази странна прогноза и американският физик Алберт Майкълсън (заедно със своя сътрудник Едуард Морли) се зае да измери как скоростта на светлината ще се промени поради движението на Земята през космоса. Но техните известниЕксперимент на Майкълсън-Морлине намери никаква промяна. Скоростта на светлината изглеждаше еднаква, независимо дали те я измерваха в същата посока, в която се движи земята, или в друга посока-рядък пример за неоткриване, което се оказа по-важно от откритие!

Въведете Айнщайн и относителността

Вместо да се опитва да обясни тази странност, Алберт Айнщайн я прегърна. Той изгради цяла теория, нареченаспециална относителност, около идеята, че скоростта на светлината е еднаква за всички, които я измерват, независимо колко бързо се движат спрямо светлината. За да приспособи това поведение към светлина, теорията на Айнщайн предвижда, че времето и пространството ще трябва да се разтягат или свиват, докато някой пътува с нарастваща скорост. И извън специалната теория на относителността изскочи космическо ограничение на скоростта: нищо не можеше да надвиши скоростта на светлината.

Относителността е крайъгълен камък на цялата съвременна физика и нямаме причина да се съмняваме в това - никой никога не е наблюдавал обект, който се движи по -бързо от светлината. Тук всъщност е необходимо малко уточнение: ограничението на скоростта на Айнщайн е скоростта на светлинатавъв вакуум. Светлината се забавя, когато се движи през материал като вода или стъкло, и тогава е напълно възможно да се превиши тази намалена скорост на светлината - до скоростта й във вакуум, разбира се. Всичко, което се движи по -бързо от светлината във вода или стъкло, произвежда светлинния еквивалент на звуков бум, наречен? Erenkov радиация. Това придава на подводните ядрени реактори тяхното привлекателно синьо сияние.

Но за този уорп диск ...

От всички опити да се измъкнем от ограничението на скоростта на Айнщайн, вероятно най -правдоподобният е теоретикът -физик Мигел Алкубиер„Warp drive“. Предложението на Алкубиер не нарушава космическото ограничение на скоростта - заобикаля го. Опитайте да напълните мазен тиган с вода и след това сложете капка сапун в тигана. Смазката ще отлети към страните на тигана.

Визуализация на поле на основата. Корабът лежи в балон от непроменено пространство, докато това, което е отпред, се свива и това, което е зад. Кредит на изображението: Trekky0623

Визуализация на поле на основата. Корабът лежи в балон от непроменено пространство, докато това, което е отпред, се свива и това, което е зад. Кредит на изображението:Trekky0623

Warp устройството на Alcubierre прави същото нещо ссамото пространство. Алкубиер показа, че чрез подходящо разпределение на материята, можете да свиете пространството пред космическия си кораб и да го разтегнете зад космическия кораб, създавайки малък балон около кораба, който се движи толкова бързо, колкото искате. Тъй като пространството се свива пред кораба, корабът официално няма да се движи по -бързо от скоростта на светлината. Всъщност корабът всъщност би бил в покой спрямо балончето на основата и хората вътре в кораба дори не биха почувствали никакво ускорение. Говорете за плавно каране!

Има само един малък проблем ... Космическото изкривяване на Алкубиер може да се генерира само чрез нарушаване на нещо, наречено „слабо енергийно състояние“. Учените не могат да докажат, че слабото енергийно състояние винаги е вярно, но всяко нарушение би довело до много странни неща, като отрицателни енергийни плътности и е възможночервееви дупкиилимашини на времето. Готино - регистрирайте ме за това! Но никога не сме виждали реални нарушения на слабото енергийно състояние. Така че задвижването на основата на Alcubierre заема един вид физикална зона на здрача - не е абсолютно изключена, но не и много правдоподобна.

И така, как човечеството ще достигне звездите? Вратата с надпис „пътуване по-бързо от светлината“ е затръшнала в лицето ни и е заварена. Ще трябва да се промъкнем по друг начин. Захващай се за работа!

Разговорът & apos; src = & apos; img/човешки свят/84/по-бърз от светлината-пътуване.gif

Робърт Шерере професор и катедра по физика и астрономия вУниверситет Вандербилт.

Тази статия първоначално е публикувана наРазговорът.
Прочететеоригинална статия.