Hijet mund të udhëtojnë më shpejt se drita, por nuk mund të transportojnë lëndë ose informacion

A është i mundur fluturimi superluminal?

Seksionet e këtij artikulli janë të nëntitruara dhe çdo seksion mund të referohet veçmas.

Shembuj të thjeshtë të udhëtimit superluminal

1. Efekti Cherenkov

Kur flasim për lëvizjen me shpejtësi superluminale, nënkuptojmë shpejtësinë e dritës në vakum c(299,792,458 m/s). Prandaj, efekti Cherenkov nuk mund të konsiderohet si shembull i lëvizjes me shpejtësi superluminale.

2. Vëzhguesi i tretë

Nëse raketa A fluturon larg meje me shpejtësi 0.6c në perëndim dhe raketën B fluturon larg meje me shpejtësi 0.6c në lindje, atëherë shoh se distanca ndërmjet A Dhe B rritet me shpejtësi 1.2c. Duke parë fluturimin e raketave A Dhe B nga jashtë, vëzhguesi i tretë sheh se shpejtësia totale e heqjes së raketës është më e madhe se c .

Megjithatë shpejtësi relative nuk është e barabartë me shumën e shpejtësive. Shpejtësia e raketës A në lidhje me raketën Bështë shpejtësia me të cilën rritet distanca nga raketa A, e cila shihet nga një vëzhgues duke fluturuar mbi një raketë B. Shpejtësia relative duhet të llogaritet nga formula relativiste shtimi i shpejtësive. (Shihni Si i shtoni shpejtësitë në relativitetin special?) Në këtë shembull, shpejtësia relative është afërsisht e barabartë me 0,88c. Pra, në këtë shembull ne nuk morëm shpejtësi superluminale.

3. Drita dhe hija

Mendoni se sa shpejt mund të lëvizë një hije. Nëse llamba është afër, atëherë hija e gishtit tuaj në murin e largët lëviz shumë më shpejt sesa lëviz gishti juaj. Kur lëvizni gishtin paralel me murin, shpejtësia e hijes është D/d herë më shpejt se shpejtësia e gishtit tuaj. Këtu d- distanca nga llamba tek gishti, dhe D- nga llamba në mur. Shpejtësia do të jetë edhe më e madhe nëse muri ndodhet në një kënd. Nëse muri është shumë larg, atëherë lëvizja e hijes do të mbetet prapa lëvizjes së gishtit, pasi drita kërkon kohë për të arritur në mur, por shpejtësia e hijes që lëviz përgjatë murit do të rritet edhe më shumë. Shpejtësia e një hije nuk kufizohet nga shpejtësia e dritës.

Një objekt tjetër që mund të udhëtojë më shpejt se drita është pika e dritës nga një lazer që synon Hënën. Distanca nga Hëna është 385,000 km. Ju vetë mund të llogarisni shpejtësinë me të cilën pika e dritës lëviz nëpër sipërfaqen e Hënës me dridhje të lehta të treguesit lazer në dorën tuaj. Ju gjithashtu mund të pëlqeni shembullin e një valë që godet një vijë të drejtë të plazhit në një kënd të lehtë. Me çfarë shpejtësie mund të lëvizë pika e kryqëzimit të valës dhe bregut përgjatë plazhit?

Të gjitha këto gjëra mund të ndodhin në natyrë. Për shembull, një rreze drite nga një pulsar mund të udhëtojë përgjatë një re pluhuri. Shpërthim i fuqishëm mund të krijojë valë sferike të dritës ose rrezatimit. Kur këto valë kryqëzohen me ndonjë sipërfaqe, rrathët e dritës shfaqen në atë sipërfaqe dhe zgjerohen më shpejt se drita. Ky fenomen vërehet, për shembull, kur impuls elektromagnetik nga një vetëtimë kalon nëpër atmosferën e sipërme.

4. Të ngurta

Nëse keni një shufër të gjatë të ngurtë dhe goditni njërën skaj të shufrës, a nuk do të lëvizë menjëherë skaji tjetër? A nuk është kjo një mënyrë e transmetimit superluminal të informacionit?

Do të ishte e vërtetë nëse Kishte trupa krejtësisht të ngurtë. Në praktikë, ndikimi transmetohet përgjatë shufrës me shpejtësinë e zërit, e cila varet nga elasticiteti dhe dendësia e materialit të shufrës. Për më tepër, teoria e relativitetit kufizon shpejtësitë e mundshme të zërit në një material me vlerë c .

I njëjti parim vlen nëse mbani një fije ose shufër vertikalisht, lëshoni atë dhe fillon të bjerë nën ndikimin e gravitetit. Pjesa e sipërme që e lëshoni fillon të bjerë menjëherë, por fundi i poshtëm do të fillojë të lëvizë vetëm pas njëfarë kohe, pasi zhdukja e forcës mbajtëse transmetohet poshtë shufrës me shpejtësinë e zërit në material.

Formulimi i teorisë relativiste të elasticitetit është mjaft kompleks, por ide e pergjithshme mund të ilustrohet duke përdorur mekanikën e Njutonit. Ekuacioni për lëvizjen gjatësore të një trupi idealisht elastik mund të nxirret nga ligji i Hukut. Le të shënojmë densitetin linear të shufrës ρ , moduli i elasticitetit të Young Y. Zhvendosja gjatësore X plotëson ekuacionin e valës

ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0

Zgjidhja e valës së rrafshët lëviz me shpejtësinë e zërit s, e cila përcaktohet nga formula s 2 = Y/ρ. Ekuacioni i valës nuk lejon që shqetësimet në mjedis të lëvizin më shpejt se shpejtësia s. Për më tepër, teoria e relativitetit i jep një kufi madhësisë së elasticitetit: Y< ρc 2 . Në praktikë, asnjë material i njohur nuk i afrohet këtij kufiri. Ju lutemi vini re gjithashtu se edhe nëse shpejtësia e zërit është afër c, atëherë vetë lënda nuk lëviz domosdoshmërisht me një shpejtësi relativiste.

Edhe pse jo në natyrë të ngurta, ekziston lëvizja e trupave të ngurtë, e cila mund të përdoret për të kapërcyer shpejtësinë e dritës. Kjo temë lidhet me pjesën e përshkruar tashmë të hijeve dhe pikave kryesore. (Shih gërshërët superluminal, Disku i ngurtë rrotullues në relativitet).

5. Shpejtësia e fazës

Ekuacioni i valës
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

ka një zgjidhje në formë
u = A cos(ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 = 0

Këto janë valë sinus që përhapen me shpejtësi v
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

Por është më shumë se c. Ndoshta ky është ekuacioni për takionët? (shih seksionin e mëtejshëm). Jo, ky është një ekuacion i zakonshëm relativist për një grimcë me masë.

Për të eliminuar paradoksin duhet të dalloni " shpejtësia e fazës" v ph, dhe "shpejtësia e grupit" v gr, dhe
v ph ·v gr = c 2

Zgjidhja e valës mund të ketë shpërndarje frekuence. Në këtë rast, paketa e valës lëviz me një shpejtësi grupore, e cila është më e vogël se c. Duke përdorur një paketë valësh, informacioni mund të transmetohet vetëm me shpejtësi grupi. Valët në një paketë valore lëvizin me shpejtësinë fazore. Shpejtësia e fazës është një shembull tjetër i lëvizjes superluminale që nuk mund të përdoret për të transmetuar mesazhe.

6. Galaktikat superluminale

7. Raketë relativiste

Le të shohë vëzhguesi në Tokë anije kozmike, duke u larguar me shpejtësi 0.8c Sipas teorisë së relativitetit, ai do të shohë se ora në anije kozmike shkon 5/3 herë më ngadalë. Nëse e ndajmë distancën nga anija me kohën e fluturimit sipas orës në bord, marrim shpejtësinë 4/3c. Vëzhguesi arrin në përfundimin se, duke përdorur orën e tij në bord, piloti i anijes do të përcaktojë gjithashtu se ai po fluturon me shpejtësi superluminale. Nga këndvështrimi i pilotit, ora e tij funksionon normalisht, por hapësira ndëryjore është zvogëluar me 5/3 herë. Kjo është arsyeja pse ai fluturon pranë distanca të njohura mes yjeve më shpejt, me shpejtësi 4/3c .

Por ky nuk është ende një fluturim superluminal. Ju nuk mund të llogarisni shpejtësinë duke përdorur distancën dhe kohën e përcaktuar në sisteme të ndryshme referimi.

8. Shpejtësia e gravitetit

Disa këmbëngulin se shpejtësia e gravitetit është shumë më e madhe c apo edhe të pafundme. Shikoni A udhëton graviteti me shpejtësinë e dritës? dhe çfarë është rrezatimi gravitacional? Çrregullimet gravitacionale dhe valët gravitacionale përhapet me shpejtësi c .

9. Paradoksi i EPR

10. Fotonet virtuale

11. Efekti i tunelit kuantik

Në mekanikën kuantike, efekti i tunelit lejon një grimcë të kapërcejë një pengesë, edhe nëse nuk ka energji të mjaftueshme për ta bërë këtë. Është e mundur të llogaritet koha e tunelit përmes një pengese të tillë. Dhe mund të rezultojë të jetë më pak se ajo që kërkohet që drita të mbulojë të njëjtën distancë me shpejtësi c. A mund të përdoret kjo për të transmetuar mesazhe më shpejt se drita?

Elektrodinamika kuantike thotë "Jo!" Megjithatë, u krye një eksperiment që tregoi transmetimin superluminal të informacionit duke përdorur efekt tuneli. Përmes një pengese 11.4 cm të gjerë me një shpejtësi prej 4.7 c Simfonia e Dyzetë e Mozartit u transferua. Shpjegimi për këtë eksperiment është shumë i diskutueshëm. Shumica e fizikanëve besojnë se efekti i tunelit nuk mund të përdoret për të transmetuar informacion më shpejt se drita. Nëse kjo ishte e mundur, atëherë pse të mos transmetoni sinjalin në të kaluarën duke e vendosur pajisjen në një kornizë referimi që lëviz me shpejtësi.

17. Teoria kuantike e fushës

Me përjashtim të gravitetit, të gjitha fenomenet fizike të vëzhguara korrespondojnë me Modelin Standard. Modeli Standard është një teori relativiste e fushës kuantike që shpjegon ndërveprimet elektromagnetike dhe bërthamore, si dhe të gjitha grimcat e njohura. Në këtë teori, çdo çift operatorësh që korrespondon me vëzhgues fizikë të ndarë nga një interval hapësinor ngjarjesh "udhëton" (d.m.th., rendi i këtyre operatorëve mund të ndryshohet). Në parim, kjo nënkupton që në modelin standard një goditje nuk mund të udhëtojë më shpejt se drita, dhe kjo mund të konsiderohet ekuivalenti i fushës kuantike të argumentit të energjisë së pafundme.

Megjithatë, nuk ka asnjë provë të patëmetë rigoroze për teorinë kuantike të fushës së Modelit Standard. Askush nuk e ka vërtetuar ende se kjo teori është e qëndrueshme nga brenda. Me shumë mundësi nuk është kështu. Në çdo rast, nuk ka asnjë garanci se nuk ka ende grimca apo forca të pazbuluara që nuk i binden ndalimit të udhëtimit superluminal. Nuk ka gjithashtu një përgjithësim të kësaj teorie që përfshin gravitetin dhe relativitetin e përgjithshëm. Shumë fizikantë që punojnë në këtë fushë graviteti kuantik, ata dyshojnë për këtë paraqitje të thjeshta rreth shkakësisë dhe lokalitetit do të përmblidhen. Nuk ka asnjë garanci se në të ardhmen do të ketë më shumë teori e plotë shpejtësia e dritës do të ruajë kuptimin e shpejtësisë përfundimtare.

18. Paradoksi i Gjyshit

NË teori e veçantë Në relativitet, një grimcë që udhëton më shpejt se drita në një kornizë referimi, lëviz prapa në kohë në një kornizë tjetër referimi. Udhëtimi FTL ose transferimi i informacionit do të bënte të mundur udhëtimin ose dërgimin e një mesazhi në të kaluarën. Nëse një udhëtim i tillë në kohë do të ishte i mundur, mund të ktheheshit pas në kohë dhe të ndryshoni rrjedhën e historisë duke vrarë gjyshin tuaj.

Ky është një argument shumë serioz kundër mundësisë së udhëtimit superluminal. Vërtetë, ekziston një mundësi pothuajse e pabesueshme që një udhëtim i kufizuar superluminal është i mundur, duke parandaluar një kthim në të kaluarën. Ose mbase udhëtimi në kohë është i mundur, por shkakësia shkelet në një mënyrë të qëndrueshme. E gjithë kjo është shumë e largët, por nëse po diskutojmë udhëtime superluminale, është më mirë të përgatitemi për ide të reja.

E kundërta është gjithashtu e vërtetë. Nëse do të mund të udhëtonim pas në kohë, ne mund të kapërcejmë shpejtësinë e dritës. Mund të ktheheni në kohë, të fluturoni diku me shpejtësi të ulët dhe të arrini atje përpara se të mbërrijë drita e dërguar në mënyrën e zakonshme. Shikoni Udhëtimi në kohë për detaje mbi këtë temë.

Hapni pyetje rreth udhëtimit më të shpejtë se drita

Në këtë seksion të fundit, unë do të përshkruaj disa ide serioze rreth udhëtimit të mundshëm më të shpejtë se drita. Këto tema nuk përfshihen shpesh në FAQ sepse ato duken më pak si përgjigje dhe më shumë si shumë pyetje të reja. Ato janë përfshirë këtu për të treguar se po bëhen kërkime serioze në këtë drejtim. Është dhënë vetëm një hyrje e shkurtër për temën. Ju mund të gjeni detaje në internet. Si çdo gjë në internet, jini kritik ndaj tyre.

19. Tachyons

Tachyons janë grimca hipotetike që në vend udhëtojnë më shpejt se drita. Për ta bërë këtë, ata duhet të kenë një masë imagjinare. Për më tepër, energjia dhe momenti i takionit janë sasi reale. Nuk ka asnjë arsye për të besuar se grimcat superluminale nuk mund të zbulohen. Hijet dhe pikat kryesore mund të udhëtojnë më shpejt se drita dhe mund të zbulohen.

Deri më tani, takionët nuk janë gjetur dhe fizikanët dyshojnë për ekzistencën e tyre. Ka pasur pretendime se në eksperimentet për të matur masën e neutrinos të prodhuar nga zbërthimi beta i tritiumit, neutrinot ishin takione. Kjo është e dyshimtë, por ende nuk është hedhur poshtë përfundimisht.

Ka probleme me teorinë e tachyonit. Përveç ndërprerjes së mundshme të shkakësisë, takionët gjithashtu e bëjnë vakumin të paqëndrueshëm. Mund të jetë e mundur t'i anashkalojmë këto vështirësi, por edhe atëherë nuk do të jemi në gjendje të përdorim takione për transmetimin e mesazheve superluminale.

Shumica e fizikanëve besojnë se shfaqja e takioneve në teori është një shenjë e disa problemeve në këtë teori. Ideja e tachyons është kaq e popullarizuar me publikun thjesht sepse ato përmenden shpesh në literaturën fantashkencë. Shih Tachyons.

20. Vrimat e krimbit

Metoda më e famshme e udhëtimit superluminal global është përdorimi i vrimave të krimbave. Vrima e krimbit është një prerje në hapësirë-kohë nga një pikë e universit në tjetrën, e cila ju lejon të shkoni nga një skaj i vrimës në tjetrin më shpejt se mënyra e zakonshme. Vrimat e krimbave përshkruhen nga teoria e përgjithshme e relativitetit. Për t'i krijuar ato, ju duhet të ndryshoni topologjinë e hapësirë-kohës. Ndoshta kjo do të bëhet e mundur brenda kornizës së teorisë kuantike të gravitetit.

Për të mbajtur të hapur një vrimë krimbi, ju nevojiten zona të hapësirës me energji negative. C.W.Misner dhe K.S.Thorne propozuan përdorimin e efektit Casimir në një shkallë të gjerë për të krijuar energji negative. Visser propozoi përdorimin e vargjeve kozmike për këtë. Këto janë ide shumë spekulative dhe mund të mos jenë të mundshme. Ndoshta forma e kërkuar e materies ekzotike me energji negative nuk ekziston.

Shpejtësia e përhapjes së dritës është 299,792,458 metra në sekondë, por prej kohësh nuk është më një vlerë kufizuese. “Futurist” ka mbledhur 4 teori ku drita nuk është më Michael Schumacher.

shkencëtar amerikan Origjina japoneze, specialist i fushës fizikës teorike Michio Kaku është i bindur se shpejtësia e dritës mund të kapërcehet.

Big Bang

Më së shumti shembull i famshëm, kur barriera e dritës u kapërcye, Michio Kaku e quan Big Bang - një "pop" ultra i shpejtë që u bë fillimi i zgjerimit të Universit, para të cilit ai ishte në një gjendje të vetme.

“Asnjë objekt material nuk mund ta kapërcejë pengesën e dritës. Por hapësira boshe me siguri mund të udhëtojë më shpejt se drita. Asgjë nuk mund të jetë më bosh se një vakum, që do të thotë se mund të zgjerohet shpejtësi më të shpejtë dritë”, është i sigurt shkencëtari.

Elektrik dore në qiellin e natës

Nëse ndriçoni një elektrik dore në qiellin e natës, atëherë, në parim, një rreze që shkon nga një pjesë e Universit në tjetrën, e vendosur në një distancë prej shumë vitesh dritë, mund të udhëtojë më shpejt se shpejtësia e dritës. Problemi është se në këtë rast nuk do të ketë asnjë objekt material që në fakt lëviz më shpejt se drita. Imagjinoni që jeni të rrethuar nga një sferë gjigante në diametër një vit drite. Imazhi i një rreze drite do të vërshojë nëpër këtë sferë brenda pak sekondash, pavarësisht nga madhësia e saj. Por vetëm imazhi i rrezes mund të lëvizë nëpër qiellin e natës më shpejt se drita, jo informacioni ose një objekt material.

Ngatërrim kuantik

Më e shpejtë se shpejtësia e dritës mund të mos jetë ndonjë objekt, por një fenomen i tërë, ose më mirë një marrëdhënie e quajtur ngatërrim kuantik. Ky është një fenomen mekanik kuantik në të cilin gjendjet kuantike të dy ose më shumë objekteve janë të ndërvarura. Për të prodhuar një palë fotone të ngatërruara kuantike, mund të shkëlqeni një lazer me një frekuencë dhe intensitet specifik mbi një kristal jolinear. Si rezultat i shpërndarjes së një rreze lazer, fotonet do të shfaqen në dy kone të ndryshme të polarizimit, lidhja midis të cilave do të quhet ngatërrim kuantik. Pra, ngatërrimi kuantik është një mënyrë në të cilën grimcat nënatomike ndërveprojnë, dhe procesi i këtij komunikimi mund të ndodhë më shpejt se drita.

“Nëse dy elektrone bashkohen, ato do të vibrojnë në unison, sipas teorisë kuantike. Por nëse më pas i ndani këto elektrone me shumë vite dritë, ato do të vazhdojnë të komunikojnë me njëri-tjetrin. Nëse tundni një elektron, tjetri do ta ndjejë këtë dridhje dhe kjo do të ndodhë më shpejt se shpejtësia e dritës. Albert Ajnshtajni mendonte se ky fenomen do të hidhej poshtë teoria kuantike, sepse asgjë nuk mund të udhëtojë më shpejt se drita, por në fakt ai gaboi”, thotë Michio Kaku.

krimbave

Tema e thyerjes së shpejtësisë së dritës luhet në shumë filma fantashkencë. Tani edhe ata që janë larg astrofizikës kanë dëgjuar shprehjen "wormhole", falë filmit "Interstellar". Kjo është një lakim i veçantë në sistemin hapësirë-kohë, një tunel në hapësirë ​​që ju lejon të kapërceni distanca të mëdha në një kohë të papërfillshme.

Për shtrembërime të tilla flasin jo vetëm skenaristët, por edhe shkencëtarët. Michio Kaku beson se një vrimë krimbi, ose, siç quhet ndryshe, një vrimë krimbi, është një nga dy më të mënyra reale transmetojnë informacion më shpejt se shpejtësia e dritës.

Metoda e dytë, e lidhur gjithashtu me ndryshimet në materie, është ngjeshja e hapësirës para jush dhe zgjerimi pas jush. Në këtë hapësirë ​​të deformuar, lind një valë që udhëton më shpejt se shpejtësia e dritës nëse kontrollohet nga materia e errët.

Kështu, e vetmja mundësi reale që një person të mësojë të kapërcejë pengesën e dritës mund të fshihet në të teori e përgjithshme relativiteti dhe lakimi i hapësirës dhe kohës. Sidoqoftë, gjithçka vjen në të njëjtën mënyrë materie e errët: Askush nuk e di nëse ekziston me siguri, apo nëse vrimat e krimbit janë të qëndrueshme.

Astrofizikanë nga Universiteti Baylor (SHBA) kanë zhvilluar modeli matematik makinë hiperspace, duke ju lejuar të kapërceni distancat kozmike me një shpejtësi 10³² herë më të lartë se shpejtësia e dritës, e cila ju lejon të fluturoni në një galaktikë fqinje dhe të ktheheni brenda disa orësh.

Kur fluturojnë, njerëzit nuk do të ndjejnë mbingarkesat që ndjehen në avionët modernë, megjithatë, një motor i tillë do të jetë në gjendje të shfaqet në metal vetëm në disa qindra vjet.

Mekanizmi i lëvizjes bazohet në parimin e një motori të deformimit hapësinor (Warp Drive), i cili u propozua në 1994 nga fizikani meksikan Miguel Alcubierre. Amerikanëve duhet vetëm të përsosin modelin dhe të bëjnë llogaritje më të detajuara.
"Nëse e ngjeshni hapësirën përpara anijes dhe, përkundrazi, e zgjeroni atë pas saj, atëherë një flluskë hapësirë-kohore shfaqet rreth anijes," thotë një nga autorët e studimit, Richard Obousi "Ajo mbështjell anija dhe e tërheq atë nga bota e zakonshme në sistemin e saj të koordinatave Për shkak të ndryshimit në presionin e hapësirës në kohë, kjo flluskë është e aftë të lëvizë në çdo drejtim, duke kapërcyer pragun e dritës me mijëra shkallë.

Me sa duket, hapësira rreth anijes do të jetë në gjendje të deformohet për shkak të energjisë së errët ende pak të studiuar. " Energji e errët"Është një substancë shumë e dobët e studiuar, e zbuluar relativisht kohët e fundit dhe që shpjegon pse galaktikat duket se fluturojnë larg njëra-tjetrës," tha një studiues i lartë në departamentin e astrofizikës relativiste në Institutin Shtetëror Astronomik. Universiteti Shtetëror i Moskës Sternberg Sergei Popov. - Ka disa modele të tij, por ende nuk ka një të pranuar përgjithësisht. Amerikanët morën si bazë një model të bazuar në dimensione shtesë, dhe thonë se është e mundur të ndryshohen lokalisht vetitë e këtyre matjeve. Pastaj rezulton se mund të ketë konstante të ndryshme kozmologjike në drejtime të ndryshme. Dhe pastaj anija në flluskë do të fillojë të lëvizë."

Kjo "sjellje" e Universit mund të shpjegohet me "teorinë e fijeve", sipas së cilës e gjithë hapësira jonë përshkohet nga shumë dimensione të tjera. Ndërveprimi i tyre me njëri-tjetrin gjeneron një forcë refuzuese, e cila është e aftë të zgjerojë jo vetëm lëndën, siç janë galaktikat, por edhe vetë trupin e hapësirës. Ky efekt quhet "inflacioni i Universit".

"Që në sekondat e para të ekzistencës së tij, Universi po shtrihet," shpjegon Ruslan Metsaev, Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore, punonjës i Qendrës Astro-Hapësinore të Institutit Fizik Lebedev "Dhe ky proces vazhdon edhe sot e kësaj dite. Duke ditur të gjitha këto, mund të përpiqeni të zgjeroni ose ngushtoni hapësirën artificialisht. Për ta bërë këtë, supozohet të ndikojë në dimensione të tjera, kështu që një pjesë e hapësirës së botës sonë do të fillojë të lëvizë në në drejtimin e duhur nën ndikimin e forcave të energjisë së errët.

Në këtë rast, ligjet e teorisë së relativitetit nuk shkelen. Brenda flluskës do të mbeten të njëjtat ligje të botës fizike dhe shpejtësia e dritës do të jetë maksimale. Kjo situatë nuk vlen për të ashtuquajturin efekt binjak, i cili na tregon se kur udhetim hapsinor me shpejtësi të lehta, koha brenda anijes ngadalësohet ndjeshëm dhe astronauti, duke u kthyer në Tokë, do të takojë vëllain e tij binjak si një plak. Motori Warp Drive e eliminon këtë telash, sepse shtyn hapësirën, jo anijen.

Amerikanët kanë gjetur tashmë një objektiv për fluturimin e ardhshëm. Ky është planeti Gliese 581 (Gliese 581), mbi të cilin kushtet klimatike dhe graviteti po u afrohet atyre në Tokë. Distanca deri në të është 20 vite dritë, dhe edhe nëse Warp Drive funksionon me triliona herë më të dobët se fuqia e tij maksimale, koha e udhëtimit për në të do të jetë vetëm disa sekonda.

Për referencë, planeti ekstradiellor Gliese 581 (sistemi planetar) është një yll xhuxh i kuq i vendosur në konstelacionin e Peshores, 20,4 vite dritë larg. vite nga Toka. Masa e yllit është afërsisht një e treta e masës së Diellit. Gliese 581 është në listën e njëqind yjeve më të afërt me sistemin tonë diellor. Përmes një teleskopi, Gliese 581 duhet të shikohet për dy gradë në veri të β Peshores.

Materiali u përgatit nga redaktorët e rian.ru bazuar në informacione nga RIA Novosti dhe burime të hapura

Nga shkolla na mësuan se është e pamundur të tejkalosh shpejtësinë e dritës, dhe për këtë arsye të lëvizësh një person hapësirë ​​kozmikeështë një problem i madh i pazgjidhshëm (si të arrijmë në sistemin më të afërt diellor nëse drita mund ta mbulojë këtë distancë vetëm në disa mijëra vjet?). Ndoshta shkencëtarët amerikanë kanë gjetur një mënyrë për të fluturuar me super shpejtësi, jo vetëm pa mashtrim, por edhe duke ndjekur ligjet themelore të Albert Ajnshtajnit. Në çdo rast, këtë pohon autori i projektit të motorit të deformimit të hapësirës, ​​Harold White.

Ne në redaksinë e konsideruam lajmin absolutisht fantastik, ndaj sot, në prag të Ditës së Kozmonautikës, po publikojmë një reportazh të Konstantin Kakaes për revistën Popular Science për një projekt fenomenal të NASA-s, nëse do të jetë i suksesshëm, një person do të jetë në gjendje të shkojë përtej sistem diellor.

Në shtator 2012, disa qindra shkencëtarë, inxhinierë dhe entuziastë të hapësirës u mblodhën për takimin e dytë publik të grupit, të quajtur 100 Year Starship. Grupi drejtohet nga ish-astronaut May Jemison, dhe ajo themeloi DARPA. Qëllimi i konferencës është “të bëjmë udhëtim të mundshëm njerëzit përtej sistemit diellor te yjet e tjerë brenda njëqind viteve të ardhshme." Shumica e pjesëmarrësve të konferencës pranojnë se përparimi në eksplorimin e hapësirës me njerëz është shumë i vogël. Pavarësisht miliarda dollarëve të shpenzuar në tremujorët e fundit, agjencitë hapësinore mund të bëjnë pothuajse aq sa mundën në vitet 1960. Në fakt, 100 Year Starship u mblodh për të rregulluar të gjitha këto.

Por le të shkojmë te pika. Pas disa ditësh të konferencës, pjesëmarrësit e saj arritën te temat më fantastike: rigjenerimin e organeve, problemin e fesë së organizuar në bordin e një anijeje etj. Një nga prezantimet më interesante në takimin 100-vjeçar Starship u quajt "Strain Field Mechanics 102" dhe u dha nga Harold "Sonny" White i NASA-s. Një veteran i agjencisë, White drejton programin e avancuar të pulsit në Johnson Space Center (JSC). Së bashku me pesë kolegë, ai krijoi Udhërrëfyesin e Sistemeve të Propulsionit Hapësinor, i cili përshkruan synimet e NASA-s për udhëtimet në hapësirë ​​në të ardhmen. Plani liston të gjitha llojet e projekteve shtytëse, nga raketat e avancuara kimike deri te zhvillimet me ndikim të gjerë si antimateria ose makina bërthamore. Por fusha e kërkimit të White është më futuriste nga të gjitha: ka të bëjë me motorin e shtrembërimit të hapësirës.

Është e qartë se e gjithë kjo tingëllon absolutisht fantastike: zhvillime të tilla janë një revolucion i vërtetë që do t'u çlirojë duart të gjithë astrofizikanëve në botë. Në vend që të kalonim 75 mijë vjet duke udhëtuar drejt Alpha Centauri, planeti më i afërt me planetin tonë sistemi yjor, astronautët në një anije me një motor të tillë do të mund ta përfundojnë këtë udhëtim brenda dy javësh.

Në dritën e fundit të programit të anijeve dhe rolit në rritje të fluturimeve private në orbitën e ulët të Tokës, NASA thotë se po ripërqendrohet në plane me shtrirje të gjerë, shumë më të guximshme që shkojnë përtej udhëtimeve në Hënë. Këto qëllime mund të arrihen vetëm nëpërmjet zhvillimit të sistemeve të reja motorike - sa më shpejt aq më mirë. Disa ditë pas konferencës, kreu i NASA-s Charles Bolden përsëriti fjalët e White: "Ne duam të udhëtojmë më shpejt se shpejtësia e dritës dhe pa u ndalur në Mars".

SI NE DIME PËR KËTË MOTOR

Përdorimi i parë popullor i shprehjes "space warp engine" daton në vitin 1966, kur Jen Roddenberry lëshoi ​​​​" Star Trek" Për 30 vitet e ardhshme, ky motor ekzistonte vetëm si pjesë e kësaj serie fantastiko-shkencore. Një fizikan i quajtur Miguel Alcubierre shikoi një episod të serialit pikërisht teksa po punonte për doktoraturën e tij në relativitetin e përgjithshëm dhe pyeste veten nëse krijimi i një motori të shtrembërimit të hapësirës ishte në të vërtetë i mundur. Në vitin 1994 ai publikoi një dokument që përshkruante këtë pozicion.

Alcubierre imagjinoi një flluskë në hapësirë. Në pjesën e përparme të flluskës, koha-hapësira tkurret dhe në pjesën e pasme zgjerohet (siç ishte rasti me Big Bang, sipas fizikantëve). Deformimi do të bëjë që anija të rrëshqasë pa probleme nëpër hapësirë, sikur të ishte duke lundruar në një valë, pavarësisht zhurma e ambientit. Në parim, një flluskë e deformuar mund të lëvizë aq shpejt sa të dëshirohet; kufizimet në shpejtësinë e dritës, sipas teorisë së Ajnshtajnit, zbatohen vetëm në kontekstin e hapësirë-kohës, por jo në shtrembërime të tilla të hapësirë-kohës. Brenda flluskës, siç supozoi Alcubierre, koha e hapësirës nuk do të ndryshonte dhe asnjë dëm nuk do t'u vinte udhëtarëve në hapësirë.

Ekuacionet e Ajnshtajnit në relativitetin e përgjithshëm janë të vështira për t'u zgjidhur në një drejtim duke kuptuar se si materia përkul hapësirën, por është e mundur. Duke i përdorur ato, Alcubierre përcaktoi se shpërndarja e materies është një kusht i domosdoshëm për krijimin e një flluske të deformuar. Problemi i vetëm është se vendimet çuan në formë e pacaktuarçështja e quajtur energji negative.

Duke folur në gjuhë të thjeshtë, graviteti është forca e tërheqjes ndërmjet dy objekteve. Çdo objekt, pavarësisht nga madhësia e tij, ushtron njëfarë force tërheqëse mbi lëndën përreth. Sipas Ajnshtajnit, kjo forcë është lakimi i hapësirë-kohës. Megjithatë, energjia negative është negative nga ana gravitacionale, domethënë e neveritshme. Në vend që të lidhë kohën dhe hapësirën, energjia negative i largon dhe i ndan. Përafërsisht, që një model i tillë të funksionojë, Alcubierre ka nevojë për energji negative për të zgjeruar hapësirën-kohën pas anijes.

Përkundër faktit se askush nuk e ka matur me të vërtetë energjinë negative, sipas mekanikës kuantike, ajo ekziston dhe shkencëtarët kanë mësuar ta krijojnë atë në kushtet laboratorike. Një mënyrë për ta rikrijuar atë është nëpërmjet efektit Casimir: dy pllaka përcjellëse paralele të vendosura afër njëra-tjetrës krijojnë një sasi të caktuar energjie negative. Dobësi Modeli Alcubierre është se zbatimi i tij kërkon sasi e madhe energji negative, mund të prodhohet disa renditje të përmasave më të larta se sa vlerësojnë shkencëtarët.

White thotë se ka gjetur një mënyrë për të kapërcyer këtë kufizim. Në një simulim kompjuterik, White modifikoi gjeometrinë e fushës së deformimit në mënyrë që teorikisht të mund të prodhonte një flluskë të deformuar duke përdorur miliona herë më pak energji negative sesa që Alcubierre vlerësonte se kërkonte, dhe ndoshta mjaft pak sa një anije kozmike të mund të mbante mjetet për ta prodhuar atë. "Zbulimet," thotë White, "ndryshojnë metodën e Alcubierre nga jopraktike në plotësisht të besueshme".

RAPORT NGA LABTORI I WHITE

Qendra Hapësinore Johnson ndodhet pranë lagunave të Hjustonit, me pamje nga Gjiri Galveston. Qendra është paksa si një kampus universiteti periferik, i cili synon vetëm trajnimin e astronautëve. Ditën e vizitës sime, White më takon në godinën 15, një labirint shumëkatësh me korridore, zyra dhe laboratorë ku kryhet testimi i motorit. White ka veshur një këmishë me mëngë të Eagleworks (siç i quan ai eksperimentet e tij me motor), të qëndisur me një shqiponjë që fluturon mbi një anije kozmike futuriste.

White filloi karrierën e tij si inxhinier, duke kryer kërkime si pjesë e një grupi robotik. Ai përfundimisht mori komandën e të gjithë krahut të robotikës në ISS ndërsa përfundonte doktoraturën në fizikën e plazmës. Vetëm në vitin 2009 ai ndryshoi interesat e tij në studimin e lëvizjes dhe kjo temë e mahniti aq shumë sa u bë arsyeja kryesore që ai shkoi të punonte për NASA-n.

"Ai është mjaft person i pazakontë, thotë shefi i tij John Applewhite, i cili drejton divizionin e sistemeve shtytëse. - Ai është padyshim një ëndërrimtar i madh, por në të njëjtën kohë një inxhinier i talentuar. Ai di si t'i kthejë fantazitë e tij në një produkt të vërtetë inxhinierik." Përafërsisht në të njëjtën kohë kur iu bashkua NASA-s, White kërkoi leje për të hapur laboratorin e tij të dedikuar për sistemet e avancuara të shtytjes. Ai vetë doli me emrin Eagleworks dhe madje i kërkoi NASA-s të krijonte një logo për specializimin e tij. Pastaj filloi kjo punë.

White më çon në zyrën e tij, të cilën e ndan me një koleg që kërkon ujë në hënë, dhe më pas në Eagleworks. Ndërsa ecën, ai më tregon për kërkesën e tij për të hapur një laborator dhe e quan atë "procesi i gjatë i mundimshëm i gjetjes së një lëvizjeje të avancuar për të ndihmuar njeriun të eksplorojë hapësirën".

Bardha më tregon objektin dhe e tregon atë funksion qendror- diçka që ai e quan "propulsion kuantik i plazmës vakum" (QVPT). Kjo pajisje duket si një donut i madh i kuq prej kadifeje me tela të mbështjellë fort rreth bërthamës. Kjo është një nga dy iniciativat e Eagleworks (tjetra është "warp drive". Ky është gjithashtu një zhvillim sekret. Kur pyes se çfarë është, White thotë se gjithçka që mund të thotë është se teknologjia është edhe më e ftohtë se disku i deformimit.) Sipas një raporti të NASA-s të vitit 2011 të shkruar nga White, anija përdor luhatjet kuantike në hapësirën boshe si burim karburanti, që do të thotë se një anije kozmike me fuqi QVPT nuk do të kërkonte karburant.

Motori përdor luhatjet kuantike në hapësirën boshe si burim karburanti,
që do të thotë një anije kozmike,
drejtuar nga QVPT, nuk kërkon karburant.

Kur pajisja është duke punuar, sistemi i White duket kinematografikisht i përsosur: ngjyra e lazerit është e kuqe dhe dy rrezet janë të kryqëzuara si sabera. Brenda unazës janë katër kondensatorë qeramikë të bërë nga titanati i bariumit, të cilin White e ngarkon në 23,000 volt. White ka shpenzuar dy vitet e gjysmë të fundit duke zhvilluar eksperimentin dhe ai thotë se kondensatorët tregojnë shumë energji potenciale. Megjithatë, kur pyes se si të krijoj energjinë negative të nevojshme për hapësirën e shtrembëruar, ai shmang të përgjigjet. Ai shpjegon se ka nënshkruar një marrëveshje moszbulimi dhe për këtë arsye nuk mund të zbulojë detaje. Unë pyes se me kë i ka bërë këto marrëveshje. Ai thotë: “Me njerëzit. Ata vijnë dhe duan të bisedojnë. Nuk mund t'ju jap më shumë detaje.”

KUNDËSHTARËT E IDES TË MOTORIT

Deri më tani, teoria e udhëtimit të deformuar është mjaft intuitive - duke shtrembëruar kohën dhe hapësirën për të krijuar një flluskë lëvizëse - dhe ka disa të meta të rëndësishme. Edhe nëse White do të zvogëlonte ndjeshëm sasinë e energjisë negative të kërkuar nga Alcubierre, ajo do të kërkonte më shumë sesa mund të prodhojnë shkencëtarët, thotë Lawrence Ford, një fizikant teorik në Universitetin Tufts, i cili ka shkruar punime të shumta mbi temën e energjisë negative gjatë 30 viteve të fundit. . Ford dhe fizikanë të tjerë thonë se ka kufizime themelore fizike, jo aq për shkak të papërsosmërive inxhinierike sa për faktin se kjo sasi e energjisë negative nuk mund të ekzistojë në një vend për një kohë të gjatë.

Një sfidë tjetër: Për të krijuar një top deformues që udhëton më shpejt se drita, shkencëtarët do të duhet të gjenerojnë energji negative rreth dhe mbi anijen kozmike. White nuk mendon se ky është një problem; ai përgjigjet shumë paqartë se motori me shumë mundësi do të funksionojë falë disa “aparateve ekzistuese që krijon kushtet e nevojshme" Megjithatë, krijimi i këtyre kushteve përpara anijes do të nënkuptonte sigurimin e një furnizimi të vazhdueshëm të energjisë negative që udhëton më shpejt se shpejtësia e dritës, gjë që bie përsëri në kundërshtim me relativitetin e përgjithshëm.

Së fundi, motori i shtrembërimit të hapësirës shtron një pyetje konceptuale. Në relativitetin e përgjithshëm, udhëtimi me shpejtësi superluminale është i barabartë me udhëtimin nëpër kohë. Nëse një motor i tillë është real, White krijon një makinë kohe.

Këto pengesa lindin disa dyshime serioze. "Unë nuk mendoj se fizika që njohim dhe ligjet e fizikës na lejojnë të besojmë se ai do të arrijë diçka me eksperimentet e tij," thotë Ken Olum, një fizikant në Universitetin Tufts i cili gjithashtu mori pjesë në debatin ekzotik të shtytjes në Starship 100. Takimi përvjetor”. Noah Graham, një fizikant në Kolegjin Middlebury, i cili lexoi dy nga punimet e White me kërkesën time, më dërgoi me email: "Unë nuk shoh asnjë provë të vlefshme shkencore përveç referencave në punët e tij të mëparshme."

Alcubierre, tani një fizikant në Universitetin Kombëtar Autonom të Meksikës, ka dyshimet e tij. “Edhe sikur të qëndroja në një anije kozmike dhe të kisha në dispozicion energji negative, nuk kishte asnjë mënyrë që ta vendosja aty ku duhej”, më thotë ai përmes telefonit nga shtëpia e tij në Mexico City. - Jo, ideja është magjike, më pëlqen, e kam shkruar vetë. Por ka disa mangësi serioze në të që unë i kam parë tashmë gjatë viteve dhe nuk di një mënyrë të vetme për t'i rregulluar ato.”

E ARDHMJA E SUPER SHPEJTËSISË

Në të majtë të portës kryesore të Johnson qendër shkencore Raketa Saturn B shtrihet në anën e saj, fazat e saj të ndara për të treguar përmbajtjen e saj të brendshme. Është gjigant - madhësia e një prej shumë motorëve e barabartë me madhësinë makinë e vogël, dhe vetë raketa është disa metra më e gjatë se një fushë futbolli. Kjo, natyrisht, është një dëshmi mjaft elokuente e veçorive të lundrimit hapësinor. Përveç kësaj, ajo është 40 vjeç dhe koha që ajo përfaqëson - kur NASA ishte pjesë e një plani të madh kombëtar për të dërguar njeriun në Hënë - ka kaluar prej kohësh. Sot, SHA është thjesht një vend që dikur ishte i mrekullueshëm, por që atëherë është larguar nga pararoja hapësinore.

Përparimi mund të nënkuptojë një epokë të re për JSC dhe NASA, dhe në një farë mase, një pjesë e asaj epoke po fillon tani. Sonda Dawn, e nisur në vitin 2007, studion unazën e asteroidit duke përdorur motorë jonikë. Në vitin 2010, japonezët porositën Icarus, i pari ndërplanetar starship, i shtyrë vela diellore, një lloj tjetër lëvizjeje eksperimentale. Dhe në vitin 2016, shkencëtarët planifikojnë të testojnë VASMIR, një sistem me energji plazma i krijuar posaçërisht për shtytje të lartë në ISS. Por kur këto sisteme mund të transportojnë astronautë në Mars, ata ende nuk do të jenë në gjendje t'i çojnë ata përtej sistemit diellor. Për ta arritur këtë, tha White, NASA-s do t'i duhet të ndërmarrë projekte më të rrezikshme.

Drejtimi i deformimit është ndoshta më i largëti i përpjekjeve të Nas-it për të krijuar projekte lëvizjeje. Komuniteti shkencor thotë se White nuk mund ta krijojë atë. Ekspertët thonë se funksionon kundër ligjeve të natyrës dhe fizikës. Pavarësisht kësaj, NASA qëndron pas projektit. "Nuk subvencionohet në nivelin e lartë të qeverisë siç duhet," thotë Applewhite. - Mendoj se menaxhmenti ka një interes të veçantë që ai të vazhdojë punën e tij; kjo është një nga ato konceptet teorike, nëse është e suksesshme, loja ndryshon plotësisht.”

Në janar, White mblodhi interferometrin e tij të tendosjes dhe vazhdoi te objektivi i tij i ardhshëm. Eagleworks ka tejkaluar shtëpinë e vet. Laboratori i ri është më i madh dhe, ai deklaron me entuziazëm, "i izoluar sizmikisht", që do të thotë se ai është i mbrojtur nga dridhjet. Por ndoshta gjëja më e mirë në lidhje me laboratorin e ri (dhe më mbresëlënëse) është se NASA i dha White të njëjtat kushte që kishin Neil Armstrong dhe Buzz Aldrin në Hënë. Epo, le të shohim.

Kufiri i sipërm i shpejtësisë është i njohur edhe për nxënësit e shkollës: pasi kishte lidhur masën dhe energjinë me formulën e famshme E = mc 2, në fillim të shekullit të njëzetë ai vuri në dukje pamundësinë themelore që çdo gjë me masë të lëvizë në hapësirë ​​më shpejt se shpejtësia. e dritës në vakum. Megjithatë, ky formulim tashmë përmban boshllëqe që disa njerëz janë mjaft të aftë t'i anashkalojnë. dukuritë fizike dhe grimcat. Të paktën ndaj fenomeneve që ekzistojnë në teori.

Zbrazëtira e parë ka të bëjë me fjalën "masë": kufizimet e Ajnshtajnit nuk zbatohen për grimcat pa masë. Ato gjithashtu nuk zbatohen për disa media mjaft të dendura, në të cilat shpejtësia e dritës mund të jetë dukshëm më e vogël se në vakum. Së fundi, me aplikimin e energjisë së mjaftueshme, vetë hapësira mund të deformohet lokalisht, duke lejuar lëvizjen në atë mënyrë që, për një vëzhgues të jashtëm, jashtë këtij deformimi, lëvizja duket të jetë më e shpejtë se shpejtësia e dritës.

Disa nga këto dukuri dhe grimca të fizikës "me shpejtësi të lartë" regjistrohen dhe riprodhohen rregullisht në laboratorë, madje përdoren në praktikë, në instrumente dhe pajisje të teknologjisë së lartë. Shkencëtarët ende po përpiqen të zbulojnë të tjerët të parashikuar teorikisht në realitet, dhe për të tjerët ata kanë plane të mëdha: ndoshta një ditë këto fenomene do të na lejojnë të lëvizim lirshëm në të gjithë Universin, madje as të kufizuar nga shpejtësia e dritës.

Teleportimi kuantik

Statusi: në zhvillim aktiv

krijesë e gjallë - shembull i mirë teknologji që është teorikisht e lejueshme, por praktikisht, me sa duket, nuk është e realizueshme. Por nëse po flasim për teleportimi, pra lëvizja e menjëhershme e objekteve të vogla, dhe veçanërisht e grimcave, nga një vend në tjetrin, është mjaft i mundshëm. Për të thjeshtuar detyrën, le të fillojmë me diçka të thjeshtë - grimcat.

Duket se do të na duhen pajisje që (1) do të vëzhgojnë plotësisht gjendjen e grimcave, (2) do ta transmetojnë këtë gjendje më shpejt se shpejtësia e dritës, (3) do të rivendosin origjinalin.

Megjithatë, në një skemë të tillë, as hapi i parë nuk mund të zbatohet plotësisht. Parimi i pasigurisë së Heisenberg-ut imponon kufizime të pakapërcyeshme në saktësinë me të cilën mund të maten parametrat e "çiftuar" të një grimce. Për shembull, sa më mirë ta dimë momentin e tij, aq më keq i njohim koordinatat e tij dhe anasjelltas. Megjithatë tipar i rëndësishëm teleportimi kuantik është se, në fakt, nuk ka nevojë të matni grimcat, ashtu siç nuk ka nevojë të rivendosni asgjë - mjafton të merrni një palë grimcash të ngatërruara.

Për shembull, për të përgatitur fotone të tilla të ngatërruara, do të na duhet të ndriçojmë një kristal jolinear rrezatimi lazer një valë e caktuar. Pastaj disa nga fotonet e ardhura do të kalbet në dy të ngatërruara - të lidhura në mënyrë të pashpjegueshme, kështu që çdo ndryshim në gjendjen e njërit ndikon menjëherë në gjendjen e tjetrit. Kjo lidhje është vërtet e pashpjegueshme: mekanizmat e ndërthurjes kuantike mbeten të panjohura, megjithëse vetë fenomeni është demonstruar dhe po demonstrohet vazhdimisht. Por ky është një fenomen në të cilin është vërtet e lehtë të ngatërrohesh - mjafton të shtojmë se para matjes, asnjë nga këto grimca nuk ka karakteristikat e kërkuara, dhe pa marrë parasysh se çfarë rezultati marrim duke matur të parën, gjendja e të dytit do të lidhet çuditërisht me rezultatin tonë.

Mekanizmi i teleportimit kuantik, i propozuar në 1993 nga Charles Bennett dhe Gilles Brassard, kërkon shtimin e vetëm një pjesëmarrësi shtesë në një palë grimcash të ngatërruara - në fakt, atë që do të teleportojmë. Dërguesit dhe marrësit zakonisht quhen Alice dhe Bob, dhe ne do ta ndjekim këtë traditë duke i dhënë secilit prej tyre një nga fotonet e ngatërruara. Sapo ata ndahen nga një distancë e mirë dhe Alice vendos të fillojë teleportimin, ajo merr fotonin e dëshiruar dhe mat gjendjen e tij së bashku me gjendjen e fotoneve të para të ngatërruara. E pasigurt funksioni i valës i këtij fotoni shembet dhe i bën jehonë në çast në fotonin e dytë të ngatërruar të Bobit.

Fatkeqësisht, Bob nuk e di saktësisht se si reagon fotoni i tij ndaj sjelljes së fotonit të Alice: për ta kuptuar këtë, ai duhet të presë derisa ajo të dërgojë rezultatet e matjeve të saj me postë të rregullt, jo më shpejt se shpejtësia e dritës. Prandaj, nuk do të jetë e mundur të transmetohet asnjë informacion përmes një kanali të tillë, por fakti mbetet fakt. Ne teleportuam gjendjen e një fotoni. Për të kaluar te njerëzit, gjithçka që mbetet është të përshkallëzojmë teknologjinë për të mbuluar çdo grimcë prej vetëm 7000 trilion trilion atomesh të trupit tonë - duket se nuk jemi më shumë se një përjetësi larg këtij zbulimi.

Megjithatë teleportimi kuantik dhe konfuzioni mbetet një nga temat më të nxehta fizika moderne. Para së gjithash, sepse përdorimi i kanaleve të tilla të komunikimit premton mbrojtje të pahakueshme të të dhënave të transmetuara: për të fituar akses në to, sulmuesit do të duhet të marrin në zotërim jo vetëm letrën nga Alice për Bob, por edhe aksesin në grimcën e ngatërruar të Bobit. , dhe edhe nëse arrijnë të arrijnë tek ajo dhe matjet, kjo do të ndryshojë gjendjen e fotonit përgjithmonë dhe do të zbulohet menjëherë.

Efekti Vavilov-Cherenkov

Statusi: i përdorur gjatë

Ky aspekt i udhëtimit më shpejt se shpejtësia e dritës është një arsye e këndshme për të kujtuar arritjet e shkencëtarëve rusë. Fenomeni u zbulua në 1934 nga Pavel Cherenkov, duke punuar nën udhëheqjen e Sergei Vavilov, tre vjet më vonë ai mori bazë teorike në veprat e Igor Tamm dhe Ilya Frank, dhe në vitin 1958 të gjithë pjesëmarrësit në këto vepra, përveç Vavilovit tani të ndjerë, iu dha Çmimi Nobel në Fizikë.

Në fakt, ai flet vetëm për shpejtësinë e dritës në vakum. Në media të tjera transparente, drita ngadalësohet mjaft dukshëm, si rezultat i së cilës mund të vërehet thyerja në kufirin e tyre me ajrin. Indeksi i thyerjes së qelqit është 1.49, që do të thotë se shpejtësia fazore e dritës në të është 1.49 herë më pak, dhe, për shembull, diamanti ka një indeks thyes prej 2.42, dhe shpejtësia e dritës në të zvogëlohet për më shumë se gjysmën. Asgjë nuk i pengon grimcat e tjera të fluturojnë më shpejt se fotonet e dritës.

Kjo është pikërisht ajo që ndodhi me elektronet, të cilat në eksperimentet e Cherenkov u rrëzuan nga vendet e tyre në molekulat e lëngut lumineshent nga rrezatimi gama me energji të lartë. Ky mekanizëm shpesh krahasohet me formimin e një shoku valë zanore kur fluturon në atmosferë shpejtësi supersonike. Por ju mund ta imagjinoni gjithashtu si vrapim në një turmë: duke lëvizur më shpejt se drita, elektronet vrapojnë pranë grimcave të tjera, sikur t'i fshijnë ato me një shpatull - dhe për çdo centimetër të rrugës së tyre, duke i bërë ata të lëshojnë me zemërim nga disa deri në disa qindra fotone .

Së shpejti e njëjta sjellje u zbulua në të gjitha lëngjet e tjera mjaft të pastra dhe transparente, dhe më pas rrezatimi Cherenkov u regjistrua edhe thellë në oqeane. Sigurisht, fotonet e dritës nga sipërfaqja me të vërtetë nuk arrijnë këtu. Por grimcat ultra të shpejta që fluturojnë nga sasi të vogla duke u shpërbërë grimcat radioaktive, herë pas here ato krijojnë një shkëlqim, ndoshta të paktën duke lejuar banorët vendas të shohin.

Rrezatimi Cherenkov-Vavilov ka gjetur aplikim në shkencë, energjinë bërthamore dhe fusha të ngjashme. Reaktorët e termocentraleve bërthamore shkëlqejnë shkëlqyeshëm, të mbushur plot me grimca të shpejta. Duke matur me saktësi karakteristikat e këtij rrezatimi dhe duke ditur shpejtësinë e fazës në mjedisin tonë të punës, ne mund të kuptojmë se çfarë lloj grimcash e kanë shkaktuar atë. Astronomët përdorin gjithashtu detektorë Cherenkov për të zbuluar dritën dhe energjinë grimcat kozmike: ato të rënda janë tepër të vështira për t'u përshpejtuar në shpejtësinë e dëshiruar dhe nuk krijojnë rrezatim.

Flluska dhe vrima

Këtu është një milingonë që zvarritet në një fletë letre. Shpejtësia e tij është e ulët dhe shokut të varfër i duhen 10 sekonda për të shkuar nga skaji i majtë i avionit në të djathtë, por sapo ne kemi mëshirë për të dhe përkulim letrën, duke lidhur skajet e saj, ai menjëherë "teleporton" në të. pikën e dëshiruar. Diçka e ngjashme mund të bëhet me hapësirë-kohën tonë amtare, me të vetmin ndryshim se përkulja kërkon pjesëmarrjen e dimensioneve të tjera që nuk perceptohen nga ne, duke formuar tunele të hapësirë-kohës - krimba-vrimat e famshme, ose krimba.

Nga rruga, sipas teorive të reja, krimba të tilla janë një lloj ekuivalenti hapësinor-kohor i fenomenit tashmë të njohur kuantik të ngatërrimit. Në përgjithësi, ekzistenca e tyre nuk kundërshton asnjë koncept të rëndësishëm të fizikës moderne, duke përfshirë. Por për të ruajtur një tunel të tillë në strukturën e Universit do të kërkohet diçka që ka pak ngjashmëri me shkencën reale - një "materie ekzotike" hipotetike që ka një densitet negativ të energjisë. Me fjalë të tjera, duhet të jetë lloji i materies që shkakton zmbrapsjen gravitacionale. Është e vështirë të imagjinohet se kjo specie ekzotike do të gjendet ndonjëherë, aq më pak e zbutur.

Një alternativë unike për vrimat e krimbave mund të jetë një deformim edhe më ekzotik i hapësirë-kohës - lëvizja brenda një flluske të strukturës së lakuar të kësaj vazhdimësie. Ideja u shpreh në 1993 nga fizikani Miguel Alcubierre, megjithëse u tingëllua në veprat e shkrimtarëve të trillimeve shkencore shumë më herët. Është si një anije kozmike që lëviz, duke shtrydhur dhe dërrmuar hapësirë-kohën përpara hundës dhe duke e lëmuar përsëri pas. Vetë anija dhe ekuipazhi i saj mbeten në një rajon lokal ku hapësirë-koha ruan gjeometrinë normale dhe nuk përjetojnë asnjë shqetësim. Kjo shihet qartë në serialin Star Trek, i popullarizuar në mesin e ëndërrimtarëve, ku një "motor i tillë deformues" ju lejon të udhëtoni, pa qenë modest, në të gjithë Universin.

Statusi: nga fantastik në teorik

Fotonet janë grimca pa masë, si disa të tjera: masa e tyre në qetësi është zero, dhe për të mos u zhdukur plotësisht, ata janë të detyruar të lëvizin gjithmonë dhe gjithmonë me shpejtësinë e dritës. Sidoqoftë, disa teori sugjerojnë ekzistencën e grimcave shumë më ekzotike - takioneve. Masa e tyre, e cila shfaqet në formulën tonë të preferuar E = mc 2, jepet jo nga një e thjeshtë, por numër imagjinar, duke përfshirë një komponent të veçantë matematikor, katrori i të cilit jep një numër negativ. Kjo është një pronë shumë e dobishme, dhe shkrimtarët e serialit tonë të preferuar televiziv "Star Trek" shpjeguan funksionimin e motorit të tyre fantastik pikërisht duke "shfrytëzuar energjinë e takionëve".

Në fakt, masa imagjinare bën të pabesueshmen: takionët duhet të humbasin energji ndërsa përshpejtohen, kështu që për ta gjithçka në jetë është krejtësisht ndryshe nga ajo që mendonim. Kur ato përplasen me atomet, humbasin energjinë dhe përshpejtohen, kështu që përplasja e radhës do të jetë edhe më e fortë, e cila do të marrë akoma më shumë energji dhe do të përshpejtojë takionët përsëri në pafundësi. Është e qartë se një vetëpërfshirje e tillë thjesht shkel marrëdhëniet bazë shkak-pasojë. Ndoshta kjo është arsyeja pse vetëm teoricienët po studiojnë takionet deri më tani: askush nuk ka parë ende një shembull të vetëm të prishjes së marrëdhënieve shkak-pasojë në natyrë, dhe nëse e shihni atë, kërkoni një takion, dhe Çmimi Nobël siguruar për ju.

Megjithatë, teoricienët treguan ende se takionët mund të mos ekzistojnë, por në të kaluarën e largët ato mund të kishin ekzistuar dhe, sipas disa ideve, ishin mundësitë e tyre të pafundme që luajtën një rol në rol i rendesishem në Big Bengun. Prania e takioneve shpjegon gjendjen jashtëzakonisht të paqëndrueshme të vakumit të rremë në të cilin Universi mund të ishte para lindjes së tij. Në një tablo të tillë të botës, takionët që lëvizin më shpejt se drita janë baza reale e ekzistencës sonë dhe shfaqja e Universit përshkruhet si kalimi i fushës së takionit të një vakumi të rremë në fushën inflacioniste të një vakumi të vërtetë. Vlen të shtohet se të gjitha këto janë teori plotësisht të respektuara, pavarësisht se shkelësit kryesorë të ligjeve të Ajnshtajnit, madje edhe të marrëdhënies shkak-pasojë, rezultojnë të jenë themeluesit e të gjitha shkaqeve dhe pasojave në të.

Shpejtësia e errësirës

Statusi: filozofik

Duke folur filozofikisht, errësira është thjesht mungesa e dritës dhe shpejtësia e tyre duhet të jetë e njëjtë. Por mendoni më me kujdes: errësira mund të marrë një formë që lëviz shumë më shpejt. Emri i kësaj forme është hije. Imagjinoni që po përdorni gishtat për të treguar siluetën e një qeni në murin përballë. Rrezja nga elektrik dore ndryshon dhe hija e dorës tuaj bëhet shumë më e madhe se vetë dora. Lëvizja më e vogël e gishtit është e mjaftueshme që hija e tij në mur të lëvizë një distancë të dukshme. Po sikur të hedhim një hije në Hënë? Apo në një ekran imagjinar edhe më tej?..

Një valë mezi e dukshme - dhe ajo do të vrapojë me çdo shpejtësi, e cila përcaktohet vetëm nga gjeometria, kështu që asnjë Ajnshtajni nuk mund t'i tregojë asaj. Megjithatë, është më mirë të mos flirtoni me hijet, sepse ato na mashtrojnë lehtësisht. Ia vlen të kthehemi në fillim dhe të kujtojmë se errësira është thjesht mungesa e dritës, kështu që jo objekt fizik me një lëvizje të tillë nuk transmetohet. Nuk ka grimca, asnjë informacion, nuk ka deformime të hapësirë-kohës, ekziston vetëm iluzioni ynë se ky është një fenomen më vete. Në botën reale, asnjë errësirë ​​nuk mund të përputhet me shpejtësinë e dritës.