"Gospodine Sulu, postavite kurs, brzina warp je dvije" - možda su ove riječi poznate svim ljubiteljima znanstvene fantastike. Pripadaju Jamesu Kirku, kapetanu Starship Enterprisea iz legendarne serije Star Trek. Prema zapletu, junaci se kreću oko Galaksije stotine puta brže od svjetlosti zahvaljujući warp pogonu, koji savija okolni prostor.
U dalekim šezdesetima, kada je serija objavljena na ekranima, ona je shvaćena kao nemoguća fantazija. No danas mnogi znanstvenici i inženjeri ozbiljno razgovaraju o mogućnosti stvaranja takvog motora, štoviše, već postoje konkretni prijedlozi.
Ograničenje brzine svemira
Naš sunčev sustav smješten je na prilično tankom dijelu Mliječnog puta, s niskom gustoćom zvjezdanih grozdova. Najbliži zvijezdani sustav, Alpha Centauri, udaljen je 4,36 svjetlosnih godina od Sunca. Na modernim raketama, razvijajući brzinu od 10-15 kilometara u sekundi, astronauti bi do njega trebali letjeti više od 70.000 godina!
I to unatoč činjenici da je ukupni promjer naše Galaksije 100 000 svjetlosnih godina. Ako standardima svemira ne možemo prevladati čak ni toliko beznačajnu udaljenost, tada ne bismo trebali ni mucati o kolonizaciji i istraživanju dubokog svemira.
Na putu do zvijezda postoji još jedna, ozbiljnija prepreka. To se ogleda u Einsteinovoj teoriji relativnosti. Prije nego što se teorija pojavila 1905. godine, Newtonova je nebeska mehanika zavladala vrhunskim u fizici. Prema njemu, brzina svjetlosti ovisila je o brzini kretanja promatrača. Odnosno, ako ste uspjeli uhvatiti svjetlo i kretati se njime, tada bi se za vas jednostavno zaustavilo. Kasnije je Maxwell ovoj teoriji dao matematički temelj.
Dok je još bio student, Albert Einstein nije mogao prihvatiti ovaj postulat - osjećao je da negdje postoji greška. Na kraju je pronašao odgovor na pitanje koje ga je mučilo. Dokazao je da je brzina svjetlosti konstantna i da ni na koji način ne ovisi o vanjskom promatraču.
Promotivni video:
Pokazalo se da je nemoguće sustići svjetlost. Bez obzira koliko se brzo kretali, svjetlost će i dalje biti ispred. Einsteinova poznata formula E = ms², gdje je energija tijela jednaka njegovoj masi pomnoženoj s brzinom svjetlosti u kvadrat, doslovno glasi sljedeće: za ubrzanje objekta do svjetlosne brzine potrebna je beskonačna količina energije, što znači da objekt mora imati beskonačnu masu. Zapravo, raketa koja želi ubrzati do brzine svjetlosti težit će koliko i cijeli svemir!
Naravno, u stvarnom životu to je apsolutno nemoguće, brzina svjetlosti je vrsta univerzalnog DPS inspektora koji je jednom za svagda postavio ograničenje brzine.
Čini se da time prestaje san čovječanstva o letu do udaljenih zvijezda. Međutim, deset godina nakon objavljivanja posebne teorije relativnosti, pojavila se opća relativnost, gdje su dani opsežniji komentari i dodaci.
U općoj relativnosti, Einstein je kombinirao prostor i vrijeme. Prije toga smatrali su ih različitim fizičkim pojmovima. Za bolju ilustraciju usporedio je prostor-vrijeme s platnom. Pod određenim uvjetima, ovo se platno može kretati mnogo brže od svjetlosti. Međutim, to nije dalo odgovor na glavno pitanje: kako na kraju krajeva pregaziti svjetlost?
Gotovo 70 godina mnogi su se istraživači zbunjivali nad ovom misterijom. I jednog lijepog dana jedan je mladi znanstvenik uključio televizor i, prebacujući kanale, naišao na fantastičnu seriju. Dok ga je gledao, odjednom mu se obrušilo i shvatio je kako razviti superluminalnu brzinu bez kršenja zakona fizike. Ime ovog znanstvenika je Miguel Alcubierre.
Warp Drive
Tada je 1994. godine Alcubierre proučavao teoriju relativnosti na University of Cardiff (Wales, Velika Britanija). Na TV-u je vidio seriju "Zvjezdane staze". Znanstvenik je skrenuo pozornost na činjenicu da junaci koriste motor za deformaciju prostora ili warp pogon kako bi se kretali u svemiru.
Baš kao što ga je jabuka koja je pala na Newtonovu glavu jednom nadahnula na stvaranje nebeske mehanike, tako je i TV emisija nadahnula Miguela da rodi teoriju koja će možda jednom zauvijek zaustaviti brzu "diskriminaciju" svemira.
Alcubierre je počeo računati i ubrzo je objavio rezultate. Kao osnovu uzeo je opću teoriju relativnosti koja kaže da ako primijenite određenu količinu energije ili mase možete učiniti da se prostor kreće brže od svjetlosti.
Da biste to učinili, oko broda morate stvoriti poseban mjehurić ili polje za deformaciju. Ovo warp polje smanjit će prostor ispred broda i proširiti se iza. Ispada da se brod zapravo nigdje ne kreće, sam se prostor savija i gura brod u zadanom smjeru.
Vrijeme i prostor unutar mjehurića nisu podložni deformaciji i izobličenju. Stoga brodska posada ne doživljava dodatna preopterećenja i može se činiti kao da se ništa nije promijenilo. U ovom će slučaju letjeti u svemir ne samo astronauti koji su prošli posebnu medicinsku selekciju i obuku, već i obični ljudi.
Ako biste bili na mostu broda tijekom njegovog kretanja superluminalnom brzinom i gledali u prostor oko sebe, zvijezde bi se pretvorile u dugačke poteze. Ali ako pogledate unatrag, nećete vidjeti ništa osim neprobojne tame, jer vas svjetlost ne može sustići.
Alcubierre je izračunao da će warp pogon omogućiti postizanje brzine 10 puta brže od svjetlosnog, međutim, prema njegovom mišljenju, ništa ne sprečava povećanje snage motora i ubrzanje do većih brzina.
Međutim, prilikom upoznavanja s teorijom Alcubierre, Sergej Krasnikov iz Glavnog astronomskog opservatorija u Pulkovu otkrio je jednu osobinu. Činjenica je da pilot neće moći proizvoljno mijenjati putanju plovila. To jest, ako npr. Letite sa Zemlje u Sirius i iznenada se sjetite da kod kuće niste ugasili željezo, tada se nećete moći vratiti. Prvo ćete morati letjeti na odredište, a zatim se vratiti natrag.
Štoviše, također nećete moći kontaktirati ni s kim, jer osnove polja potpuno izoliraju brod od vanjskog svijeta i blokira sve signale. Stoga je Krasnikov usporedio putovanje na takvom brodu s putovanjem u podzemnoj željeznici. Nazvao ga je "podzemnom željeznicom FTL".
Ali to nije glavni problem. Samo polje deformacije mora imati negativan naboj. Da bi se stvorila potrebna je negativna energija, o čijem postojanju se raspravlja već dugi niz godina.
Što ne može biti
Ako je gravitacija energija privlačnosti, tada negativna energija treba imati suprotna svojstva i odbijati strane predmete od sebe. Ali kako dobiti takvu energiju?
Godine 1933. nizozemski fizičar Hendrik Casimir predložio je da ako uzmete dvije identične metalne ploče i postavite ih savršeno paralelno jedna na drugu na minimalnoj mogućoj udaljenosti, počet će ih privlačiti. Kao da ih nevidljiva sila gura jedni prema drugima.
Prema kvantnoj mehanici, vakuum nije apsolutno prazno mjesto, u njemu se neprestano pojavljuju pari čestica materije i antimaterije, koji se odmah sudaraju i uništavaju. Ovaj postupak traje doslovno milijarde sekunde. Kad se sudaraju, oslobađa se mikroskopska količina energije, što stvara ne-nutarnji ukupni tlak u "praznom" vakuumu.
Važno je ploče približiti što je moguće više, tada će volumen čestica s vanjske strane uvelike premašiti njihov broj u razmaku između ploča. Kao rezultat, pritisak izvana će istisnuti ploče, a njihova energija će zauzvrat postati manja od nule, to jest negativna. 1948. pokus je uspio izmjeriti negativnu energiju. Ušao je u povijest pod imenom "Casimir efekt".
Nakon 1996. godine, nakon 15 godina pokusa i istraživanja, Steve Lamoreau iz Nacionalnog laboratorija u Los Alamosu, zajedno s Umarom Mohidinom i Anushri Roy sa Kalifornijskog sveučilišta u Riversideu, uspio je točno izmjeriti Casimirov efekt. Bio je jednak naboju eritrocita - crvenih krvnih stanica.
Jao, ovo je jednostavno monstruozno malo da bi se stvorilo polje deformacije, potrebno je milijarde puta više. Dok ne bude moguće generirati negativnu energiju u industrijskim razmjerima, warp pogon ostaje na papiru.
Kroz teškoće prema zvijezdama
Unatoč svim poteškoćama u stvaranju, warp pogon najvjerojatniji je kandidat za prvi međuzvjezdani let. Alternativni projekti, kao što je solarno jedro ili termonuklearni motor, mogu dostići samo brzine slabog osvjetljenja, a poput crvotočina ili stargata pretjerano su složeni i treba im tisuće godina.
Danas NASA najaktivnije razvija prototip warp pogona, čiji su stručnjaci sigurni da je to više tehnički problem nego teoretski. A tim inženjera već radi na Svemirskom centru Johnson, gdje je nekad bio pripremljen prvi let letom do Mjeseca.
Prema mnogim stručnjacima, najvjerojatnije će se prvi uzorci tehnologije deformacije prostora pojaviti najkasnije 100 godina kasnije, ovisno o dostupnosti stalnog financiranja.
Recite, fantastično? Ali možda je vrijedno sjetiti se da je nekoliko godina prije nego što su braća Wright podigli svoj avion u zrak, ugledni engleski fizičar William Thomson rekao da ništa teže od zraka ne može letjeti. A 60 godina kasnije, prvi kozmonaut Zemlje se nasmiješio i rekao: "Idemo!.."
Adilet URAIMOV