სინათლის სიჩქარის დაძლევა შესაძლებელია – მეცნიერები. რა არის უფრო სწრაფი, სინათლის სიჩქარე თუ ხმის სიჩქარე?

ეძღვნება ნეიტრინოს სიჩქარის პირდაპირ გაზომვას. შედეგები სენსაციურად ჟღერს: ნეიტრინოს სიჩქარე იყო ოდნავ - მაგრამ სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი! - უფრო სწრაფი ვიდრე სინათლის სიჩქარე. თანამშრომლობის ნაშრომი შეიცავს შეცდომების და გაურკვევლობების სხვადასხვა წყაროს ანალიზს, მაგრამ ფიზიკოსთა აბსოლუტური უმრავლესობის რეაქცია ძალიან სკეპტიკურად რჩება, პირველ რიგში იმიტომ, რომ ეს შედეგი არ შეესაბამება სხვა ექსპერიმენტულ მონაცემებს ნეიტრინოების თვისებების შესახებ.

ბრინჯი. 1.

ექსპერიმენტის დეტალები

ექსპერიმენტის იდეა (იხ. OPERA ექსპერიმენტი) ძალიან მარტივია. ნეიტრინოს სხივი იბადება CERN-ში, მიფრინავს დედამიწაზე იტალიურ გრან სასოს ლაბორატორიაში და გადის იქ სპეციალური OPERA ნეიტრინო დეტექტორის მეშვეობით. ნეიტრინოები ძალიან სუსტად ურთიერთობენ მატერიასთან, მაგრამ იმის გამო, რომ მათი ნაკადი CERN-დან ძალიან დიდია, ზოგიერთი ნეიტრინო მაინც ეჯახება დეტექტორის შიგნით არსებულ ატომებს. იქ ისინი წარმოქმნიან დამუხტული ნაწილაკების კასკადს და ამით ტოვებენ თავიანთ სიგნალს დეტექტორში. CERN-ში ნეიტრინოები არ იბადებიან განუწყვეტლივ, არამედ „ადიდებულად“ და თუ ვიცით ნეიტრინოს დაბადების მომენტი და მისი შთანთქმის მომენტი დეტექტორში, ისევე როგორც მანძილი ორ ლაბორატორიას შორის, შეგვიძლია გამოვთვალოთ სიჩქარე. ნეიტრინოს.

წყაროსა და დეტექტორს შორის მანძილი სწორი ხაზით არის დაახლოებით 730 კმ და ის იზომება 20 სმ სიზუსტით (ზუსტი მანძილი საცნობარო წერტილებს შორის არის 730,534,61 ± 0,20 მეტრი). მართალია, ნეიტრინოების დაბადებამდე მიმავალი პროცესი არ არის ლოკალიზებული ასეთი სიზუსტით. CERN-ში მაღალი ენერგიის პროტონების სხივი გამოიყოფა SPS ამაჩქარებლიდან, იშლება გრაფიტის სამიზნეზე და წარმოქმნის მეორად ნაწილაკებს, მათ შორის მეზონებს. ისინი კვლავ დაფრინავენ წინ სინათლის სიჩქარით და იშლება მიონებად ნეიტრინოების გამოსხივებისას. მიონები ასევე იშლება და დამატებით ნეიტრინოს წარმოქმნის. შემდეგ ყველა ნაწილაკი, გარდა ნეიტრინოებისა, შეიწოვება ნივთიერების სისქეში და ისინი თავისუფლად აღწევს აღმოჩენის ადგილს. ექსპერიმენტის ამ ნაწილის ზოგადი დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 1.

მთელი კასკადი, რომელიც მივყავართ ნეიტრინოს სხივის გამოჩენამდე, შეიძლება გადაჭიმული იყოს ასობით მეტრზე. თუმცა, მას შემდეგ ყველაამ მტევნის ნაწილაკები წინ მიფრინავენ თითქმის სინათლის სიჩქარით, აღმოჩენის დროისთვის, პრაქტიკულად არ არის განსხვავება, ნეიტრინო დაიბადა მაშინვე თუ ერთი კილომეტრის მოგზაურობის შემდეგ (თუმცა, დიდი მნიშვნელობა აქვს, როდის მიიყვანა ზუსტად თავდაპირველი პროტონი; ამ ნეიტრინოს დაბადება გაფრინდა ამაჩქარებლიდან). შედეგად, წარმოქმნილი ნეიტრინოები, ძირითადად, უბრალოდ იმეორებენ ორიგინალური პროტონის სხივის პროფილს. აქედან გამომდინარე, აქ მთავარი პარამეტრი არის ზუსტად ამაჩქარებლიდან გამოსხივებული პროტონის სხივის დროის პროფილი, კერძოდ მისი წინა და უკანა კიდეების ზუსტი პოზიცია და ეს პროფილი იზომება დროში. ს m გარჩევადობა (იხ. ნახ. 2).

პროტონის სხივის მიზანზე ჩამოშვების ყოველი სესია (ინგლისურად ასეთ სესიას ე.წ დაღვრას, "ადიდებული") გრძელდება დაახლოებით 10 მიკროწამი და იწვევს დიდი რაოდენობით ნეიტრინოების დაბადებას. თუმცა, თითქმის ყველა მათგანი დაფრინავს პირდაპირ დედამიწაზე (და დეტექტორში) ურთიერთქმედების გარეშე. იმ იშვიათ შემთხვევებში, როდესაც დეტექტორი აღმოაჩენს ნეიტრინოს, შეუძლებელია იმის თქმა, რომელ მომენტში მოხდა ის 10 მიკროწამიანი ინტერვალის განმავლობაში. ანალიზი შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ სტატისტიკურად, ანუ დაგროვდეს ნეიტრინოების გამოვლენის მრავალი შემთხვევა და ააშენოს მათი განაწილება დროთა განმავლობაში თითოეული სესიის საწყის წერტილთან შედარებით. დეტექტორში საწყისი წერტილი მიიღება დროის მომენტად, როდესაც ჩვეულებრივი სიგნალი, რომელიც მოძრაობს სინათლის სიჩქარით და ასხივებს ზუსტად პროტონის სხივის წინა კიდის მომენტში, აღწევს დეტექტორს. ამ მომენტის ზუსტი გაზომვა შესაძლებელი გახდა საათების სინქრონიზაციის შედეგად ორ ლაბორატორიაში რამდენიმე ნანოწამის სიზუსტით.

ნახ. სურათი 3 გვიჩვენებს ასეთი განაწილების მაგალითს. შავი წერტილები არის ნამდვილი ნეიტრინო მონაცემები, რომლებიც ჩაწერილია დეტექტორის მიერ და შეჯამებულია სესიების დიდი რაოდენობით. წითელი მრუდი გვიჩვენებს ჩვეულებრივი "მინიშნება" სიგნალს, რომელიც მოძრაობს სინათლის სიჩქარით. ჩანს, რომ მონაცემები იწყება დაახლოებით 1048,5 ns ადრესაცნობარო სიგნალი. თუმცა, ეს არ ნიშნავს იმას, რომ ნეიტრინოები რეალურად უსწრებენ სინათლეს მიკროწამით, მაგრამ არის მხოლოდ მიზეზი, რომ ყურადღებით გავზომოთ ყველა კაბელის სიგრძე, აღჭურვილობის რეაგირების სიჩქარე, ელექტრონული დაყოვნების დრო და ა.შ. ეს ხელახალი შემოწმება შესრულდა და აღმოჩნდა, რომ ის ანაზღაურებს "მინიშნებას" ბრუნვას 988 ns-ით. ამრიგად, გამოდის, რომ ნეიტრინოს სიგნალი რეალურად აჭარბებს საცნობარო სიგნალს, მაგრამ მხოლოდ დაახლოებით 60 ნანოწამით. ნეიტრინოს სიჩქარის თვალსაზრისით, ეს შეესაბამება სინათლის სიჩქარის გადაჭარბებას დაახლოებით 0,0025%-ით.

ამ გაზომვის შეცდომა ანალიზის ავტორებმა შეაფასეს 10 ნანოწამში, რაც მოიცავს როგორც სტატისტიკურ, ასევე სისტემატურ შეცდომებს. ამრიგად, ავტორები ამტკიცებენ, რომ ისინი „ხედავენ“ ზელუმინალურ ნეიტრინო მოძრაობას ექვსი სტანდარტული გადახრის სტატისტიკური ნდობის დონეზე.

სხვაობა შედეგებსა და მოლოდინებს შორის ექვსი სტანდარტული გადახრით უკვე საკმაოდ დიდია და ნაწილაკების ფიზიკაში დიდ სიტყვას „აღმოჩენას“ უწოდებენ. თუმცა, ეს რიცხვი სწორად უნდა იქნას გაგებული: ეს მხოლოდ იმას ნიშნავს, რომ ალბათობა სტატისტიკურიმონაცემების რყევები ძალიან მცირეა, მაგრამ ეს არ მიუთითებს რამდენად სანდოა მონაცემთა დამუშავების ტექნიკა და რამდენად კარგად გაითვალისწინეს ფიზიკოსებმა ყველა ინსტრუმენტული შეცდომა. ყოველივე ამის შემდეგ, არსებობს მრავალი მაგალითი ნაწილაკების ფიზიკაში, სადაც უჩვეულო სიგნალები არ დადასტურდა სხვა ექსპერიმენტებით, განსაკუთრებით მაღალი სტატისტიკური ნდობით.

რას ეწინააღმდეგება სუპერლუმინალური ნეიტრინოები?

პოპულარული რწმენის საწინააღმდეგოდ, ფარდობითობის სპეციალური თეორია თავისთავად არ კრძალავს ნაწილაკების არსებობას, რომლებიც მოძრაობენ ზელუმინალური სიჩქარით. თუმცა, ასეთი ნაწილაკებისთვის (მათ ზოგადად "ტახიონებს" უწოდებენ) სინათლის სიჩქარე ასევე არის ზღვარი, მაგრამ მხოლოდ ქვემოდან - მათ არ შეუძლიათ მასზე ნელა გადაადგილება. ამ შემთხვევაში, ნაწილაკების ენერგიის დამოკიდებულება სიჩქარეზე შებრუნებულია: რაც უფრო მაღალია ენერგია, მით უფრო უახლოვდება ტაქიონების სიჩქარე სინათლის სიჩქარეს.

ბევრად მეტი სერიოზული პრობლემებიიწყება ველის კვანტური თეორიით. ეს თეორია ცვლის კვანტურ მექანიკას, როდესაც საქმე ეხება მაღალი ენერგიების მქონე კვანტურ ნაწილაკებს. ამ თეორიაში ნაწილაკები არ არის წერტილები, არამედ, შედარებით რომ ვთქვათ, მატერიალური ველის შედედება და ისინი არ შეიძლება განიხილებოდეს ველისგან განცალკევებით. გამოდის, რომ ტაქიონები აქვეითებენ ველის ენერგიას, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი ვაკუუმს არასტაბილურს ხდიან. მაშინ უფრო ხელსაყრელია სიცარიელის სპონტანურად დაშლა ამ ნაწილაკების უზარმაზარ რაოდენობაში და, შესაბამისად, უბრალოდ უაზროა განიხილოს ერთი ტახიონის მოძრაობა ჩვეულებრივ ცარიელ სივრცეში. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ტაქიონი არ არის ნაწილაკი, არამედ ვაკუუმის არასტაბილურობა.

ტაქიონ-ფერმიონების შემთხვევაში, სიტუაცია გარკვეულწილად უფრო რთულია, მაგრამ იქაც წარმოიქმნება შედარებითი სირთულეები, რომლებიც ხელს უშლის თვითშეთანხმებული ტაქიონის კვანტური ველის თეორიის შექმნას, მათ შორის ფარდობითობის ჩვეულებრივი თეორიის ჩათვლით.

თუმცა, ეს ასევე არ არის ბოლო სიტყვა თეორიაში. როგორც ექსპერიმენტატორები ზომავენ ყველაფერს, რისი გაზომვაც შესაძლებელია, თეორეტიკოსები ასევე ამოწმებენ ყველა შესაძლო ჰიპოთეტურ მოდელს, რომელიც არ ეწინააღმდეგება არსებულ მონაცემებს. კერძოდ, არსებობს თეორიები, რომლებშიც დაშვებულია მცირე, ჯერ არ შეუმჩნეველი, გადახრა ფარდობითობის თეორიის პოსტულატებისგან - მაგალითად, თავად სინათლის სიჩქარე შეიძლება იყოს ცვლადი მნიშვნელობა. ასეთ თეორიებს ჯერ არ აქვთ პირდაპირი ექსპერიმენტული მხარდაჭერა, მაგრამ ისინი ჯერ კიდევ არ არის დახურული.

თეორიული შესაძლებლობების ეს მოკლე ჩანახატი შეიძლება შემდეგნაირად შეჯამდეს: მიუხედავად იმისა, რომ სუპერნათური მოძრაობა შესაძლებელია ზოგიერთ თეორიულ მოდელში, ისინი რჩება მხოლოდ ჰიპოთეტურ კონსტრუქტებად. დღეს არსებული ყველა ექსპერიმენტული მონაცემი აღწერილია სტანდარტული თეორიებით სუპერნათური მოძრაობის გარეშე. მაშასადამე, თუ ის საიმედოდ დადასტურდა სულ მცირე ზოგიერთ ნაწილაკზე, ველის კვანტური თეორია რადიკალურად ხელახლა უნდა გადაკეთდეს.

უნდა ჩაითვალოს თუ არა OPERA-ს შედეგი ამ თვალსაზრისით „პირველ ნიშნად“? ჯერ არა. შესაძლოა, სკეპტიციზმის ყველაზე მნიშვნელოვანი მიზეზი რჩება ის ფაქტი, რომ OPERA-ს შედეგი არ ეთანხმება ნეიტრინოების სხვა ექსპერიმენტულ მონაცემებს.

ჯერ ერთი, ცნობილი სუპერნოვას აფეთქების დროს SN1987A, ასევე დაფიქსირდა ნეიტრინოები, რომლებიც სინათლის პულსამდე რამდენიმე საათით ადრე მოვიდა. ეს არ ნიშნავს, რომ ნეიტრინოები სინათლეზე უფრო სწრაფად მოძრაობდნენ, მაგრამ უბრალოდ ასახავს იმ ფაქტს, რომ ნეიტრინოები უფრო ადრე გამოიყოფა სუპერნოვას ბირთვის კოლაფსის დროს, ვიდრე სინათლე. თუმცა, ვინაიდან ნეიტრინოები და სინათლე, 170 ათასი წლის მოგზაურობის შემდეგ, არ განსხვავდებოდნენ რამდენიმე საათზე მეტით, ეს ნიშნავს, რომ მათი სიჩქარე ძალიან ახლოს არის და განსხვავდება არაუმეტეს მილიარდი. OPERA-ს ექსპერიმენტი გვიჩვენებს ათასჯერ უფრო დიდ შეუსაბამობას.

აქ, რა თქმა უნდა, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სუპერნოვას აფეთქების დროს წარმოქმნილი ნეიტრინოები და CERN-ის ნეიტრინოები ენერგიით ძლიერ განსხვავდებიან (რამდენიმე ათეული MeV სუპერნოვაში და 10-40 გევ აღწერილ ექსპერიმენტში), ხოლო ნეიტრინოების სიჩქარე იცვლება ენერგიის მიხედვით. . მაგრამ ეს არის ცვლილება ამ შემთხვევაშიმუშაობს "არასწორი" მიმართულებით: ბოლოს და ბოლოს, რაც უფრო მაღალია ტაქიონების ენერგია, მით უფრო ახლოს უნდა იყოს მათი სიჩქარე სინათლის სიჩქარესთან. რა თქმა უნდა, აქაც შეგვიძლია მივიღოთ ტახიონის თეორიის რაიმე სახის მოდიფიკაცია, რომელშიც ეს დამოკიდებულება სრულიად განსხვავებული იქნებოდა, მაგრამ ამ შემთხვევაში ჩვენ მოგვიწევს „ორმაგი ჰიპოთეტური“ მოდელის განხილვა.

გარდა ამისა, მიღებული ექსპერიმენტული მონაცემების ნაკრებიდან ნეიტრინო რხევების შესახებ ბოლო წლებში, აქედან გამომდინარეობს, რომ ყველა ნეიტრინოს მასა განსხვავდება ერთმანეთისგან მხოლოდ ელექტრონვოლტის ფრაქციებით. თუ OPERA-ს შედეგი აღიქმება, როგორც ნეიტრინოების სუპერნათური მოძრაობის გამოვლინება, მაშინ სულ მცირე ერთი ნეიტრინოს მასის კვადრატული მნიშვნელობა იქნება –(100 MeV) 2-ის რიგის (უარყოფითი კვადრატული მასა არის მათემატიკური გამოვლინება. ის ფაქტი, რომ ნაწილაკი ტაქიონად ითვლება). მაშინ ეს უნდა ვაღიაროთ ყველანეიტრინოების ტიპები ტაქიონებია და აქვთ დაახლოებით იგივე მასა. მეორეს მხრივ, ნეიტრინოს მასის პირდაპირი გაზომვა ტრიტიუმის ბირთვების ბეტა დაშლისას აჩვენებს, რომ ნეიტრინოს მასა (აბსოლუტურ მნიშვნელობაში) არ უნდა აღემატებოდეს 2 ელექტრონვოლტს. ანუ ყველა ამ მონაცემის ერთმანეთთან შეჯერება შეუძლებელი იქნება.

აქედან შეიძლება გამოვიტანოთ დასკვნა: OPERA-ს თანამშრომლობის გამოცხადებული შედეგი ძნელია მოერგოს ნებისმიერ, თუნდაც ყველაზე ეგზოტიკურ თეორიულ მოდელს.

რა არის შემდეგი?

ნაწილაკების ფიზიკაში ყველა მსხვილ თანამშრომლობაში, ნორმალური პრაქტიკაა თითოეული კონკრეტული ანალიზის ჩატარება მონაწილეთა მცირე ჯგუფის მიერ და მხოლოდ ამის შემდეგ არის წარმოდგენილი შედეგები ზოგადი განხილვისთვის. ამ შემთხვევაში, როგორც ჩანს, ეს ეტაპი ძალიან ხანმოკლე იყო, რის შედეგადაც თანამშრომლობის ყველა მონაწილე არ დათანხმდა სტატიის ხელმოწერას (სრულ სიაში შედის ექსპერიმენტის 216 მონაწილე, მაგრამ წინასწარ ბეჭდვას მხოლოდ 174 ავტორი ჰყავს). ამიტომ, უახლოეს მომავალში, დიდი ალბათობით, თანამშრომლობის ფარგლებში ბევრი სამუშაო განხორციელდება. დამატებითი შემოწმებები, და მხოლოდ ამის შემდეგ გაიგზავნება სტატია დასაბეჭდად.

რა თქმა უნდა, ახლა შეგვიძლია ველოდოთ თეორიული ნაშრომების ნაკადს ამ შედეგისთვის სხვადასხვა ეგზოტიკური ახსნა-განმარტებით. თუმცა, სანამ მითითებული შედეგი არ იქნება საიმედოდ გადამოწმებული, ის არ შეიძლება ჩაითვალოს სრულფასოვან აღმოჩენად.

ასტროფიზიკოსებმა ბეილორის უნივერსიტეტიდან (აშშ) შეიმუშავეს ჰიპერსივრცის დისკის მათემატიკური მოდელი, რომელიც საშუალებას აძლევს ადამიანს იმოგზაუროს კოსმოსში სინათლის სიჩქარეზე 10³²-ჯერ მეტი სიჩქარით, რაც საშუალებას აძლევს ადამიანს გაფრინდეს მეზობელ გალაქტიკაში და დაბრუნდეს უკან რამდენიმე დღეში. საათები.

ფრენისას ადამიანი ვერ იგრძნობს იმ გადატვირთვას, რაც თანამედროვე ავიახაზებში იგრძნობა, თუმცა, ასეთი ძრავა მეტალში შეიძლება გამოჩნდეს მხოლოდ რამდენიმე ასეულ წელიწადში.

ამძრავის მექანიზმი დაფუძნებულია კოსმოსური დეფორმაციის ძრავის (Warp Drive) პრინციპზე, რომელიც შემოთავაზებული იყო 1994 წელს მექსიკელმა ფიზიკოსმა მიგელ ალკუბიერმა. ამერიკელებმა უბრალოდ მოდელის დახვეწა და უფრო დეტალური გამოთვლები უნდა გააკეთონ.
„თუ თქვენ შეკუმშავთ სივრცეს გემის წინ და, პირიქით, გააფართოვებთ მის უკან, მაშინ გემის ირგვლივ ჩნდება სივრცე-დროის ბუშტი“, ამბობს კვლევის ერთ-ერთი ავტორი, რიჩარდ ობუსი ხომალდი და გამოიყვანს მას ჩვეულებრივი სამყაროდან თავის კოორდინატთა სისტემაში, სივრცე-დროის წნევის სხვაობის გამო, ამ ბუშტს შეუძლია გადაადგილება ნებისმიერი მიმართულებით, გადალახოს სინათლის ბარიერი ათასობით ბრძანებით.

სავარაუდოდ, გემის ირგვლივ სივრცე დეფორმაციას შეძლებს ჯერ კიდევ ნაკლებად შესწავლილი ბნელი ენერგიის გამო. „ბნელი ენერგია არის ძალიან ცუდად შესწავლილი ნივთიერება, რომელიც შედარებით ცოტა ხნის წინ აღმოაჩინეს და ხსნის, თუ რატომ მიფრინავენ გალაქტიკები ერთმანეთს“, - თქვა სერგეი პოპოვმა, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის რელატივისტური ასტროფიზიკის განყოფილების უფროსი მკვლევარი. არსებობს მისი რამდენიმე მოდელი, მაგრამ რომელი „ჯერ არ არსებობს საყოველთაოდ მიღებული მოდელი, რომელიც დაფუძნებულია დამატებით განზომილებებზე და ამბობენ, რომ შესაძლებელია ამ განზომილებების ლოკალური შეცვლა გამოდის, რომ შეიძლება არსებობდეს სხვადასხვა კოსმოლოგიური მუდმივები სხვადასხვა მიმართულებით და მაშინ გემი ბუშტში დაიწყებს მოძრაობას.

სამყაროს ეს „ქცევა“ შეიძლება აიხსნას „სიმების თეორიით“, რომლის მიხედვითაც მთელი ჩვენი სივრცე გაჟღენთილია მრავალი სხვა განზომილებით. მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთთან წარმოქმნის დამამშვიდებელ ძალას, რომელსაც შეუძლია გააფართოვოს არა მხოლოდ მატერია, როგორიცაა გალაქტიკები, არამედ თავად სივრცის სხეულიც. ამ ეფექტს ეწოდება "სამყაროს ინფლაცია".

"სამყარო თავისი არსებობის პირველივე წამებიდან იწელება", - განმარტავს ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი, ასტრო-კოსმოსური ცენტრის თანამშრომელი. ფიზიკური ინსტიტუტიმათ. ლებედევა რუსლან მეცაევი. "და ეს პროცესი გრძელდება დღემდე, თქვენ შეგიძლიათ სცადოთ სივრცის გაფართოება ან შევიწროება ხელოვნურად, რათა მან გავლენა მოახდინოს სხვა განზომილებებზე, რითაც ჩვენი სამყაროს ნაწილი დაიწყებს მოძრაობას." სწორი მიმართულება ბნელი ენერგიის ძალების გავლენის ქვეშ.

ამ შემთხვევაში ფარდობითობის თეორიის კანონები არ ირღვევა. ბუშტის შიგნით ფიზიკური სამყაროს იგივე კანონები დარჩება და სინათლის სიჩქარე მაქსიმალური იქნება. ეს სიტუაცია არ ეხება ეგრეთ წოდებულ ტყუპის ეფექტს, რომელიც გვეუბნება, რომ სინათლის სიჩქარით კოსმოსში მოგზაურობისას გემის შიგნით დრო მნიშვნელოვნად შენელდება და დედამიწაზე დაბრუნებული ასტრონავტი თავის ტყუპ ძმას ძალიან მოხუცი შეხვდება. კაცი. Warp Drive ძრავა გამორიცხავს ამ პრობლემას, რადგან ის უბიძგებს სივრცეს და არა გემს.

ამერიკელებმა უკვე იპოვეს სამიზნე მომავალი ფრენისთვის. ეს არის პლანეტა Gliese 581 (Gliese 581), რომელზეც კლიმატური პირობები და გრავიტაცია უახლოვდება დედამიწისას. მანძილი მასთან არის 20 სინათლის წელი და მაშინაც კი, თუ Warp Drive მუშაობს ტრილიონჯერ სუსტად, ვიდრე მისი მაქსიმალური სიმძლავრე, მასში მგზავრობის დრო მხოლოდ რამდენიმე წამი იქნება.

ცნობისთვის, მზის გარეთა პლანეტა Gliese 581 (პლანეტარული სისტემა) არის წითელი ჯუჯა ვარსკვლავი, რომელიც მდებარეობს სასწორის თანავარსკვლავედში, 20,4 სინათლის წლის მანძილზე. წლები დედამიწიდან. ვარსკვლავის მასა მზის მასის დაახლოებით მესამედია. Gliese 581 ჩვენს მზის სისტემასთან ასი უახლოესი ვარსკვლავის სიაშია. ტელესკოპის საშუალებით Gliese 581 უნდა გამოიყურებოდეს β სასწორის ჩრდილოეთით ორი გრადუსით.

მასალა მოამზადა rian.ru-ს რედაქციამ რია ნოვოსტიდან და ღია წყაროებზე დაყრდნობით.

წარმოშობის მქონე (ადგილობრივ) ინერციულ საცნობარო ჩარჩოში განიხილეთ მატერიალური წერტილი, რომელიც დროის მომენტში არის . ჩვენ ვუწოდებთ ამ წერტილის სიჩქარეს სუპერლუმინალურიიმ მომენტში, თუ უტოლობა შენარჩუნებულია:

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

სად , არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში და დრო და მანძილი წერტილიდან გაზომილია აღნიშნულ საცნობარო სისტემაში.

სადაც არის რადიუსის ვექტორი არამბრუნავ კოორდინატულ სისტემაში, არის კოორდინატთა სისტემის ბრუნვის კუთხური სიჩქარის ვექტორი. როგორც განტოლებიდან ჩანს, ქ არაინერციულისაცნობარო ჩარჩო, რომელიც დაკავშირებულია მბრუნავ სხეულთან, შორეულ ობიექტებს შეუძლიათ გადაადგილება სუპერნათური სიჩქარით, იმ გაგებით, რომ src="/pictures/wiki/files/54/6fa9a2d9089db2f154c5c90051ce210b.png" border="0">. ეს არ ეწინააღმდეგება შესავალში ნათქვამს, ვინაიდან. მაგალითად, კოორდინატთა სისტემისთვის, რომელიც დაკავშირებულია დედამიწაზე ადამიანის თავთან, მთვარის მოძრაობის კოორდინატთა სიჩქარე თავის ნორმალური ბრუნვით იქნება უფრო დიდი ვიდრე სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ამ სისტემაში, მოკლე დროში ბრუნვისას, მთვარე აღწერს რკალს, რომლის რადიუსი დაახლოებით ტოლია მანძილის კოორდინატთა სისტემის (თავი) საწყისსა და მთვარეს შორის.

ფაზის სიჩქარე

ფაზის სიჩქარე მიმართულების გასწვრივ, რომელიც გადახრილია ტალღის ვექტორიდან α კუთხით. განიხილება მონოქრომატული სიბრტყე ტალღა.

კრასნიკოვის მილი

კვანტური მექანიკა

გაურკვევლობის პრინციპი კვანტურ თეორიაში

კვანტურ ფიზიკაში ნაწილაკების მდგომარეობები აღწერილია ჰილბერტის სივრცის ვექტორებით, რომლებიც განსაზღვრავენ მხოლოდ გაზომვების დროს ფიზიკური რაოდენობების გარკვეული მნიშვნელობების მიღების ალბათობას (კვანტური გაურკვევლობის პრინციპის შესაბამისად). ამ ვექტორების ყველაზე ცნობილი წარმოდგენა არის ტალღური ფუნქციები, რომელთა მოდულის კვადრატი განსაზღვრავს მოცემულ ადგილას ნაწილაკების აღმოჩენის ალბათობის სიმკვრივეს. გამოდის, რომ ამ სიმკვრივეს შეუძლია სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად გადაადგილება (მაგალითად, ენერგეტიკული ბარიერის მეშვეობით ნაწილაკების გავლის პრობლემის გადაჭრისას). ამ შემთხვევაში სინათლის სიჩქარის გადაჭარბების ეფექტი შეინიშნება მხოლოდ მცირე დისტანციებზე. რიჩარდ ფეინმანმა ასე თქვა თავის ლექციებში:

ელექტრომაგნიტური გამოსხივებისთვის ასევე არსებობს [არანულოვანი] ალბათობის ამპლიტუდა, რომ იმოგზაუროს უფრო სწრაფად (ან ნელა), ვიდრე სინათლის ნორმალურ სიჩქარეზე. წინა ლექციაზე ნახეთ, რომ სინათლე ყოველთვის მხოლოდ სწორ ხაზებში არ მოძრაობს; ახლა ნახავთ, რომ ის ყოველთვის არ მოძრაობს სინათლის სიჩქარით! შეიძლება გასაკვირი ჩანდეს, რომ არსებობს [არანულოვანი] ამპლიტუდა, რომ ფოტონი იმოგზაუროს უფრო სწრაფად ან ნელა, ვიდრე სინათლის ნორმალურ სიჩქარეზე. გ

ორიგინალური ტექსტი(ინგლისური)

… ასევე არსებობს სინათლის ამპლიტუდა უფრო სწრაფად (ან უფრო ნელა) ვიდრე ჩვეულებრივი სინათლის სიჩქარე. ბოლო ლექციაზე გაიგეთ, რომ სინათლე მხოლოდ სწორ ხაზებში არ მიდის; ახლა თქვენ გაიგებთ, რომ ის მხოლოდ სინათლის სიჩქარით არ მიდის! შეიძლება გაგიკვირდეთ, რომ ფოტონის ამპლიტუდა მოძრაობს უფრო სწრაფად ან ნელა, ვიდრე ჩვეულებრივი სიჩქარე, გ

რიჩარდ ფეინმანი, 1965 წლის ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში.

უფრო მეტიც, განურჩევლობის პრინციპიდან გამომდინარე, შეუძლებელია იმის თქმა, ერთსა და იმავე ნაწილაკს ვაკვირდებით თუ მის ახალშობილ ასლს. 2004 წელს თავის ნობელის ლექციაზე ფრენკ ვილჩეკმა შემდეგი მსჯელობა წარმოადგინა:

წარმოიდგინეთ, რომ ნაწილაკი საშუალოდ მოძრაობს სინათლის სიჩქარესთან ძალიან ახლოს სიჩქარით, მაგრამ იმდენი გაურკვევლობით პოზიციაში, როგორც ამას მოითხოვს კვანტური თეორია. ცხადია, იქნება გარკვეული ალბათობა იმისა, რომ დავაკვირდეთ ამ ნაწილაკს საშუალოზე ოდნავ სწრაფად მოძრაობისას და, შესაბამისად, სინათლეზე უფრო სწრაფად, რაც ეწინააღმდეგება ფარდობითობის სპეციალურ თეორიას. ამ წინააღმდეგობის გადაჭრის ერთადერთი ცნობილი გზა მოითხოვს ანტინაწილაკების იდეის გამოყენებას. უხეშად რომ ვთქვათ, პოზიციის საჭირო გაურკვევლობა მიიღწევა იმის დაშვებით, რომ გაზომვის აქტი შეიძლება მოიცავდეს ანტინაწილაკების წარმოქმნას, რომელთაგან თითოეული არ განსხვავდება ორიგინალისგან, განსხვავებული განლაგებით. შენარჩუნებული კვანტური რიცხვების ბალანსის შესანარჩუნებლად დამატებით ნაწილაკებს უნდა ახლდეს იგივე რაოდენობის ანტინაწილაკები. (დირაკი ანტინაწილაკების წინასწარმეტყველებამდე მივიდა მის მიერ მიღებული ელეგანტური რელატივისტური ტალღის განტოლების გამომგონებელი ინტერპრეტაციებისა და ხელახალი ინტერპრეტაციების თანმიმდევრობით, ვიდრე ევრისტიკული განხილვის გზით, ამის მსგავსირომელიც მე მოვიყვანე. ამ დასკვნების გარდაუვალობა და უნივერსალურობა, ისევე როგორც მათი უშუალო კავშირი ძირითადი პრინციპებიკვანტური მექანიკა და ფარდობითობის სპეციალური თეორია მხოლოდ რეტროსპექტივაში გახდა აშკარა).

ორიგინალური ტექსტი(ინგლისური)

წარმოიდგინეთ ნაწილაკი, რომელიც საშუალოდ მოძრაობს სინათლის სიჩქარით, მაგრამ პოზიციის გაურკვევლობით, როგორც ამას მოითხოვს კვანტური თეორია. აშკარაა, რომ ამ ნაწილაკზე დაკვირვების გარკვეული ალბათობა იქნება საშუალოზე ოდნავ უფრო სწრაფად და, შესაბამისად, სინათლეზე უფრო სწრაფად გადაადგილებისას, რასაც ფარდობითობა არ დაუშვებს. ამ დაძაბულობის მოგვარების ერთადერთი ცნობილი გზა ანტინაწილაკების იდეის დანერგვას გულისხმობს. უხეშად რომ ვთქვათ, პოზიციის საჭირო გაურკვევლობა დაკმაყოფილებულია იმით, რომ გაზომვის აქტი შეიძლება მოიცავდეს რამდენიმე ნაწილაკების შექმნას, რომელთაგან თითოეული არ განსხვავდება ორიგინალისგან, განსხვავებული პოზიციებით. შენარჩუნებული კვანტური რიცხვების ბალანსის შესანარჩუნებლად, დამატებით ნაწილაკებს უნდა ახლდეს ანტინაწილაკების თანაბარი რაოდენობა. (დირაკი ანტინაწილაკების არსებობის პროგნოზირებას მის მიერ გამოგონილი ელეგანტური რელატივისტური ტალღის განტოლების ელეგანტური ინტერპრეტაციებისა და ხელახალი ინტერპრეტაციების მიმდევრობით მიიყვანა, ვიდრე მე წარმოგიდგენია ევრისტიკული მსჯელობით. მისი დასკვნების გარდაუვალობა და ზოგადობა, და მათი პირდაპირი კავშირი კვანტური მექანიკის ძირითად პრინციპებთან და ფარდობითობის სპეციალობით, მხოლოდ რეტროსპექტივაშია ნათელი).

ფრენკ ვილჩეკი

შარნჰორსტის ეფექტი

ტალღების სიჩქარე დამოკიდებულია საშუალების თვისებებზე, რომელშიც ისინი ვრცელდება. ფარდობითობის სპეციალური თეორია აცხადებს, რომ შეუძლებელია მასიური სხეულის აჩქარება ვაკუუმში სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით. ამავდროულად, თეორია არ ადგენს რაიმე კონკრეტულ მნიშვნელობას სინათლის სიჩქარისთვის. ის იზომება ექსპერიმენტულად და შეიძლება განსხვავდებოდეს ვაკუუმის თვისებების მიხედვით. ვაკუუმისთვის, რომლის ენერგიაც ჩვეულებრივი ფიზიკური ვაკუუმის ენერგიაზე ნაკლებია, სინათლის სიჩქარე თეორიულად უფრო მაღალი უნდა იყოს, ხოლო სიგნალის გადაცემის მაქსიმალური დასაშვები სიჩქარე განისაზღვრება მაქსიმალური შესაძლო უარყოფითი ენერგიის სიმკვრივით. ასეთი ვაკუუმის ერთ-ერთი მაგალითია კაზიმირის ვაკუუმი, რომელიც ჩნდება თხელ ჭრილებში და კაპილარებში, რომელთა ზომებია (დიამეტრი) ათობით ნანომეტრამდე (დაახლოებით ასჯერ აღემატება ტიპურ ატომს). ეს ეფექტი ასევე შეიძლება აიხსნას კაზიმირის ვაკუუმში ვირტუალური ნაწილაკების რაოდენობის შემცირებით, რომლებიც, უწყვეტი გარემოს ნაწილაკების მსგავსად, ანელებენ სინათლის გავრცელებას. შარნჰორსტის მიერ ჩატარებული გამოთვლები მიუთითებს, რომ კაზიმირის ვაკუუმში სინათლის სიჩქარე აღემატება სინათლის სიჩქარეს კაზიმირის ვაკუუმში 1/10 24-ით 1 ნმ სიგანის უფსკრულისთვის. ასევე ნაჩვენები იყო, რომ კაზიმირის ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის გადაჭარბება არ იწვევს მიზეზობრიობის პრინციპის დარღვევას. კაზიმირის ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის გადაჭარბება ჩვეულებრივ ვაკუუმში სინათლის სიჩქარესთან შედარებით ჯერ არ არის ექსპერიმენტულად დადასტურებული ამ ეფექტის გაზომვის უკიდურესი სირთულის გამო.

ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის ცვალებადობის თეორიები

თანამედროვე ფიზიკაში არსებობს ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში არ არის მუდმივი და მისი მნიშვნელობა შეიძლება შეიცვალოს დროთა განმავლობაში (შუქის ცვლადი სიჩქარე (VSL)). ამ ჰიპოთეზის ყველაზე გავრცელებული ვერსია ვარაუდობს, რომ ჩვენი სამყაროს სიცოცხლის ადრეულ ეტაპებზე, მუდმივის მნიშვნელობა (შუქის სიჩქარე) გაცილებით დიდი იყო, ვიდრე ახლა. შესაბამისად, ადრე მატერიას შეეძლო სიჩქარით მოძრაობა მნიშვნელოვნად აღემატებასინათლის თანამედროვე სიჩქარე.

რა არის უფრო სწრაფი, სინათლის სიჩქარე თუ ხმის სიჩქარე?

1. სინათლის სიჩქარე. მაგალითი: ჯერ ელვა, შემდეგ ჭექა-ქუხილი.
2. როგორც ჩანს, ჩვენს სკოლებში ფიზიკა არ ისწავლება! სინათლის სიჩქარე, პატარავ, რა თქმა უნდა უფრო მაღალია.
3. სინათლე რა თქმა უნდა
4. მართალი გითხრათ, მე არ ვიცი სწორი პასუხი, მაგრამ თუ დაფიქრდებით, უფრო ლოგიკურია, რომ სინათლის სიჩქარე უფრო სწრაფია.
5. კაკუნის სიჩქარე. ერთი ბოლოში ფარდობდა, მეორეზე უკვე ამბობენ, რომ თვითონ აკოცა.
6. სინათლის სიჩქარე. რადგან ჭექა-ქუხილის დროს ჩვენ პირველად ვხედავთ ელვას, მხოლოდ ამის შემდეგ გვესმის ჭექა-ქუხილი
7. ხმის სიჩქარე (ვაკუუმში)
   და ასე სინათლის სიჩქარე... სინათლე მზიდან ჩვენამდე 8 წუთში აღწევს
8. სვეტა
9. გამთენიისას მზის სხივი დედამიწამდე მანძილს 17 წამში გადის, ხმის სიჩქარე კი წამში 300 კმ-ია, ასე რომ გააკეთეთ მათემატიკა.
10. როგორც გნებავთ
11. კუს....
12. სვეტა...
    მაგალითად, როცა ჭექა-ქუხილი... ჯერ ელვა მოდის და მერე ჭექა-ქუხილი... აბა, ასე ამიხსნეს...: ^^
13. ამაზე არის ხუმრობა: ტელევიზორის ჩართვისას ჯერ ხმა ჩნდება, შემდეგ კი სურათი.
    (მათ ვინც ზემოთ უპასუხა აშკარად არც კი გაუგია)

    დედამიწის ატმოსფეროში, რა თქმა უნდა, სინათლის სიჩქარე უფრო დიდია, ვიდრე ხმის სიჩქარე.

    მაგრამ ზოგადად რომ ვთქვათ, ორივე ეს რაოდენობა დამოკიდებულია გარემოზე, რომელშიც ტალღები ვრცელდება - პირველ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტური ტალღები, ხოლო მეორეში, ნაწილაკების შეკუმშვის ტალღები (აკუსტიკური).

    ასე რომ - ზოგიერთ გარემოში სინათლე შეიძლება გავრცელდეს შესამჩნევად ნელა, ვიდრე ვაკუუმში ან ჰაერში. და ზოგიერთ მასალაში ხმა გაცილებით სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე ჰაერში.

    ხდება ისე, რომ ნაწილაკები გარემოში სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით ვრცელდება. და ამავე დროს ისინი კვლავ ასხივებენ. (ვავილოვ-ჩერენკოვის ეფექტი). მაგრამ ისინი ჩვეულებრივ არ საუბრობენ ბგერის ტალღებზე ელემენტარულ ნაწილაკებზე...

    აქამდე მე ვერ ვიპოვე ინფორმაცია ნივთიერების შესახებ, რომელშიც ბგერის სიჩქარე აღემატებოდა სინათლის სიჩქარეს, მაგრამ ასევე არ არსებობს ინფორმაცია, რომ ეს თეორიულად შეუძლებელია.

    ასე რომ, ზოგადად, სინათლის სიჩქარე უფრო სწრაფია, მაგრამ, ალბათ, ამაში არის ძალიან კონკრეტული გამონაკლისები.

14. სინათლის სიჩქარე, ბანალური მაგალითია ჭექა-ქუხილი: ჯერ ელვა, შემდეგ კი ჭექა-ქუხილი.
15. დათვის სიცილის სიჩქარე.
16. სინათლის სიჩქარე
17. ჰოდა, ვფიქრობ, აზრი არ აქვს ბანალური პასუხის მე-100-ჯერ გამეორებას, მაგრამ მინდა გამოვხატო ჩემი პატივისცემა ალექსანდრე კოროტეევის მიმართ. როცა შენი პასუხი წავიკითხე, მაგალითი გამახსენდა. მზის შიგნით (ჰელიუმის ბირთვის ზონაში და რადიაციული წონასწორობის ზონაში) მატერიის სიმკვრივე იმდენად კოლოსალურია, რომ მასში სინათლე ვრცელდება წამში რამდენიმე სანტიმეტრის სიჩქარით... ისე, გავრცელების სიჩქარე ხმის ტალღაზღვის წყალში 1500 მ/წმ-ზე ცოტა ნაკლები...
18. სინათლის სიჩქარე 300,000,000 მ/წმ
    ჰაერში ხმის სიჩქარე 340 მ/წმ
    სინათლის სიჩქარე მილიონჯერ მეტია და არის მაქსიმალური სიჩქარე ბუნებაში.
    სინათლეს შეუძლია ვაკუუმში გადაადგილება (უჰაერო სივრცე), მაგრამ ბგერას სჭირდება საშუალო - რაც უფრო მკვრივია საშუალო, მით უფრო სწრაფია ხმის სიჩქარე. მაგალითად, წვიმის შემდეგ უკეთესად და მკაფიოდ გესმით ხმები. ძველად, რომ გაეგოთ, რა შორს იყო მტრის ლაშქარი, ყურს უსვამდნენ მიწას.
    მოახლოებული მატარებლის ხმა რომ გაიგოთ, ყური მიიტანეთ ლიანდაგზე - რადგან უფრო მჭიდრო გარემოში ხმის სიჩქარე უფრო დიდია.
19. სინათლის სიჩქარე რაღაც დაემართა ჩემს მეხსიერებას....
20. სინათლის სიჩქარე

Co სკოლის დღეებიჩვენ გვასწავლეს, რომ შეუძლებელია სინათლის სიჩქარის გადაჭარბება და, შესაბამისად, ადამიანის მოძრაობა გარე სივრცეში დიდი გადაუჭრელი პრობლემაა (როგორ მივფრინდეთ უახლოეს მზის სისტემაში, თუ სინათლეს შეუძლია ამ მანძილის დაფარვა მხოლოდ რამდენიმე ათასი წლის განმავლობაში?). შესაძლოა ამერიკელმა მეცნიერებმა იპოვეს გზა სუპერ სიჩქარით ფრენისთვის, არა მხოლოდ მოტყუების გარეშე, არამედ ალბერტ აინშტაინის ფუნდამენტური კანონების დაცვით. ყოველ შემთხვევაში, ასე ამტკიცებს კოსმოსური დეფორმაციის ძრავის პროექტის ავტორი ჰაროლდ უაითი.

ჩვენ რედაქციაში ჩავთვალეთ სიახლე აბსოლუტურად ფანტასტიურად, ამიტომ დღეს, კოსმონავტიკის დღის წინა დღეს, ვაქვეყნებთ კონსტანტინე კაკაესის რეპორტაჟს ჟურნალ Popular Science-ისთვის NASA-ს ფენომენალური პროექტის შესახებ, წარმატების შემთხვევაში, ადამიანს შეეძლება იმოგზაუროს მიღმა. მზის სისტემა.

2012 წლის სექტემბერში რამდენიმე ასეული მეცნიერი, ინჟინერი და კოსმოსური ენთუზიასტი შეიკრიბა ჯგუფის მეორე საჯარო შეხვედრაზე, სახელწოდებით 100 Year Starship. ჯგუფს ხელმძღვანელობს ყოფილი ასტრონავტი მაი ჯემისონი და დაარსებულია DARPA-ს მიერ. კონფერენციის მიზანია „შესაძლებელია ადამიანის გადაადგილება მზის სისტემის მიღმა სხვა ვარსკვლავებამდე მომდევნო ასი წლის განმავლობაში“. კონფერენციის მონაწილეთა უმეტესობა აღიარებს, რომ პილოტირებადი კოსმოსის კვლევაში პროგრესი ძალიან მცირეა. მიუხედავად ბოლო რამდენიმე კვარტალში დახარჯული მილიარდობით დოლარისა, კოსმოსურ სააგენტოებს შეუძლიათ გააკეთონ თითქმის იმდენი, რამდენიც შეეძლოთ 1960-იან წლებში. ფაქტიურად, 100 წლიანი ვარსკვლავური ხომალდი მოიწვიეს ამ ყველაფრის გამოსასწორებლად.

მაგრამ გადავიდეთ საქმეზე. კონფერენციის რამდენიმე დღის შემდეგ, მისმა მონაწილეებმა მიაღწიეს ყველაზე ფანტასტიკურ თემებს: ორგანოების რეგენერაცია, ორგანიზებული რელიგიის პრობლემა გემზე და ა.შ. ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო პრეზენტაცია 100 წლის ვარსკვლავური ხომალდის შეხვედრაზე ეწოდა "დაძაბვის ველის მექანიკა 102" და წარმოადგინა NASA-ს ჰაროლდ "სონი" უაიტმა. სააგენტოს ვეტერანი, უაითი ხელმძღვანელობს პულსის მოწინავე პროგრამას ჯონსონის კოსმოსურ ცენტრში (JSC). ხუთ კოლეგასთან ერთად მან შექმნა Space Propulsion Systems Roadmap, რომელიც ასახავს NASA-ს მიზნებს მომავალი კოსმოსური მოგზაურობისთვის. გეგმაში ჩამოთვლილია ყველა სახის მამოძრავებელი პროექტი, მოწინავე ქიმიური რაკეტებიდან დამთავრებული შორსმიმავალი მოვლენებით, როგორიცაა ანტიმატერია ან ბირთვული მანქანები. მაგრამ უაითის კვლევის სფერო ყველაზე ფუტურისტულია: ეს ეხება კოსმოსურ ძრავას.

ასე ჩვეულებრივ გამოსახულია ალკუბიერის ბუშტი

გეგმის მიხედვით, ასეთი ძრავა უზრუნველყოფს სივრცეში მოძრაობას სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით. ზოგადად მიღებულია, რომ ეს შეუძლებელია, რადგან ეს არის აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის აშკარა დარღვევა. მაგრამ თეთრი ამბობს საპირისპიროს. მისი სიტყვების დასადასტურებლად ის მიმართავს ეგრეთ წოდებულ ალკუბიერის ბუშტებს (აინშტაინის თეორიიდან მიღებული განტოლებები, რომლის მიხედვითაც გარე სივრცეში მყოფ სხეულს შეუძლია მიაღწიოს ზელუმინალურ სიჩქარეებს, განსხვავებით სხეულისგან ნორმალურ პირობებში). პრეზენტაციაში მან განმარტა, თუ როგორ მიაღწია ახლახან თეორიულ შედეგებს, რომლებიც პირდაპირ მივყავართ რეალური კოსმოსური დეფორმაციის ძრავის შექმნამდე.

ნათელია, რომ ეს ყველაფერი აბსოლუტურად ფანტასტიკურად ჟღერს: ასეთი მოვლენები არის ნამდვილი რევოლუცია, რომელიც გაათავისუფლებს ხელებს მსოფლიოს ყველა ასტროფიზიკოსს. იმის ნაცვლად, რომ 75000 წელი გაატარონ ალფა კენტავრში, ჩვენთან ყველაზე ახლოს მდებარე ვარსკვლავურ სისტემაში, ამ ძრავით გემზე მყოფ ასტრონავტებს შეუძლიათ მოგზაურობა რამდენიმე კვირაში განახორციელონ.

შატლის პროგრამის დასასრულისა და დედამიწის დაბალ ორბიტაზე კერძო ფრენების მზარდი როლის გათვალისწინებით, NASA ამბობს, რომ ის ხელახლა ამახვილებს ყურადღებას შორსმიმავალ, ბევრად უფრო თამამ გეგმებზე, რომლებიც სცილდება მთვარეზე მოგზაურობებს. ამ მიზნების მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ ახალი საავტომობილო სისტემების შემუშავებით - რაც უფრო სწრაფად, მით უკეთესი. კონფერენციიდან რამდენიმე დღის შემდეგ, ნასას ხელმძღვანელმა ჩარლზ ბოლდენმა გაიმეორა უაიტის სიტყვები: „გვინდა ვიმოგზაუროთ სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად და მარსზე გაჩერების გარეშე“.

როგორ ვიცით ამ ძრავის შესახებ

პირველი პოპულარული გამოყენება გამოთქმის "space warp engine" თარიღდება 1966 წლით, როდესაც ჯენ როდენბერიმ გამოუშვა Star Trek. მომდევნო 30 წლის განმავლობაში ეს ძრავა არსებობდა მხოლოდ ამ სამეცნიერო ფანტასტიკის სერიის ნაწილი. ფიზიკოსმა, სახელად მიგელ ალკუბიერმა, უყურა ამ სერიის ეპიზოდს ზუსტად იმ დროს, როდესაც მუშაობდა დოქტორანტურაზე ამ სფეროში. ზოგადი თეორიაფარდობითობას და აინტერესებდა, შესაძლებელი იყო თუ არა რეალურად კოსმოსური ძრავის შექმნა. 1994 წელს მან გამოაქვეყნა დოკუმენტი ამ პოზიციის შესახებ.

ალკუბიერმა წარმოიდგინა ბუშტი სივრცეში. ბუშტის წინა ნაწილში დრო-სივრცე იკუმშება, უკანა კი ფართოვდება (როგორც ეს მოხდა დიდი აფეთქების დროს, ფიზიკოსების აზრით). დეფორმაცია გამოიწვევს გემს შეუფერხებლად სრიალებს კოსმოსში, თითქოს ტალღაზე სრიალებს, მიმდებარე ხმაურის მიუხედავად. პრინციპში, დეფორმირებულ ბუშტს შეუძლია იმოძრაოს რაც შეიძლება სწრაფად; სინათლის სიჩქარის შეზღუდვები, აინშტაინის თეორიის მიხედვით, ვრცელდება მხოლოდ სივრცე-დროის კონტექსტში, მაგრამ არა სივრცე-დროის ასეთ დამახინჯებებში. ბუშტის შიგნით, როგორც ალკუბიერმა ივარაუდა, სივრცე-დრო არ შეიცვლება და კოსმოსურ მოგზაურებს ზიანი არ მოუტანს.

აინშტაინის განტოლებები ზოგად ფარდობითობაში ძნელია ამოხსნა ერთი მიმართულებით, იმის გარკვევით, თუ როგორ ახვევს მატერია სივრცეს, მაგრამ ეს შესაძლებელია. მათი გამოყენებით ალკუბიერმა დაადგინა, რომ მატერიის განაწილება აუცილებელი პირობაა დეფორმირებული ბუშტის შესაქმნელად. ერთადერთი პრობლემა ის არის, რომ ხსნარებმა გამოიწვია მატერიის განუსაზღვრელი ფორმა, რომელსაც ნეგატიური ენერგია ეწოდება.

ლაპარაკი მარტივი ენით, გრავიტაცია არის მიზიდულობის ძალა ორ ობიექტს შორის. თითოეული ობიექტი, განურჩევლად მისი ზომისა, ახორციელებს მიზიდულობის გარკვეულ ძალას მიმდებარე მატერიაზე. აინშტაინის აზრით, ეს ძალა არის სივრცე-დროის გამრუდება. თუმცა, უარყოფითი ენერგია გრავიტაციულად უარყოფითია, ანუ მომგერიებელი. დროისა და სივრცის შეერთების ნაცვლად, ნეგატიური ენერგია მათ უბიძგებს და ჰყოფს. უხეშად რომ ვთქვათ, ასეთი მოდელის მუშაობისთვის, ალკუბიერს ნეგატიური ენერგია სჭირდება გემის უკან სივრცის გაფართოებისთვის.

იმისდა მიუხედავად, რომ რეალურად არავის არასოდეს გაუზომია უარყოფითი ენერგია, კვანტური მექანიკის მიხედვით, ის არსებობს და მეცნიერებმა მისი შექმნა ლაბორატორიაში ისწავლეს. მისი ხელახალი შექმნის ერთ-ერთი გზაა კაზიმირის ეფექტი: ორი პარალელური გამტარი ფირფიტა, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთთან ახლოს, ქმნის გარკვეული რაოდენობის უარყოფით ენერგიას. სუსტი წერტილიალკუბიერის მოდელი არის ის, რომ მისი განხორციელება მოითხოვს უზარმაზარ ნეგატიურ ენერგიას.

უაითი ამბობს, რომ მან იპოვა გზა ამ შეზღუდვის გადასაჭრელად. კომპიუტერულ სიმულაციაში უაიტმა შეცვალა დეფორმაციის ველის გეომეტრია ისე, რომ თეორიულად მას შეეძლო დეფორმირებული ბუშტის გამომუშავება მილიონჯერ ნაკლები უარყოფითი ენერგიის გამოყენებით, ვიდრე ალკუბიერი აფასებდა, და შესაძლოა საკმარისად ცოტა, რომ კოსმოსურ ხომალდს შეეძლო მისი წარმოქმნის საშუალება. "აღმოჩენები, - ამბობს უაითი, - ცვლის ალკუბიერის მეთოდს არაპრაქტიკულიდან სრულიად დამაჯერებლად".

ანგარიში WHITE'S LAB-დან

ჯონსონის კოსმოსური ცენტრი მდებარეობს ჰიუსტონის ლაგუნების მახლობლად, გადაჰყურებს გალვესტონის ყურეს. ცენტრი ცოტათი ჰგავს გარეუბნის კოლეჯის კამპუსს, რომელიც მხოლოდ ასტრონავტების მომზადებას ისახავს მიზნად. ჩემი ვიზიტის დღეს უაითი მე-15 კორპუსში მხვდება, დერეფნების, ოფისებისა და ლაბორატორიების მრავალსართულიან ლაბირინთში, სადაც ტარდება ძრავის ტესტირება. უაითს აცვია Eagleworks-ის პოლო მაისური (როგორც ის უწოდებს თავის ძრავის ექსპერიმენტებს), ნაქარგი არწივით, რომელიც ფუტურისტულ კოსმოსურ ხომალდზე მაღლა იწევს.

უაიტმა დაიწყო თავისი კარიერა, როგორც ინჟინერი, ატარებდა კვლევებს რობოტული ჯგუფის შემადგენლობაში. საბოლოოდ მან აიღო მეთაურობა ISS-ის მთელ რობოტულ ფრთაზე პლაზმის ფიზიკაში დოქტორის დამთავრებისას. მხოლოდ 2009 წელს შეცვალა თავისი ინტერესები მოძრაობის შესწავლით და ამ თემამ იმდენად მოხიბლა, რომ NASA-ში სამუშაოდ წასვლის მთავარი მიზეზი გახდა.

"ის საკმაოდ უჩვეულო ადამიანია", - ამბობს მისი ბოსი ჯონ ეპლუაიტი, რომელიც ხელმძღვანელობს მამოძრავებელი სისტემების განყოფილებას. - ის ნამდვილად დიდი მეოცნებეა, მაგრამ ამავე დროს ნიჭიერი ინჟინერი. მან იცის, როგორ აქციოს თავისი ფანტაზიები ნამდვილ საინჟინრო პროდუქტად“. დაახლოებით იმავე დროს, როდესაც ის შეუერთდა NASA-ს, უაიტმა ნებართვა სთხოვა გაეხსნა საკუთარი ლაბორატორია, რომელიც ეძღვნებოდა მოწინავე მამოძრავებელ სისტემებს. მან თავად მოიფიქრა სახელი Eagleworks და NASA-ს სთხოვა კიდეც შეექმნა თავისი სპეციალიზაციის ლოგო. შემდეგ დაიწყო ეს სამუშაო.

უაითს მიმყავს თავის კაბინეტში, სადაც ის კოლეგას უზიარებს, რომელიც წყალს ეძებს მთვარეზე, შემდეგ კი Eagleworks-ში. როცა სეირნობს, ის მეუბნება ლაბორატორიის გახსნის თხოვნაზე და უწოდებს მას „ხანგრძლივ რთულ პროცესს მოწინავე მოძრაობის პოვნისა, რათა დაეხმაროს ადამიანს კოსმოსის შესწავლაში“.

თეთრი მაჩვენებს ობიექტს და მაჩვენებს მის ცენტრალურ ფუნქციას - რასაც ის უწოდებს "კვანტურ ვაკუუმ პლაზმურ მოძრაობას" (QVPT). ეს მოწყობილობა ჰგავს უზარმაზარ წითელ ხავერდოვან დონატს მავთულებით მჭიდროდ შემოხვეული ბირთვზე. ეს არის Eagleworks-ის ორი ინიციატივიდან ერთ-ერთი (მეორე არის warp drive). ესეც საიდუმლო განვითარებაა. როდესაც მე ვეკითხები რა არის, უაითი ამბობს, რომ მხოლოდ ის შეიძლება თქვას, რომ ტექნოლოგია უფრო მაგარია ვიდრე warp drive.) უაითის მიერ დაწერილი NASA-ს 2011 წლის ანგარიშის მიხედვით, ხომალდი საწვავის წყაროდ იყენებს კვანტურ რყევებს ცარიელ სივრცეში, რაც იმას ნიშნავს, რომ QVPT-ზე მომუშავე კოსმოსური ხომალდი არ საჭიროებს საწვავს.

ძრავა იყენებს კვანტურ რყევებს ცარიელ სივრცეში, როგორც საწვავის წყარო,
რაც ნიშნავს კოსმოსურ ხომალდს,
ამოძრავებს QVPT, არ საჭიროებს საწვავს.

როდესაც მოწყობილობა მუშაობს, უაითის სისტემა კინემატოგრაფიულად სრულყოფილად გამოიყურება: ლაზერის ფერი წითელია, ხოლო ორი სხივი გადაკვეთილია როგორც საბერები. რგოლის შიგნით არის ბარიუმის ტიტანატისგან დამზადებული ოთხი კერამიკული კონდენსატორი, რომელსაც უაითი 23000 ვოლტზე მუხტავს. უაითმა ბოლო ორწელიწადნახევარი გაატარა ექსპერიმენტის განვითარებაზე და მისი თქმით, კონდენსატორები უზარმაზარ პოტენციურ ენერგიას ავლენენ. თუმცა, როცა ვეკითხები, როგორ შევქმნათ ნეგატიური ენერგია, რომელიც საჭიროა დეფორმირებული სივრცისთვის, ის თავს არიდებს პასუხს. ის განმარტავს, რომ მან ხელი მოაწერა გაუხსნელ ხელშეკრულებას და ამიტომ დეტალებს ვერ ასახელებს. ვეკითხები, ვისთან დადო ეს შეთანხმებები. ის ამბობს: „ხალხთან. მოდიან და უნდათ საუბარი. მეტ დეტალს ვერ გეტყვით."

ძრავის იდეის ოპონენტები

ჯერჯერობით, მოგზაურობის დამახინჯებული თეორია საკმაოდ ინტუიციურია - დროისა და სივრცის დეფორმირება მოძრავი ბუშტის შესაქმნელად - და მას აქვს რამდენიმე მნიშვნელოვანი ხარვეზი. მაშინაც კი, თუ უაიტმა მნიშვნელოვნად შეამცირა ალკუბიერის მიერ მოთხოვნილი უარყოფითი ენერგიის რაოდენობა, მას მაინც დასჭირდება იმაზე მეტი, ვიდრე მეცნიერებს შეუძლიათ, ამბობს ლოურენს ფორდი, თეორიული ფიზიკოსი ტაფტსის უნივერსიტეტიდან, რომელმაც დაწერა მრავალი ნაშრომი უარყოფითი ენერგიის თემაზე ბოლო 30 წლის განმავლობაში. . ფორდი და სხვა ფიზიკოსები ამბობენ, რომ არსებობს ფუნდამენტური ფიზიკური შეზღუდვები, არა იმდენად საინჟინრო არასრულყოფილების გამო, რამდენადაც ის ფაქტი, რომ უარყოფითი ენერგიის ეს რაოდენობა დიდხანს ვერ იარსებებს ერთ ადგილას.

კიდევ ერთი გამოწვევა: იმისათვის, რომ შექმნან მრგვალი ბურთი, რომელიც მოძრაობს სინათლეზე სწრაფად, მეცნიერებს დასჭირდებათ ნეგატიური ენერგიის გამომუშავება კოსმოსური ხომალდის გარშემო და ზემოთ. თეთრი არ ფიქრობს, რომ ეს პრობლემაა; ის ძალიან ბუნდოვნად პასუხობს, რომ ძრავა დიდი ალბათობით იმუშავებს ზოგიერთი არსებული „აპარატის წყალობით, რომელიც ქმნის აუცილებელი პირობები" თუმცა, გემის წინ ამ პირობების შექმნა ნიშნავს ნეგატიური ენერგიის მუდმივი მიწოდების უზრუნველყოფას, რომელიც მოძრაობს სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად, რაც კვლავ ეწინააღმდეგება ფარდობითობის ზოგად თეორიას.

დაბოლოს, კოსმოსური ძრავა აყენებს კონცეპტუალურ კითხვას. ფარდობითობის ზოგად თეორიაში სუპერნათური სიჩქარით მოგზაურობა დროში მოგზაურობის ტოლფასია. თუ ასეთი ძრავა რეალურია, თეთრი ქმნის დროის მანქანას.

ეს დაბრკოლებები იწვევს სერიოზულ ეჭვებს. "არა მგონია, რომ ფიზიკა, რომელიც ჩვენ ვიცით და ფიზიკის კანონები გვაძლევს საშუალებას დავიჯეროთ, რომ ის ყველაფერს მიაღწევს თავისი ექსპერიმენტებით", - ამბობს კენ ოლუმი, ფიზიკოსი ტაფტსის უნივერსიტეტიდან, რომელიც ასევე მონაწილეობდა ეგზოტიკური ძრავის დებატებში Starship 100th-ზე. საიუბილეო შეხვედრა. ნოა გრეჰემმა, მიდლბერის კოლეჯის ფიზიკოსმა, რომელმაც ჩემი თხოვნით უაითის ორი ნაშრომი წაიკითხა, ელფოსტით გამომიგზავნა: „მე ვერ ვხედავ რაიმე ღირებულ სამეცნიერო მტკიცებულებას, გარდა მის წინა ნაშრომებზე მითითებებისა“.

ალკუბიერს, ახლა მექსიკის ეროვნული ავტონომიური უნივერსიტეტის ფიზიკოსს, საკუთარი ეჭვი აქვს. „მაშინაც კი, მე რომ ვიდექი კოსმოსურ ხომალდზე და მქონოდა ნეგატიური ენერგია ხელმისაწვდომი, არ შემეძლო მისი დაყენება იქ, სადაც საჭირო იყო“, მეუბნება ის ტელეფონით მეხიკოში, თავისი სახლიდან. - არა, იდეა ჯადოსნურია, მომწონს, მე თვითონ დავწერე. მაგრამ არის მასში რამდენიმე სერიოზული ხარვეზი, რომელსაც ახლა, წლების განმავლობაში ვხედავ და არც ვიცი ერთი გზაგაასწორეთ ისინი."

SUPER SPEED-ის მომავალი

ჯონსონის მთავარი კარიბჭის მარცხნივ სამეცნიერო ცენტრისატურნი B რაკეტა მის გვერდზე დევს, მისი საფეხურები გამოყოფილია შიდა შიგთავსის საჩვენებლად. ის გიგანტურია — მისი მრავალი ძრავიდან ერთ-ერთი არის პატარა მანქანის ზომის, ხოლო თავად რაკეტა ფეხბურთის მოედანზე რამდენიმე ფუტით გრძელია. ეს, რა თქმა უნდა, საკმაოდ მჭევრმეტყველია კოსმოსური ნავიგაციის თავისებურებების შესახებ. გარდა ამისა, ის 40 წლისაა და დრო, რომელსაც ის წარმოადგენს - როდესაც NASA იყო მთვარეზე ადამიანის გაგზავნის უზარმაზარი ეროვნული გეგმის ნაწილი - დიდი ხანია წავიდა. დღეს სს უბრალოდ ადგილია, რომელიც ოდესღაც შესანიშნავი იყო, მაგრამ მას შემდეგ დატოვა კოსმოსური ავანგარდი.

გარღვევა შეიძლება ნიშნავდეს ახალ ეპოქას სს და NASA-სთვის და გარკვეულწილად, ამ ეპოქის ნაწილი ახლა იწყება. 2007 წელს გაშვებული Dawn ზონდი ასტეროიდის რგოლს იონური ძრავების გამოყენებით სწავლობს. 2010 წელს იაპონელებმა შეუკვეთეს Icarus, პირველი პლანეტათაშორისი ვარსკვლავური ხომალდი, რომელიც იკვებება მზის იალქნით, ექსპერიმენტული ძრავის კიდევ ერთი ტიპი. 2016 წელს კი მეცნიერები გეგმავენ VASMIR-ის გამოცდას, პლაზმური ენერგიის სისტემას, რომელიც სპეციალურად შექმნილია ISS-ში მაღალი ძრავის ბიძგისთვის. მაგრამ როდესაც ამ სისტემებს შეუძლიათ ასტრონავტები მარსზე გადაიყვანონ, ისინი მაინც ვერ შეძლებენ მათ მზის სისტემის მიღმა გადაყვანას. ამის მისაღწევად, უაითმა თქვა, NASA-ს უფრო სარისკო პროექტები დასჭირდება.

Warp Drive არის ალბათ ყველაზე შორეული ნასის მცდელობები მოძრაობის პროექტების შესაქმნელად. სამეცნიერო საზოგადოება ამბობს, რომ უაითს არ შეუძლია მისი შექმნა. ექსპერტები ამბობენ, რომ ის მუშაობს ბუნებისა და ფიზიკის კანონების საწინააღმდეგოდ. ამის მიუხედავად, პროექტის უკან NASA დგას. „არასწორ დონეზეა სუბსიდირებული სახელმწიფო დონეზე, რომელიც მათ უნდა ჰქონდეთ“, - ამბობს ეპლუაიტი. - ვფიქრობ, მენეჯმენტს აქვს გარკვეული ინტერესი, რომ მან გააგრძელოს მუშაობა; ეს არის ერთ-ერთი იმ თეორიული კონცეფცია, რომელიც წარმატების შემთხვევაში მთლიანად ცვლის თამაშს.”

იანვარში უაითმა შეკრიბა დაძაბულობის ინტერფერომეტრი და გადავიდა თავის შემდეგ სამიზნეზე. Eagleworks-მა საკუთარ სახლს გადააჭარბა. ახალი ლაბორატორია უფრო დიდია და, ის ენთუზიაზმით აცხადებს, „სეისმურად იზოლირებული“, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის დაცულია ვიბრაციისგან. მაგრამ, ალბათ, საუკეთესო რამ ახალ ლაბორატორიაში (და ყველაზე შთამბეჭდავი) არის ის, რომ ნასამ უაიტს იგივე პირობები მისცა, რაც ნილ არმსტრონგს და ბაზ ოლდრინს ჰქონდათ მთვარეზე. აბა, ვნახოთ.