מדוע אין לנו עדיין היפר -דרייב 'מלחמת הכוכבים'?

האן סולו וצ

האן סולו וצ'ובאקה מכה את ההיפר -דרייב ב'מלחמת הכוכבים 'כדי להגיע למהירות קלה. למה אין לנו עדיין אחד אמיתי? (קרדיט תמונה: Lucasfilm)





עם פתיחת 'מלחמת הכוכבים: הג'דיי האחרון' היום (15 בדצמבר), סביר להניח שתראו לפחות ספינה אחת המשתמשת בכונן שטח גדול כדי לנסוע מהר יותר ממהירות האור. זהו מרכיב עיקרי של היקום של 'מלחמת הכוכבים', שתחילתו בסרט הראשון בשנת 1977, כאשר האן סולו וחבורת הפורשים הנאמנה שלו רוכזו בין כוכבים באמצעות המילניום פלקון.

אבל האם זה כונן מרחב היתר בֶּאֱמֶת דבר? אתה יכול ללכת מהר יותר מ מהירות האור ? כמו כל דבר אחר בפיזיקה, התשובה מסובכת. השורה התחתונה היא אולי - אבל רק אם נוכל להבין כיצד לעקוף כמה מכשולים טכנולוגיים. [חלליות 'מלחמת הכוכבים': כלי רכב מכוכב רחוק רחוק, רחוק]

המהירות המותרת

הבעיה הראשונה עם כונן מרחב היתר היא כל דבר עם מסה - ספינת כוכבים, אנשים, ווקיז - לא יכול ללכת מהר יותר ממהירות האור בלי פיזיקה מהודרת (אליה ניכנס עוד רגע.) זה כלל מהתיאוריה המיוחדת של איינשטיין בנושא תורת היחסות. במילים פשוטות, הבעיה היא שהמילניום פלקון שלכם ירכוש מסת אינסופית כשהוא מתקרב למהירות הקלה. זה אומר שתצטרך כמות אינסופית של אנרגיה כדי להזיז אותה - אפילו יותר מכמות האנרגיה המשמשת לפוצץ את אלדראן. אז זה אסור.



אבל אין שום דבר במשוואות של איינשטיין שאוסר עליך שטח כיפוף ללכת מהר יותר ממהירות האור. כפי שאתה בוודאי יודע, בעולם הרגיל שלנו אנו חיים בשלושה ממדים של מרחב ומימד אחד של זמן. (כמה פיסיקאים קוראים לזה מרחב-זמן.) תחום המרחב עצמו יכול-ו יש ל - נסע מהר יותר ממהירות האור. לדוגמה, זמן קצר לאחר המפץ הגדול שיצר את היקום שלנו, הזמן-מרחב עצמו התרחב (או התנפח) מהר יותר ממהירות האור.

הכונן של אלקובייר הוא מושג שמנצל את שטח הכיפוף בכדי לגרום לספינה לצאת למהירה במיוחד - אפילו מהר יותר מאור. עדיין יש הרבה בעיות עם הרעיון, כך שהוא קיים רק כרעיון מתמטי. בתיאוריה, הכונן יגרום למרחב הזמן להתכווץ מול ספינת הכוכבים, וזמן החלל יתרחב מאחוריו.

בראיונות נפרדים עם guesswhozoo.com השוו הפיזיקאים אריק דייויס (ב- EarthTech International) וג'רלד קליבר (עם אוניברסיטת ביילור) את התופעה באופן עצמאי לגולש על גל. תארו לעצמכם שהגלשן הוא ספינת כוכבים; הגולש הוא הצוות. הגולש עומד (יחסית) דומם על הגלשן שלהם בעוד הגל נע לעבר החוף. באותו אופן, ספינת כוכב תישאר דוממת בחלל-זמן בעוד שהחלל-זמן מתעוות סביבה. [ מהירות עיוות? הייפ של היפר -מרחב ]



מגבלות הכונן של אלקובייר

אבל יש הרבה בעיות שפיזיקאים צריכים להבין לפני שנוכל להשתמש בבז המילניום כדי להימלט מקיילו רן. קליבר בחן כמה מהבעיות הללו בשיתוף פעולה עם ריצ'רד אובוסי (שהיה אז סטודנט שלו לתואר שני ועכשיו עובד עם איקרוס בין כוכבים) וג'ף לי (שגם הוא בביילור).

הבעיה מתחילה בהכנסת הפאלק להצתה. 'כמות האנרגיה כדי להתחיל את התהליך תצטרך להיות חלק מהסכום הכולל של הכוכב הצדק', אמר קליבר בראיון. 'עם זאת היו הצעות לחלופות, ואם אתה יכול להמשיך את התהליך הזה זו בעיה טכנולוגית'. (דייוויס אמר כי דרישות המסה נעות בין מסת הגלקסיה למסת השמש, אך העיקרון עדיין מתקיים - מדובר בהרבה אנרגיה.)

אבל תגיד שאתה יכול להתגבר על זה ולהתחיל את עיוות החלל שלך. הבעיה הבאה היא שמירה על האנרגיה. ככל שהכונן של אלקובייר מתקרב למהירות האור, פוטונים מרקע המיקרוגל הקוסמי - זוהי שארית הקרינה מתחילת היקום שלנו - ייספגו בחללית. אלה חדשות רעות הן לחללית והן לדיירים על הסיפון.



'אותם [פוטונים] יועברו בכחול באופן קיצוני לכיוון התנועה לעבר כוכב היעד', אמר דייויס בראיון, כלומר הספינה תנוע כל כך מהר שהפוטונים יידחסו ותדירותם תגדל. 'אז הם יהפכו לקרינה סופר אינטנסיבית ויהרגו את כולם על סיפון החללית.'

בינתיים, הספינה עצמה תתחיל להיעצר עקב בעיה בזמן-זמן.

'יהיה אובדן אנרגיה מתמשך ... עקב האנרגיה שהופכה למעבר כחול של פוטונים', אמר קליבר. 'חייב להיות מקור אנרגיה על הספינה ... כדי לאזן את הדברים, כך שצריך לספק כל אנרגיה המשמשת להעברת בלוז בחזית.' אז לפי המודל הזה, תזדקק לכמות אנרגיה יוצאת דופן כדי להמשיך - כמות שקליבר לא חושב שאפשר מבחינה טכנית לייצר.

תקווה חדשה?

דייוויס וקליבר משתפים פעולה, ודיוויס לאחרונה הציג מצגת שעסקה בווריאציות של הנסיעה באלקובייר בעת ביקור בביילור. הוא הזכיר כמה קריאות שנערכו לאחרונה שלו - והסתכלו בעיתון משנת 2002 מאת C.B. Hart et al באתר הפרסום המוקדם Arxiv, אשר לעתים קרובות מפרסם מאמרים במהלך ביקורת עמיתים או לפניהם. הוא נקרא 'על בעיות החומרים המסוכנים והקרינה מהר יותר ממהירויות קלות בזמן ה- Warp Drive Space-Time'. (קליבר לא היה מודע לעיתון עד לאחרונה ולא יכול היה להגיב עליו לסיפור זה.) [ 40 עובדות מפתיעות של 'מלחמת הכוכבים' שכדאי לדעת ]

הארט משתמש בעבודות מהצוות שלו, ומסכם כמה פיזיקאים אחרים, כדי להצביע על בעיות אחרות עם כונני אלקובייר. האחד הוא הפוטנציאל הקטלני של ספינה-אפילו המילניום פלקון-אם היא תתנפץ לאסטרואיד או לאובייקט אחר במהירות האור הקרובה. בלי סוג של מגן, לדאוג לחלל לברוח מהצד האפל של הכוח יהיה רעיון גרוע.

כמו כן, הקרינה סביב כונן אלקובייר לא תאפשר לחללית לתקשר עם מישהו מחוץ לבועה-אז תשכח לספר למשפחתך שתחזור לארוחת הערב. גרוע מכך, הפיזיקה של המצב אפילו לא מאפשרת לך לְהַטוֹת מקום-זמן לשלוט לאן אתה נוסע.

אך ישנן דרכים לשנות את המשוואות כדי לעקוף חלק מהנושאים הללו, על פי הארט וכמה מהמחברים האחרים שצוטטו במאמר של הארט.

הארט מצטט את הפיזיקאי כריס ואן דן ברוק (עם המכון הלאומי לפיזיקה תת -אטומית בהולנד), שעשה שינוי בכונן העיוות של אלקובייר. בראיון אמר דייויס כי המתמטיקה מסובכת מכדי להסביר לא מתמטיקאי. אך בעיקרו של דבר, ואן דן ברוק מכפיל פונקציה מתמטית על ידי חלק מהמדד זמן-זמן שיוצר את כונן העיוות. תוֹצָאָה? זה מוריד את כמות האנרגיה הדרושה כדי לגרום לאלקובייר לעבוד. (במקרה שבו ואן דן ברוק השתמש, הוא הוריד את האנרגיה ממסת הגלקסיה למסת השמש. עדיין מחסום גדול, אבל בהחלט שיפור!)

הקבוצה של הארט עשתה אז עבודה מתמטית יותר ובעצם ביצעה מסע עיוות של אלקובייר עם בועה המקיפה את הבועה, על פי דיוויס. או במילים אחרות, מעין מגן לדיירים בפנים.

״ההשפעה של בועת העיוות הפנימי היא לרפא את הבעיות של בועת העיוות החיצונית. אין לך את הקרינה המסוכנת או את הבעיה בכך שהחללית לא תוכל לתקשר עם היקום החיצוני ', אמר. 'זה גם מקטין באופן דרסטי את כמות האנרגיה השלילית לייצור כונן העיוות.'

דייוויס ציטט מספר וריאציות לאופן הפעולה של סיכוך הבועה, אך התוצאה הסופית היא בדרך כלל זהה - כל עוד אתה יכול לגרום לכונן האלקובייר לפעול, ייתכן שהמגן יוכל להגן עליו. למרות שכמובן יש צורך במחקר נוסף.

Tesseracting ו- EmDrive

אם אלקובייר לא עובד, יש לפחות עוד כמה דרכים שבהן תוכל לגרום למילניום פלקון לנוע בחלל במהירות וביעילות.

הראשון הוא חור תולעת, שהוא חיבור תיאורטי בין שתי נקודות בחלל. (חלק מהחוקרים אומרים שזה יכול לקרות דרך חור שחור, אבל אף אחד עדיין לא צפה בזה.) דוגמה קלאסית לאופן שבו עוברת חור תולעת מוסברת בספר מדלן ל'אנגל 'קמט בזמן' (1962), אשר יהיה מסופר שוב בסרט בשנת 2018.

בספר, הילדה מג לומדת על מושג שנקרא 'טסרקט', שהספר מתייחס אליו גם כ'קמט בזמן '. מג מתבקשת לצייר נמלה צועדת לאורך דף נייר. דף הנייר מייצג את הזמן. אתה יכול לקצר את דרכה של הנמלה פשוט על ידי קיפול הנייר-קיפול המרחב-זמן עצמו.

'אם יש לנו בני אדם שעושים את זה, קשה לעטוף את דעתנו כיצד זה עובד. יש לנו אינטואיציה לעולם תלת-ממדי ואיננו יכולים לדמיין 4-D ', הודה פטריק ג'ונסון, חוקר פיזיקה מאוניברסיטת ג'ורג'טאון ומחבר הספר' הפיזיקה של מלחמת הכוכבים 'משנת 2017.

הבעיה היא, הוסיף, שחור תולעת מכופף זמן-זמן, מה שמייצר הרבה אנרגיה. בסרט 'בין כוכבים' (2014) נכנסה הספינה לחור תולעת ליד שבתאי. 'אם חור תולעת היה כל כך קרוב לשבתאי, זה היה קורע את שבתאי לגזרים', אמר ג'ונסון והוסיף כי כמות האנרגיה הנדרשת היא 'עצומה באופן מפלצתי'.

אפשרות נוספת היא EmDrive , רעיון שנבדק על ידי חוקרי נאס'א ואחרים שיכול להפוך את הנסיעה לחלל למהירה הרבה יותר. לא ניכנס יותר מדי לעומק בפיזיקה בכונן הזה, אבל זה בעצם מקפיץ מיקרוגל בתא ומופיע (איכשהו) ליצירת דחף . חוקרים רבים טוענים כי הדבר מפר את חוקי הפיזיקה, אם כי EmDrive נבדק על ידי מספר קבוצות והוא נושא לפחות למאמר אחד שנבדק על ידי עמיתים. לוח הזמנים של חוקר EmDrive של נאס'א, הרולד 'סאני' ווייט, לא איפשר ראיון לפני שחלף המועד לסיפור זה.

אבל בין אם המרחב היתר אפשרי במציאות או לא, בהחלט כיף לשחק איתו במדע בדיוני. 'מלחמת הכוכבים', כמובן לא לבד בדמיין נסיעה מהירה יותר ממהירות האור . גרסאות של מהירות עיוות הן מרכיב עיקרי של זיכיונות כגון 'מלחמת הכוכבים', 'באטלסטאר גלקטיקה', 'פארסקייפ' וכמובן, 'דוקטור הו', עם TARDIS המפורסם (זמן ומימד יחסי בחלל).

עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא guesswhozoo.com .