מדוע כונני עיוות אינם רק מדע בדיוני

ספינת כוכב מאת

ספינת הכוכבים האיקונית מ'מסע בין כוכבים ', ארה'ב מִפְעָל. תיאור ממסע הכוכבים: משחק הווידיאו. (אשראי תמונה: Namco Bandai)



האסטרופיזיקאי אריק דייויס הוא אחד המובילים בתחום הנסיעה בחלל מהר יותר מהאור (FTL). אבל עבור דייוויס, הפוטנציאל של האנושות לחקור את מרחב המרחב במהירות העיוות אינו מדע בדיוני.



המחקר האחרון של דייוויס, 'עיוותי חלל מהירים יותר מאשר אור, מצב וצעדים הבאים' זכה במכון האמריקאי לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה (AIAA) לשנת 2013 בפרס הנייר הטוב ביותר להנעת טיסה גרעינית ועתידית.

TechNewsDaily השיג לאחרונה את דייוויס כדי לדון במאמר החדש שלו, שהופיע בכרך מרץ/אפריל של כתב העת הבריטי של האגודה הבין -כוכבית הבריטית ויהווה את הבסיס לנאום הקרוב שלו בקונגרס ספינת הכוכבים לשנת 2013 באיקרוס. [ רעיונות להנעה של נסיעות שטח סופר מהירות (תמונות) ]



'הוכחת העקרון להנעת עיוות החלל FTL פורסמה לפני עשרות שנים', אמר דייויס בהתייחסו למאמר מאת הפיסיקאי מיגל אלקובייר. 'כל הטכנולוגיות המקובלות בפיזיקת הנעה מתקדמות מוגבלות למהירות הנמוכה ממהירות האור ... שימוש במעוות חלל FTL יקטין באופן דרסטי את הזמן והמרחקים של טיסה בין כוכבים.'

מהירות עיוות: פריימר

לפני שנעמוד במחקר של דייוויס, הנה סקירה מהירה של נסיעה בחלל מהירה מהאור :



על פי תורת היחסות המיוחדת של איינשטיין, עצם בעל מסה אינו יכול לנסוע מהר או מהיר יותר ממהירות האור. עם זאת, כמה מדענים מאמינים כי פרצה בתיאוריה זו תאפשר מתישהו לבני אדם לנסוע שנות אור תוך מספר ימים.

בתיאוריות FTL הנוכחיות, לא הספינה זזה - החלל עצמו נע. נקבע שהמרחב גמיש; למעשה, החלל מתרחב בהתמדה מאז המפץ הגדול.

על ידי עיוות המרחב סביב הספינה במקום להאיץ את הספינה עצמה, מעברי העיוות התיאורטיים הללו לעולם לא ישברו את חוקי היחסות המיוחדים של איינשטיין. הספינה עצמה אף פעם לא הולכת מהר יותר מהאור ביחס לחלל הסובב אותה.



מאמרו של דייוויס בוחן את שתי התיאוריות העיקריות כיצד להשיג נסיעה מהירה מהאור: כונני עיוות ובורות תולעת.

ההבדל בין השניים הוא אופן מניפולציה של החלל. עם כונן עיוות , שטח מול הכלי מתכווץ בעוד שטח מאחוריו מורחב, ויוצר מעין גל המביא את הכלי ליעדו.

בעזרת חור תולעת, הספינה (או אולי מנגנון חיצוני) תיצור מנהרה לאורך זמן בחלל, עם כניסה ויציאה ממוקדים. הספינה תיכנס לחור התולעת במהירויות נשגבות ותופיע שוב במיקום אחר במרחק שנות אור רבות.

במאמרו מתאר דייוויס כניסה לתולעת כ'כדור שהכיל את תמונת המראה של יקום אחר או אזור מרוחק בתוך היקום שלנו, מכווץ ומעוות להפליא '.

מעריצי מדע בדיוני, לכונני עיוות, חשבו ' מסע בין כוכבים 'ו'פוטורמה'. עבור חורי תולעת, חשוב 'Stargate'.

[ראה גם: Warp Drive and transportters: איך עובדת הטכנולוגיה 'מסע בין כוכבים' (אינפוגרפיקה) ]

מראה, מראה על הגוף

השאלה הבאה היא: איך יוצרים את העיוותים האלה בחלל שיאפשרו לספינות לנסוע מהר יותר מהאור? ההערכה היא - ונראה כי ניסויים ראשוניים מסוימים מאשרים - כי ייצור כמויות ממוקדות של מה שנקרא 'אנרגיה שלילית' ישיג את האפקט הרצוי.

אנרגיה שלילית נוצרה במעבדה באמצעות מה שנקרא אפקט קזימיר. תופעה זו סובבת סביב הרעיון שאקום, בניגוד לתיאורו בפיזיקה הקלאסית, אינו ריק. על פי תורת הקוונטים, הוואקום מלא בתנודות אלקטרומגנטיות. עיוות תנודות אלה יכול ליצור אנרגיה שלילית.

לדברי דייוויס, אחת השיטות המבטיחות ביותר ליצירת אנרגיה שלילית נקראת פורד-סוואיטר מַרְאָה . זהו מכשיר תיאורטי שימקד את כל תנודות הוואקום הקוונטי לקו המוקד של המראה.

'כאשר התנודות האלה מוגבלות שם, יש להן אנרגיה שלילית,' אמר דייויס. 'יכול להיות שיש לך סוגים של אנרגיה שלילית שיכולה ליצור חור תולעת שאפשר להכניס אותו לאדם, ואם אתה יוצר מראה גדולה יותר, יכול להכניס דרכו ספינת כוכב. [המראה] ניתנת להרחבה ... זה היופי שבזה. '

דייוויס תיאר תצורה תיאורטית של מראות פורד-סוואיטר שיכולות לאפשר טיסת חלל FTL: 'עבור חור תולעת הניתן לעבור, יהיה עליו להיות מראות פורד-סוואיטר נפרדות [מסודרות] במערך כדי ליצור את חור התולעת ולאחר מכן ספינה עם מראות מחוברות. אליו להרחיב את חור התולעת לכוכב היעד '.

החשש שם הוא כיצד למקד את יציאת חור התולעת.

'אנחנו עדיין לא יודעים את התשובה לשאלה הזו,' אמר דייויס. 'תורת היחסות הכללית של איינשטיין אינה עונה לה.'

זה ההבדל בין תחומי הפיזיקה וההנדסה, הסביר דייויס. על פי ההבנה הנוכחית שלנו בפיזיקה, הכוונה ליציאה של חור התולעת אפשרית, אך מהנדסים עדיין לא ידעו כיצד להשיג זאת. [ראה גם: נאס'א פונה להדפסה תלת מימדית לחלליות לבנייה עצמית ]

'על המסך, מספר אחת'.

סוגיה נוספת שנדונה בעיתון של דייוויס היא אופן הניווט של ספינת כוכב FTL.

'אם אתה בתוך חור תולעת, אתה לא הולך מהר יותר מהאור - אתה נוסע במהירויות רגילות, אבל ההדמיה והניווט הכוכבים שלך נעלמו [כי] ... אין כוכבים שאפשר לנווט עליהם.'

הדימוי האייקוני של כוכבים המפורסמים על ידי תצוגה של חללית הפופולרי על ידי זיכיונות כמו 'מסע בין כוכבים' ו'מלחמת הכוכבים 'פשוט לא מדויק, אמר דייויס. 'האור שעובר בחור התולעת מתעוות ... תהיה לך תצוגה חזותית מוזרה מאוד.'

הסיבה לכך היא שהאנרגיה השלילית הדרושה ליצירת א חור תולעת או כונן עיוות יוצר כוח משיכה דוחה המעוות את האור סביב הספינה.

אז ספינות שנוסעות במהירויות מהירות מהאור לא יוכלו להתבונן בסביבתן כדי לחשב את מיקומן. אסטרונאוטים יצטרכו להסתמך על תוכנות מחשב מתוחכמות כדי לחשב את מיקומן הסביר. 'תזדקק למשהו בסדר גודל של מחשב -על המצויד בעיבוד מקביל', אמר דייויס. '[המחשב] יצטרך לבצע את כל ההבנות ... [באמצעות] נתוני קלט מהמיקום האחרון והערכה.'

זה מה שמדאיג יותר את דחיפות העיוות, המעצבות באופן פעיל את החלל בזמן שהוא נוסע, אך לא פחות מכך עם חורי תולעת הניתנים לחצייה, שכניסותיהם ויציאותיהן יוגדרו כנראה לפני הטיסה. 'אתה יכול לעבור רק דרך אחת דרך חור התולעת, כך שזה לא הולך ללכת לאיבוד,' אמר דייויס

חשוב גם שהמחשב יוכל לייצר סוג כלשהו של ייצוג ויזואלי של תוכנית הטיסה והמיקום המרחבי שלה. לאחר מכן תמונות אלה יוצגו ותוצגו בתא הטייס או בגשר החללית כדי שהצוות יוכל לראות וללמוד. 'זה יעזור לצורך הפסיכולוגי האנושי להבין בזמן אמת כיצד ייראו שינויי המיקום של הכוכבים', אמר דייויס.

לאן שאף אחד לא הלך קודם לכן

בלב מאמרו של דייוויס עומד העיקרון-הנתמך על ידי תיאוריה מדעית קפדנית-לפיו נסיעה מהירה יותר מהאור היא אפשרות אמיתית ואף מוחשית. החלק האחרון של העיתון מציע תשעה 'שלבים הבאים' שידחפו את התחום לעבר אבות טיפוס הנדסיים ומבחנים מעשיים אחרים של תיאוריות מהירות מהאור.

שלבים אלה כוללים יצירת סימולציות מחשב לצורך מודל המבנה וההשפעות של עיוות החלל. דיוויס גם קורא לחקור יותר את המראה של פורד-סוואיטר, שהיא עדיין מכשיר תיאורטי במידה רבה. המראה היא רק דרך אחת אפשרית לייצר אנרגיה שלילית; יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע אם יש שיטות מעשיות אחרות להשגת אותו אפקט. [ראה גם: 'SpaceLiner' היפרסוני מכוון להטיס נוסעים בשנת 2050 ]

דייוויס מתאר את הפיתוח והיישום של נסיעות עיוות חלל כ'מרתיע מבחינה טכנית 'בעיתונו, אך בשיחה אמר כי אין לו ספק כי נסיעה מהירה יותר מהאור תהיה מתישהו לא רק אפשרית, אלא הכרחית.

'כדור הארץ נתון לחללים טבעיים וחלליים ואסונות אקולוגיים, כך שהחיים שבירים מדי, בעוד שכוכבי הלכת במערכת השמש אינם מסבירי פנים במיוחד לחיי אדם. אז עלינו לחקור כוכבי לכת חוץ -קוטריים לבתים חלופיים ', אמר דייויס.

'כל זה חלק מהצמיחה וההתפתחות של המין האנושי.'

אימייל jscharr@technewsdaily.com או ללכת אחריה @JillScharr . עקוב אחרינו @TechNewsDaily , על פייסבוק או הלאה Google+ .