Защо дисковете на Warp не са просто научна фантастика

Звезден кораб От

Емблематичният звезден кораб от „Стар Трек“, САЩ Предприятие. Изображение от „Стар Трек: Видеоиграта“. (Изображение кредит: Namco Bandai)



Астрофизикът Ерик Дейвис е един от лидерите в областта на космическите пътувания по-бързи от светлината (FTL). Но за Дейвис потенциалът на човечеството да изследва необятността на космоса с основни скорости не е научна фантастика.



Последното проучване на Дейвис „Космически изкривявания, състояние и следващи стъпки по-бързо от светлината“ спечели наградата за най-добра хартия на Американския институт по аеронавтика и астронавтика (AIAA) за 2013 г. за ядрен и бъдещ полет.

TechNewsDaily наскоро се срещна с Дейвис, за да обсъдят новата му статия, която се появи в тома на март/април на списанието на Британското междупланетно общество и ще бъде в основата на предстоящото му обръщение на Конгреса на звездите Icarus Interstellar през 2013 г. [ Супер бързи идеи за задвижване в Космоса (изображения) ]



„Доказателството за принцип за задвижване на космически кораб FTL беше публикувано преди десетилетия“, казва Дейвис, позовавайки се на доклад от 1994 г. на физика Мигел Алкубиер. „Всички конвенционални усъвършенствани технологии за физика на задвижването са ограничени до скорости под скоростта на светлината ... Използването на космическа деформация FTL драстично ще намали времето и разстоянията на междузвезден полет.“

Скорост на деформация: грунд

Преди да се задълбочим в проучването на Дейвис, ето един кратък преглед на по-бързо от светлината космическо пътуване :



Според теорията на специалната относителност на Айнщайн обект с маса не може да се движи толкова бързо или по -бързо от скоростта на светлината. Някои учени обаче смятат, че вратичката в тази теория някой ден ще позволи на хората да пътуват светлинни години за броени дни.

В настоящите теории за FTL не се движи корабът - движи се самото пространство. Установено е, че пространството е гъвкаво; всъщност пространството непрекъснато се разширява след Големия взрив.

Изкривявайки пространството около кораба, вместо да ускорява самия кораб, тези теоретични основни задвижвания никога няма да нарушат специалните правила на Айнщайн. Самият кораб никога не върви по -бързо от светлината по отношение на пространството непосредствено около него.



Документът на Дейвис изследва двете основни теории за това как да се постигне по-бързо от светлината пътуване: основни задвижвания и червееви дупки.

Разликата между двете е начинът, по който се манипулира пространството. С задвижване на основата , пространството пред кораба се свива, докато пространството зад него се разширява, създавайки нещо като вълна, която отвежда кораба до местоназначението му.

С червейна дупка корабът (или може би външен механизъм) би създал тунел през пространството -време, с целеви вход и изход. Корабът щеше да влезе в дупката с подсветла скорост и отново да се появи на различно място на много светлинни години от нас.

В своята статия Дейвис описва входа на червейна дупка като „сфера, която съдържа огледален образ на цяла друга вселена или отдалечен регион в нашата вселена, невероятно свит и изкривен“.

Почитатели на научната фантастика, за уорп дискове, помислете ' Стар Трек “и„ Футурама “. За червееви дупки помислете за „Звездна врата“.

[Вижте също: Warp Drive и Transporters: Как работи технологията „Star Trek“ (инфографика) ]

Огледало, огледало на корпуса

Следващият въпрос е: как да създадем тези пространствено -времеви изкривявания, които да позволят на плавателните съдове да пътуват по -бързо от светлината? Смята се - и някои предварителни експерименти изглежда потвърждават - че производството на целеви количества от това, което се нарича „отрицателна енергия“, би постигнало желания ефект.

Отрицателната енергия се произвежда в лаборатория чрез така наречения ефект на Казимир. Това явление се върти около идеята, че вакуумът, противно на представянето му в класическата физика, не е празен. Според квантовата теория вакуумът е пълен с електромагнитни колебания. Изкривяването на тези колебания може да създаде отрицателна енергия.

Според Дейвис един от най-обещаващите методи за създаване на отрицателна енергия се нарича Ford-Svaiter огледало . Това е теоретично устройство, което ще фокусира всички флуктуации на квантовия вакуум върху фокусната линия на огледалото.

„Когато тези колебания са ограничени там, те имат отрицателна енергия“, каза Дейвис. „Може да имате видове негативна енергия, които биха могли да направят червейна дупка, през която да прокарате човек и, ако направите по -голямо огледало, да прекарате звезден кораб. [Огледалото] е мащабируемо ... това е красотата му. '

Дейвис описва теоретична конфигурация на огледала Ford-Svaiter, която би могла да позволи FTL космически полети: „За преминаваща червейна дупка ще трябва да бъдат отделни огледала на Ford-Svaiter [подредени] в масив, за да се създаде дупката, а след това кораб с прикрепени огледала към него, за да удължи червоточината до звездата дестинация. '

Притеснението е как да се насочите към изхода на червеевата дупка.

„Все още не знаем отговора на този въпрос“, каза Дейвис. 'Теорията на Айнщайн за общата относителност не отговаря на това.'

Това е разликата между областите на физиката и инженерството, обясни Дейвис. Според сегашното ни разбиране за физиката, насочването към изхода на червеевата дупка е възможно, но инженерите тепърва ще разберат как да го постигнат. [Вижте също: НАСА преминава към 3D печат за самоизграждащи се космически кораби ]

„На екрана, номер едно“.

Друг въпрос, разгледан в статията на Дейвис, е как да се движите на звезден кораб на FTL.

„Ако сте в червейна дупка, не вървите по -бързо от светлината - вървите с нормални скорости, но визуализацията и звездната навигация са изчезнали [защото] ... няма звезди, по които да се движите.“

Емблематичното изображение на звезди, ивици от екрана за гледане на космически кораб, популяризирано от франчайзи като „Стар Трек“ и „Междузвездни войни“, просто не е точно, каза Дейвис. 'Светлината, която минава през червоточината, се изкривява ... ще имате много странен визуален дисплей.'

Това е така, защото отрицателната енергия, необходима за създаването на a задвижване на червейна дупка или основа създава отблъскваща гравитация, която изкривява светлината около кораба.

Така че корабите, които се движат с по-бързи от светлината скорости, няма да могат да наблюдават обкръжението си, за да изчислят местоположението си. Астронавтите ще трябва да разчитат на сложни компютърни програми, за да изчислят вероятното си местоположение. „Ще ви трябва нещо по поръчка на суперкомпютър, оборудван с паралелна обработка“, каза Дейвис. „[Компютърът] ще трябва да извърши цялото измисляне ... [използвайки] входни данни от последната позиция и оценка.“

Това е по -скоро загриженост за задвижванията на основата, които активно пренареждат пространството, докато пътуват, но не толкова за преминаващите червееви дупки, чиито входове и изходи вероятно ще бъдат предварително зададени преди полета. „Можете да преминете само по един път през дупката, така че не е като да се изгубите“, каза Дейвис

Също така е важно компютърът да може да произвежда някакъв вид визуално представяне на своя полетен план и пространствено местоположение. След това тези изображения ще бъдат изобразявани и показвани в пилотската кабина или моста на звездния кораб, за да може екипажът да ги види и изучи. „Това ще помогне на човешката психологическа нужда да разбере в реално време как ще изглеждат промените в позицията на звездите“, каза Дейвис.

Където досега никой не е ходил

В основата на доклада на Дейвис е принципът-подкрепен от строга научна теория-че пътуването по-бързо от светлината е реална и дори осезаема възможност. Последният раздел на статията предлага девет „следващи стъпки“, които биха насочили областта към инженерни прототипи и други практически тестове на теории по-бързи от светлината.

Тези стъпки включват създаване на компютърни симулации за моделиране на структурата и ефектите на космическите основи. Дейвис също така призовава за по-стриктно изследване на огледалото Ford-Svaiter, което все още е до голяма степен теоретично устройство. Огледалото е само един възможен начин за генериране на отрицателна енергия; необходимо е допълнително проучване, за да се определи дали има други практически методи за постигане на същия ефект. [Вижте също: Хиперзвуковият „SpaceLiner“ има за цел да лети пътници през 2050 г. ]

Дейвис описва разработването и внедряването на космическото изкривяване като „технически обезсърчаващо“ в своя доклад, но в разговор той каза, че няма съмнение, че пътуването по-бързо от светлината някой ден ще бъде не само възможно, но и необходимо.

„Земята е подложена на природно и космическо пространство и екологични бедствия, така че животът е твърде крехък, докато планетите в Слънчевата система не са много гостоприемни за човешкия живот. Така че трябва да изследваме екстрасоларни планети за алтернативни домове “, каза Дейвис.

'Всичко това е част от растежа и еволюцията на човешката раса.'

електронна поща jscharr@technewsdaily.com или я последвайте @JillScharr . Последвай ни @TechNewsDaily , На Facebook или на Google+ .