Өздеріңіз білетіндей, фотондар жарық жылдамдығымен қозғалады, оны құрайтын жарық бөлшектері. Арнайы салыстырмалылық теориясы бізге бұл мәселеде көмектеседі.

Ғылыми -фантастикалық фильмдерде жұлдызаралық ғарыш аппараттары жарық жылдамдығымен дерлік ұшады. Әдетте бұл фантастикалық жазушылардың гиперспедициясы деп аталады. Жазушылар да, режиссерлер де бізді бірдей сипаттайды және көрсетеді көркемдік техника... Көбінесе, кеме жылдам жүруі үшін, батырлар басқару түймесін тартады немесе басады, ал көлік бірден тездейді, саңырау поппен жарық жылдамдығына дейін тездейді. Көрермен кеменің сыртында көрген жұлдыздар алдымен жыпылықтайды, содан кейін олар бір қатарға созылады. Бірақ жұлдыздар ғарыш кемесінің терезелерінде гиперспедицияға ұқсайды ма? Зерттеушілер жоқ дейді. Шындығында, жұлдыздардың орнына тізбектеліп, кеменің жолаушылары жарқын дискіні ғана көретін.

Егер объект жарық жылдамдығымен қозғалса, онда ол Доплер эффектісін көре алады. Физикада бұл қабылдағыштың жылдам қозғалысына байланысты жиілік пен толқын ұзындығының өзгеруінің атауы. Кемедегі көрерменнің алдында жыпылықтайтын жұлдыздардың жарық жиілігі соншалықты артады, ол көрінетін диапазоннан спектрдің рентген бөлігіне ауысады. Жұлдыздар жоғалып бара жатқан сияқты! Сонымен қатар реликт ұзақтығы электромагниттік сәулеленуҮлкен жарылыстан кейін қалды. Фондық сәулелену көрінетін болады және жиектерде ақшыл диск тәрізді болады.

Бірақ жарық жылдамдығына жететін объект жағынан әлем қалай көрінеді? Өздеріңіз білетіндей, фотондар, олар құралған жарық бөлшектері осындай жылдамдықпен қозғалады. Арнайы салыстырмалылық теориясы бізге бұл мәселеде көмектеседі. Оған сәйкес, зат ұзақ уақыт бойы жарық жылдамдығымен қозғалса, бұл заттың қозғалысына кеткен уақыт нөлге тең болады. Қарапайым тілмен айтқанда, егер сіз жарық жылдамдығымен қозғалатын болсаңыз, онда байқау, көру, көру және т.б.сияқты кез келген әрекетті орындау мүмкін емес. Жарық жылдамдығымен жүрген зат ештеңе көрмейді.

Фотондар әрқашан жарық жылдамдығымен таралады. Олар үдеу мен баяулауға уақыт жоғалтпайды, сондықтан олардың бүкіл өмірі нөлдік уақытқа созылады. Егер біз фотон болсақ, онда біздің туылу мен өлу сәттеріміз сәйкес келер еді, яғни біз әлемнің мүлде бар екенін түсінбейтін болар едік. Айта кету керек, егер объект жарық жылдамдығына дейін жылдамдаса, онда оның барлық анықтамалық кадрлардағы жылдамдығы жарық жылдамдығына тең болады. Міне, физика Ph. Арнайы салыстырмалылық теориясын қолдана отырып, жарық жылдамдығымен қозғалатын объекті үшін барлығы бар деген қорытынды жасауға болады қоршаған әлемшексіз тегістелген болып көрінеді және ондағы барлық оқиғалар бір уақытта болады.

Жарықтың таралу жылдамдығы секундына 299 792 458 метрге тең, бірақ ол енді шекті мән емес. «Футурист» 4 теория жинады, онда жарық Михаэль Шумахер болмайды.

Жапондық американдық ғалым, теориялық физика саласының маманы Мичио Каку жарық жылдамдығын жеңуге болатынына сенімді.

Үлкен жарылыс

Ең әйгілі мысал, жарық тосқауылын жеңген кезде, Мичио Каку Үлкен жарылыс деп атайды - бұл ғаламның кеңеюінің бастамасы болған, ол бірегей күйде болған, өте жылдам «жарылыс».

«Ешқандай материалдық зат жарық кедергісіне өте алмайды. Бірақ бос кеңістік қозғалуы мүмкін жарыққа қарағанда жылдамырақ... Вакуумнан бос ештеңе болмайды, демек ол жарық жылдамдығынан тезірек кеңейе алады », - деп сендіреді ғалым.

Түнгі аспандағы шам

Егер сіз түнгі аспанда фонарь жарқыратсаңыз, онда, негізінен, Ғаламның бір бөлігінен екінші бөлігіне өтетін, көптеген жарық жыл қашықтықта орналасқан сәуле жарық жылдамдығынан жылдамырақ қозғала алады. Мәселе мынада, бұл жағдайда шынымен жарықтан жылдамырақ қозғалатын материалдық объект болмайды. Сізді диаметрі бір жарық жылы болатын алып шар қоршап тұр деп елестетіп көріңіз. Жарық сәулесінің бейнесі оның көлеміне қарамастан санаулы секундтарда осы шарды шарлап өтеді. Бірақ тек сәуленің бейнесі түнгі аспанда жарықтан гөрі жылдамырақ қозғала алады, ақпарат пен материалдық зат емес.

Кванттық шатасу

Жарық жылдамдығынан жылдам объект емес, тұтас құбылыс, дәлірек айтқанда кванттық шатасу деп аталатын қатынас болуы мүмкін. Бұл екі немесе одан да көп объектілердің кванттық күйлері өзара тәуелді болатын кванттық механикалық құбылыс. Жұптасқан фотондарды алу үшін сызықты емес кристаллға лазерді белгілі бір жиілікте және қарқындылықта жарқырата аласыз. Лазер сәулесінің шашырауының нәтижесінде фотондар екі түрлі поляризация конусында пайда болады, олардың арасындағы байланыс кванттық шатасу деп аталады. Сонымен, кванттық шатасу - субатомдық бөлшектердің өзара әрекеттесуінің бір әдісі және бұл байланыс процесі жарыққа қарағанда жылдамырақ болуы мүмкін.

«Егер екі электронды біріктірсе, олар кванттық теория бойынша біртұтас дірілдейді. Бірақ егер сіз бұл электрондарды көптеген жарық жылына бөлсеңіз, олар әлі де бір-бірімен байланысады. Егер сіз бір электронды шайқасаңыз, екіншісі бұл тербелісті сезінеді және бұл жарық жылдамдығынан жылдамырақ болады. Альберт Эйнштейн бұл құбылысты жоққа шығарады деп ойлады кванттық теорияөйткені ештеңе жарықтан жылдам жүре алмайды, бірақ ол қателесті », - дейді Мичио Каку.

Құрт тесіктері

Жарық жылдамдығын жеңу тақырыбы көптеген фантастикалық фильмдерде ойналады. Қазір астрофизикадан алыс адамдар да «жұлдызаралық» фильмінің арқасында «құрт ойығы» деген тіркесті естіп жүр. Бұл ғарыштық-уақыттық жүйеде ерекше қисықтық, шамалы уақытта үлкен қашықтықты еңсеруге мүмкіндік беретін кеңістіктегі туннель.

Мұндай бұрмалаулар туралы тек киносценаристер ғана емес, ғалымдар да айтады. Мичио Каку құрт саңылауы немесе оны құрт ойығы деп атайды, бұл ақпаратты жарық жылдамдығынан жылдамырақ берудің екі нақты әдісінің бірі деп санайды.

Екінші әдіс, сонымен қатар заттың өзгеруімен байланысты - сіздің алдыңыздағы кеңістіктің тарылуы және артта кеңею. Бұл деформацияланған кеңістікте қараңғы заттар басқарса, жарық жылдамдығынан жылдамырақ өтетін толқын пайда болады.

Осылайша, адамның жарық кедергісін жеңуді үйренудің жалғыз нақты мүмкіндігі жалпы салыстырмалылық теориясында және кеңістік пен уақыттың қисығында жасырылуы мүмкін. Дегенмен, бәрі сол өте қараңғы материяға байланысты: оның нақты бар -жоғын және құрт тесіктерінің тұрақты екенін ешкім білмейді.

Мектептен бізге жарық жылдамдығынан асып кету мүмкін емес екенін үйретті, сондықтан адамның ғарыш кеңістігіндегі қозғалысы - шешілмейтін үлкен мәселе (егер жарық бұл қашықтықты санаулы ғана қашықтықта жеңе алатын болса, ең жақын күн жүйесіне қалай ұшу керек). мыңдаған жылдар?). Мүмкін американдық ғалымдар алдамай -ақ қоймай, сонымен қатар Альберт Эйнштейннің негізгі заңдарын сақтай отырып, жоғары жылдамдықпен ұшудың жолын тапқан шығар. Қалай болғанда да, ғарыштық деформация қозғалтқышы жобасының авторы Гарольд Уайт осылай дейді.

Біз редакцияда бұл жаңалықты фантастикалық деп санадық, сондықтан бүгін космонавтика күні қарсаңында біз Константин Какаестің әйгілі ғылыми журналға арналған NASA -ның феноменальды жобасы туралы репортажын жариялаймыз, егер сәтті болса, адам одан әріге шыға алады. Күн жүйесі.

2012 жылдың қыркүйегінде бірнеше жүздеген ғалымдар, инженерлер мен ғарыштық энтузиастар 100 жылдық жұлдызды кеме деп аталатын топтың екінші көпшілік жиналысына жиналды. Топты бұрынғы ғарышкер Мэй Джэмисон басқарады және DARPA құрды. Конференцияның мақсаты - «алдағы жүз жыл ішінде адамдарға Күн жүйесінен тыс басқа жұлдыздарға саяхат жасауға мүмкіндік беру». Конференцияға қатысушылардың көпшілігі ғарыштық басқарудағы прогрестің тым аз екенін мойындайды. Соңғы бірнеше тоқсанда миллиардтаған доллар жұмсалғанына қарамастан, ғарыш агенттіктеріолар 1960 жылдардағыдай шамада мүмкін. Шындығында, 100 жылдық жұлдызды кеме бәрін түзету үшін шақырылды.

Бірақ одан да көп. Конференцияның бірнеше күнінен кейін оның қатысушылары ең фантастикалық тақырыптарға жетті: органдардың регенерациясы, кемедегі ұйымдасқан дін мәселесі және т.б. 100 жылдық жұлдызды кеме кездесуіндегі қызықты презентациялардың бірі NASA -ның Гарольд «Сонни» Уайттың «Деформация өрісінің механикасы 102» деп аталды. Агенттік ардагері Уайт Джонсон ғарыш орталығында импульстік бағдарламаны басқарады (АҚ). Ол бес әріптесімен бірге ғарыштық қозғалыс жүйесінің жол картасын құрды, онда NASA -ның келесі мақсаттарын анықтайды. ғарышқа саяхат... Жоспарда химиялық зымырандардан бастап антиматериялық және ядролық машиналар сияқты кең ауқымды әзірлемелерге дейінгі барлық қозғалыс жобалары көрсетілген. Бірақ Уайттың зерттеу аймағы бәрінен де футуристік: бұл ғарыштық қозғалтқышқа қатысты.

Бұл барлық фантастикалық естілетіні анық: мұндай оқиғалар әлемдегі барлық астрофизиктердің қолын шешетін нағыз революция. Біздің жұлдыздық жүйеге ең жақын жұлдыздар жүйесі Альфа Центавриге саяхатқа 75000 жыл жұмсаудың орнына, мұндай қозғалтқышы бар кемеде ғарышкерлер бір -екі аптаның ішінде саяхат жасай алады.

Шатлды ұшыру бағдарламасының тоқтауы мен жердегі орбитаға жеке рейстердің рөлінің артуына байланысты, NASA өзін айға саяхаттан да алыс ауқымды, әлдеқайда өршіл жоспарларға бағдарлап отырғанын айтады. Бұл мақсаттарға жаңа қозғалтқыш жүйелерін әзірлеу арқылы ғана қол жеткізуге болады - тезірек соғұрлым жақсы. Конференциядан бірнеше күн өткен соң НАСА басшысы Чарльз Болден Уайттың сөзін қайталады: «Біз жарық жылдамдығынан жылдамырақ және Марста тоқтамай саяхаттағымыз келеді».

Біз бұл қозғалтқыш туралы қайдан білеміз?

«Ғарыштық қозғалтқыш» өрнегінің алғашқы танымал қолданылуы Джен Родденберри шығарған 1966 жылдан басталады. Жұлдызды саяхат«. Келесі 30 жыл ішінде бұл қозғалтқыш осы фантастикалық серияның бөлігі ретінде ғана болды. Мигель Алькубьер атты физик осы серияның бір эпизодын жалпы салыстырмалылық саласындағы докторлық диссертациясында жұмыс істеп жатқан сәтте қарады және шын мәнінде ғарыштық деформация қозғалтқышын жасау мүмкін бе деп ойлады. 1994 жылы ол осы ұстанымды сипаттайтын мақала жариялады.

Алькубьер ғарышқа көпіршік енгізді. Көпіршіктің алдыңғы жағында уақыт-кеңістік келісімшарттары, ал артқы жағында ол кеңейеді (солай болған сияқты) Үлкен жарылыс, физиктердің айтуы бойынша). Деформация кеменің айналадағы шуылға қарамастан, толқынмен серуендегендей, ғарыш кеңістігінде тегіс жылжуына әкеледі. Негізінде деформацияланған көпіршік тезірек қозғала алады; жарық жылдамдығының шектеулері, Эйнштейн теориясы бойынша, кеңістік-уақыт аясында ғана таралады, бірақ кеңістік-уақыттың мұндай бұрмалануында емес. Алкубьер көпіршіктің ішінде ғарыштық уақыт өзгермейді және ғарыш саяхатшыларына зиян тигізбейді деп ойлады.

Эйнштейннің жалпы салыстырмалылықтағы теңдеулерін бір бағытта шешу қиын, материяның кеңістікті қалай иетінін білуге ​​болады, бірақ мұны жасауға болады. Оларды қолдана отырып Алькубье заттың таралуы деформацияланған көпіршікті құрудың қажетті шарты екенін анықтады. Жалғыз мәселе - шешімдер теріс энергия деп аталатын заттың анықталмаған түріне әкелді.

Қарапайым тілмен айтқанда, ауырлық күші - екі заттың арасындағы тартылыс күші. Әрбір объект, көлеміне қарамастан, қоршаған затқа қандай да бір тартылыс күшін тигізеді. Эйнштейннің айтуынша, бұл күш-уақыт-кеңістік қисығы. Теріс энергия, алайда, гравитациялық теріс, яғни итермелейді. Уақыт пен кеңістікті байланыстырудың орнына, теріс энергия оларды кері қайтарады және ажыратады. Дәлірек айтқанда, мұндай модель жұмыс істеуі үшін Алькубьераға кеменің артындағы уақытты кеңейту үшін теріс энергия қажет.

Ешкім ешқашан теріс энергияны ешқашан өлшемегеніне қарамастан кванттық механика, ол бар, ал ғалымдар оны зертханада жасауды үйренді. Оны қайта құру әдістерінің бірі - Casimir эффектісі: бір -біріне жақын орналасқан екі параллель өткізгіш пластина белгілі бір мөлшерде теріс энергияны жасайды. Әлсіз жерАлькубье үлгісі оны жүзеге асыруды қажет етеді үлкен санытеріс энергия, ғалымдардың пікірінше, ол өндірілетін мөлшерден бірнеше есе жоғары.

Уайт бұл шектеуді қалай жеңуге болатынын білгенін айтады. Компьютерлік тренажерде Уайт деформация өрісінің геометриясын өзгертті, осылайша теория бойынша Алькубьерра есептегеннен миллиондаған есе кем теріс энергияны пайдаланып деформацияланған көпіршікті шығара алады, мүмкін ғарыш кемесі оны өндіру құралдарын алып жүруі үшін жеткіліксіз. . «Ашылулар, - дейді Уайт, - Алькубьердің әдісін практикалықтан сенімдіге ауыстырады.

АҚ ЛАБДАН ЕСЕП

Джонсон ғарыш орталығы Хьюстон лагундарының жанында орналасқан, ол жерден Галвестон шығанағына баратын жол ашылады. Орталық қала маңындағы колледж қалашығына ұқсайды, тек ғарышкерлерді дайындауға бағытталған. Мен келген күні Уайт мені 15-корпуста қарсы алады, моторды тексеретін дәліздер, кеңселер мен зертханалардың көп қабатты лабиринті. Уайт Eagleworks эмблемасы бар поло жейде киеді, өйткені ол қозғалтқышпен жасаған эксперименттерін футуристік ғарыш кемесінің үстінде қалықтаған бүркітпен атады.

Уайт өзінің еңбек жолын инженер ретінде бастады - роботтар тобының құрамында зерттеулер жүргізді. Уақыт өте келе ол ХҒС -тағы робот қанатының бүкіл командасын алды, сонымен қатар плазмалық физика бойынша кандидаттық диссертациясын қорғады. Тек 2009 жылы ол өзінің қызығушылығын қозғалысты зерттеуге өзгертті және бұл тақырып оны соншалықты баурап алды, бұл оның NASA -ға жұмысқа баруының басты себебі болды.

«Ол өте ерекше адам», - дейді оның жетекшісі, қозғалтқыш жүйелері бөлімінің бастығы Джон Эпплайт. - Ол сөзсіз керемет армандаушы, бірақ сонымен бірге талантты инженер. Ол өзінің қиялдарын нағыз инженерлік өнімге айналдыруды біледі ». Шамамен сол уақытта ол NASA -ға қосылды, Уайт озық қозғалтқыш жүйелеріне арналған жеке зертханасын ашуға рұқсат сұрады. Оның өзі Eagleworks атауын ойлап тапты, тіпті НАСА -дан мамандығы бойынша логотип жасауды сұрады. Содан кейін бұл жұмыс басталды.

Уайт мені өзінің кеңсесіне апарады, ол әріптесімен Айдан су іздейді, сосын мені Eagleworks -қа апарады. Жолда ол маған зертхана ашу туралы өтініші туралы айтып береді және оны «адамға ғарышты зерттеуге көмектесу үшін кеңейтілген қозғалысты табудың ұзақ және ауыр процесі» деп атайды.

Уайт маған объектіні көрсетеді және оның орталық функциясын көрсетеді - ол «кванттық вакуумды плазмалық тартқыш» (QVPT) деп атайды. Бұл құрылғы өзегін мықтап ораған сымдары бар үлкен қызыл барқыт пончикке ұқсайды. Бұл Eagleworks -тің екі бастамасының бірі (екіншісі - бұрандалы қозғалтқыш). Бұл да жасырын даму. Мен бұл не екенін сұрағанымда Уайт жауап береді, ол тек бұл технология соғылған қозғалтқыштан да салқын екенін айта алады). Уайттың NASA -ның 2011 жылғы есебіне сәйкес, аппарат кванттық ауытқуларды қолданады бос орынотын көзі ретінде, бұл QVPT арқылы қозғалатын ғарыш аппараты отынды қажет етпейтінін білдіреді.

Қозғалтқыш отын көзі ретінде бос кеңістіктегі кванттық ауытқуларды қолданады,
бұл ғарыш кемесін білдіреді,
QVPT арқылы қозғалады, отынды қажет етпейді.

Құрылғы жұмыс істеген кезде Уайт жүйесі кинематикалық жағынан мінсіз болып көрінеді: лазер қызыл, ал екі сәуле қылыш тәрізді қиылысады. Сақинаның ішінде барий титанатынан жасалған керамикалық төрт конденсатор бар, олар 23000 вольтке дейін зарядтайды. Уайт соңғы екі жарым жыл бойы эксперимент жасады және оның айтуынша, конденсаторлар үлкен әлеуетті энергия көрсетеді. Алайда мен ғарыштық уақытқа қажет теріс энергияны қалай құруға болатынын сұрағанда, ол жауап беруден қашады. Ол ақпаратты жарияламау туралы келісімге қол қойғанын түсіндіреді, сондықтан ол туралы мәліметтерді жария ете алмайды. Мен бұл келісімдерді кіммен жасағанын сұраймын. Ол былай дейді: «Адамдармен. Олар келіп сөйлескісі келеді. Мен сізге толық мәлімет бере алмаймын ».

Қозғалтқыш идеясының қарсыластары

Әзірге бұрмаланған саяхат теориясы өте интуитивті - қозғалатын көпіршікті жасау үшін уақыт пен кеңістікті бұрау - және оның бірнеше маңызды кемшіліктері бар. Тіпті Уайт Алькубьер талап ететін теріс энергия мөлшерін едәуір төмендетсе де, ол ғалымдар шығаратыннан да көп қажет етеді, - дейді Тафтс университетінің теоретикалық физигі Лоуренс Форд, соңғы 30 жыл ішінде теріс энергия туралы көптеген мақалалар жазды. Форд пен басқа физиктер физикалық шектеулер бар екенін айтады және бұл инженерлік кемшіліктер емес, теріс энергияның мұндай мөлшерінің бір жерде ұзақ уақыт бойы бола алмауы.

Тағы бір қиындық: жарықтан жылдам жүретін деформациялық шарды жасау үшін ғалымдарға ғарыш кемесінің айналасында, оның ішінде оның үстінде теріс энергия генерациясы қажет болады. Уайт бұл мәселе деп ойламайды; ол қозғалтқыш жұмыс істеп тұрған «қажетті жағдайларды жасайтын» қондырғының арқасында жұмыс істейтін шығар деп түсініксіз жауап береді. Алайда, бұл шарттарды кеменің алдында жасау жарық энергиясының жылдамдығынан жылдам қозғалатын теріс энергияның тұрақты берілуін қамтамасыз етуді білдіреді, бұл қайтадан жалпы салыстырмалылыққа қайшы келеді.

Ақырында, ғарыштық қозғалтқыш тұжырымдамалық сұрақ туғызады. Жалпы салыстырмалылықта өте жоғары жылдамдықпен саяхаттау уақыттық саяхатқа тең. Егер мұндай қозғалтқыш нақты болса, Уайт уақыт машинасын жасайды.

Бұл кедергілер елеулі күмән тудырады. «Менің ойымша, біз білетін физика мен заңдар оған өз тәжірибелерімен кез келген жерге жетуге мүмкіндік береді деп ойламаймын», - дейді Тафтс университетінің физигі Кен Олум, Starship 100 жылдық мерейтойлық кездесуде экзотикалық қозғалыс пікірсайысына қатысқан. «. Менің сұраным бойынша Уайттың екі мақаласын оқыған Middlebury колледжінің физигі Ноа Грэм маған электронды хат жазды: «Мен оның бұрынғы жұмысына сілтеме жасаудан басқа құнды ғылыми дәлелдерді көрмеймін».

Алкубьер, қазір Мексиканың Ұлттық Автономиялық Университетінің физигі, өзіне күмән келтірді. «Мен тұрсам да ғарыш кемесіменде теріс энергия бар, мен оны ешқашан қажет жерге қоймас едім », - деді ол маған Мехикодағы үйінен телефонмен. - Жоқ, идея сиқырлы, маған ұнайды, мен оны өзім жаздым. Бірақ онда бірнеше маңызды кемшіліктер бар, мен оларды жылдар бойы көремін, мен оларды түзетудің бірде -бір әдісін білмеймін ».

СУПЕРСПЕДЕНТТЕРДІҢ БОЛАШАҒЫ

Джонсонның негізгі қақпасының сол жағында ғылыми орталықСатурн-В зымыраны оның жағында орналасқан, оның ішкі мазмұнын көрсету үшін кезеңдері бөлінген. Бұл алып - көптеген қозғалтқыштардың бірі шағын көліктің өлшемі, ал зымыранның өзі футбол алаңынан екі фут ұзынырақ. Бұл, әрине, ғарыштық навигация ерекшеліктерінің әбден шешен дәлелі. Оның үстіне, оның жасы 40 -та, және ол ойлаған уақыт - НАСА адамды айдан жіберудің үлкен ұлттық жоспарының бөлігі болған кезде - артта қалды. Бүгінде АҚ - бұл бір кездері керемет болған, бірақ содан кейін ғарыштық авангардтан шыққан орын.

Қозғалыстағы серпіліс АҚ мен НАСА үшін жаңа дәуірді білдіруі мүмкін және белгілі бір дәрежеде бұл дәуірдің бір бөлігі қазір басталып жатыр. 2007 жылы іске қосылған Dawn зондты астроноидты сақинаны иондық қозғалтқыштардың көмегімен зерттейді. 2010 жылы жапондықтар эксперименттік қозғаудың тағы бір түрі - күн желкенімен жұмыс істейтін бірінші планетааралық жұлдыз кемесі Икарды тапсырды. Ал 2016 жылы ғалымдар ХҒС-та жоғары қозғалыс үшін арнайы жасалған плазмамен жұмыс істейтін VASMIR жүйесін сынауды жоспарлап отыр. Бірақ бұл жүйелер ғарышкерлерді Марсқа жеткізе алатын болса да, олар әлі күнге дейін оларды Күн жүйесінен тысқары жерге шығара алмайды. Уайттың айтуынша, бұған қол жеткізу үшін НАСА -ға қауіпті жобаларға бару керек болады.

Warp Engine, мүмкін, Назовтың қозғалыс жобаларын құруға жасаған талпыныстарының бірі. Ғылыми қауымдастық Уайт оны жасай алмайды дейді. Мамандар бұл табиғат пен физика заңдарына қайшы келеді дейді. Осыған қарамастан, жобаның артында NASA тұр. «Ол дұрыс емес шыңында субсидия алады мемлекеттік деңгейболуы керек еді, дейді Applewhite. - Менің ойымша, басшылық оның жұмысын жалғастыруға ерекше қызығушылық танытады; бұл солардың бірі теориялық ұғымдар, егер олар табысқа жетсе, ойын мүлде өзгереді ».

Қаңтарда Уайт штамм интерферометрін жинап, келесі нысанаға көшті. Eagleworks өзінің үйінен үлкен болды. Жаңа зертхана үлкенірек және ол «сейсмикалық оқшауланған», ол дірілден қорғалғанын білдіреді. Бірақ, мүмкін, жаңа зертхананың ең жақсы (және ең әсерлі) жағы - НАСА Уайтты Нил Армстронг пен Бузц Олдриннің айдағы жағдайын жасағаны. Ал, көрейік.

Бэйлор университетінің астрофизиктері (АҚШ) дамыды математикалық модельғарыштық қашықтықты жарық жылдамдығынан 10³2 есе жоғары жылдамдықпен өтуге мүмкіндік беретін гиперкеңістік жетегі, бұл көрші галактикаға ұшуға және бірнеше сағат ішінде қайтып оралуға мүмкіндік береді.

Ұшу кезінде адамдар қазіргі заманғы лайнерлерде сезілетін шамадан тыс жүктемелерді сезбейді, алайда мұндай қозғалтқыш металда бірнеше жүз жылдан кейін ғана пайда болуы мүмкін.

Жетектің әсер ету механизмі 1994 жылы мексикалық физигі Мигель Алькубьер ұсынған ғарыштық деформациялық қозғалтқыш (Warp Drive) принципіне негізделген. Американдықтарға тек модельді өзгертуге және егжей -тегжейлі есептеулер жүргізуге тура келеді.
«Егер сіз кеменің алдында кеңістікті қысып, оның артында кеңейсеңіз, онда кеменің айналасында кеңістік-уақыт көпіршігі пайда болады»,-дейді зерттеу авторларының бірі Ричард Обуси. «Ол кемені орап, оны қарапайым әлемнен шығарады. оның координаттық жүйесіне. ғарыштық-уақыттық қысымның айырмашылығына байланысты бұл көпіршікті жарықтың табалдырығын мыңдаған тәртіппен жеңе отырып, кез келген бағытта қозғала алады ».

Болжам бойынша, кеменің айналасындағы кеңістік әлі де нашар зерттелген қара энергияның әсерінен деформациялануы мүмкін. « Қараңғы энергия- салыстырмалы түрде жақында ашылған және галактикалардың бір -бірінен неге ұшып кететінін түсіндіретін өте нашар зерттелген зат, - деді В.И. Стернберг атындағы Мәскеу мемлекеттік университеті Сергей Попов. - Оның бірнеше моделі бар, бірақ біреуі әлі қабылданбаған. Американдықтар қосымша өлшемдерге негізделген модельді негіз ретінде қабылдады және олар бұл өлшемдердің қасиеттерін жергілікті түрде өзгертуге болатынын айтады. Сонда әр түрлі бағытта әр түрлі космологиялық тұрақтылар болуы мүмкін екені белгілі болады. Содан кейін көпіршіктегі кеме қозғала бастайды ».

Әлемнің бұл «мінез -құлқын» «жіп теориясымен» түсіндіруге болады, оған сәйкес біздің кеңістік басқа да көптеген өлшемдермен енеді. Олардың бір -бірімен әрекеттесуі тек галактикалар сияқты материяны ғана емес, сонымен қатар ғарыш денесін де кеңейтуге қабілетті итермелейтін күш тудырады. Бұл әсер «ғаламның инфляциясы» деп аталады.

Лебедев физикалық институтының астро-ғарыш орталығының қызметкері, физика-математика ғылымдарының докторы Руслан Мецаев түсіндіреді: «Ғарыш өзінің алғашқы секундтарынан бастап созылып жатыр. Мұның бәрін біле отырып, сіз кеңістікті жасанды түрде кеңейтуге немесе келісімшарт жасауға тырысуға болады. Бұл үшін ол басқа өлшемдерге әсер етеді, осылайша біздің әлемнің бір бөлігі қара энергия күштерінің әсерінен дұрыс бағытта қозғала бастайды.

Бұл жағдайда салыстырмалылық теориясының заңдары бұзылмайды. Физикалық әлемнің сол заңдары көпіршіктің ішінде қалады және жарық жылдамдығы шектеулі болады. Егіз деп аталатын эффект бұл жағдайға қолданылмайды, бұл ғарышта жеңіл жылдамдықпен жүру кезінде ғарыш кемесінің ішіндегі уақыт айтарлықтай баяулайды және Жерге оралған ғарышкер егіз ағасымен өте қарт адаммен кездесетінін айтады. Warp Drive қозғалтқышы бұл қолайсыздықтан құтылады, себебі ол кемені емес, кеңістікті итереді.

Америкалықтар болашақ ұшуға арналған нысанды тапты. Бұл Gliese 581 планетасы, онда климаттық жағдайларал ауырлық күші жердегі адамдарға жақындап келеді. Ол 20 жарық жылында, тіпті Warp Drive триллиондаған максималды қуаттан бірнеше есе аз болса да, оған жету уақыты бірнеше секундты құрайды.

Нейтрино қозғалысының жылдамдығын тікелей өлшеуге арналған. Нәтижелер сенсациялық болып көрінеді: нейтрино жылдамдығы шамалы болды, бірақ статистикалық маңызды! - жарық жылдамдығынан жоғары. Ынтымақтастық мақаласында қателер мен белгісіздіктердің әр түрлі көздерінің талдауы бар, бірақ физиктердің басым көпшілігінің реакциясы өте күмәнді болып қала береді, себебі мұндай нәтиже нейтрино қасиеттері туралы басқа эксперименттік мәліметтерге сәйкес келмейді.

Эксперимент туралы мәліметтер

Эксперимент идеясы (ОПЕРА экспериментін қараңыз) өте қарапайым. CERN -де нейтрино сәулесі туады, Жер арқылы итальяндық Gran Sasso зертханасына ұшады және арнайы OPERA нейтрино детекторы арқылы өтеді. Нейтрино заттармен өте әлсіз әрекеттеседі, бірақ олардың CERN ағыны өте үлкен болғандықтан, кейбір нейтрино әлі де детектор ішіндегі атомдармен соқтығысады. Онда олар зарядталған бөлшектердің каскадын жасайды және осылайша детекторда өз сигналын қалдырады. CERN -де нейтрино үздіксіз туылмайды, бірақ «жарылады», егер біз нейтрино туылу сәті мен оның детекторға сіңу моментін, сондай -ақ екі зертхана арасындағы қашықтықты білсек, нейтрино жылдамдығын есептеуге болады. .

Детектор мен көз арасындағы түзу қашықтық шамамен 730 км құрайды және ол 20 см дәлдікпен өлшенді (тірек нүктелері арасындағы дәл қашықтық 730 534,61 ± 0,20 метр). Рас, нейтрино шығаруға әкелетін процесс мұндай дәлдікпен локализацияланбаған. CERN-де SPS үдеткішінен жоғары энергиялы протон сәулесі шығарылады, ол графитті нысанаға түсіреді және онда қосалқы бөлшектерді, соның ішінде мезондарды шығарады. Олар әлі күнге дейін жарық жылдамдығымен алға қарай ұшып, нейтрино шығаратын кезде муондарға айналады. Муондар да ыдырайды және қосымша нейтрино шығарады. Содан кейін нейтрино қоспағанда, барлық бөлшектер заттың негізгі бөлігіне сіңеді және олар анықталатын жерге кедергісіз жетеді. Тәжірибенің осы бөлігінің жалпы схемасы күріште көрсетілген. 1.

Нейтрино сәулесінің пайда болуына әкелетін бүкіл каскад жүздеген метрге созылуы мүмкін. Алайда, содан бері барлықБұл шоқтағы бөлшектер жарық жылдамдығымен алға қарай ұшады, анықтау уақытында нейтрино бірден немесе бір шақырымдық жолдан кейін туғанына ешқандай айырмашылық жоқ. үлкен маңызы, қашан дәл осы нейтрино құруға әкелген бастапқы протон үдеткіштен ұшып кетті). Нәтижесінде өндірілген нейтрино бастапқы протон сәулесінің профилін қайталайды. Сондықтан мұнда негізгі параметр - бұл үдеткіштен шығарылатын протон сәулесінің уақытша профилі, атап айтқанда оның жетекші және артқы жиектерінің дәл орналасуы, және бұл профиль жақсы уақытша өлшенеді. NSм ажыратымдылығы (2 -суретті қараңыз).

Протон сәулесін нысанаға лақтырудың әр сеансы (ағылшын тілінде мұндай сеанс деп аталады төгілу, «Сплэш») шамамен 10 микросекундқа созылады және көптеген нейтрино құруға әкеледі. Дегенмен, олардың барлығы дерлік Жер (және детектор) арқылы өзара әрекеттеспей ұшады. Мұндай сирек жағдайларда, детектор нейтрино тіркегенде, оның 10 микросекундтық интервалда қандай нүктеде шығарылғанын айту мүмкін емес. Талдауды тек статистикалық түрде жүргізуге болады, яғни нейтрино анықтаудың көптеген жағдайларын жинақтайды және олардың әр сессияның бастапқы нүктесіне қатысты уақыт бойынша таралуын құрады. Детекторда шартты сигналдың жарық жылдамдығымен қозғалатын және протон сәулесінің жетекші жиегі дәл шыққан кездегі нүкте детекторға жеткен уақыт нүктесі деп есептеледі. Бұл сәтті дәл өлшеу екі зертханада сағаттың бірнеше наносекунд дәлдігімен синхрондалуы арқасында мүмкін болды.

Күріш. 3 осындай бөлудің мысалын көрсетеді. Қара нүктелер - детектор жазған және көптеген сеанстарда жинақталған нейтрино туралы нақты деректер. Қызыл қисық жарық жылдамдығымен қозғалатын әдеттегі «сілтеме» сигналын көрсетеді. Көруге болады, бұл деректер шамамен 1048,5 нс басталады бұрынанықтамалық сигнал. Алайда, бұл нейтрино шын мәнінде жарықтан микросекунд алды дегенді білдірмейді, тек кабельдің барлық ұзындығын, жабдықтың жауап беру жылдамдығын, электрониканың кідіріс уақытын және т.б. Бұл қайта тексеру жүргізілді, және ол «анықтамалық» сәтті 988 нс ауыстырады екен. Осылайша, нейтрино сигналы шын мәнінде эталондық сигналды басып озады, бірақ шамамен 60 наносекундқа ғана жетеді. Нейтрино жылдамдығына келетін болсақ, бұл жарық жылдамдығының шамамен 0,0025%-ға артуына сәйкес келеді.

Бұл өлшеудің қателігін талдау авторлары статистикалық және жүйелік қателерді қамтитын 10 наносекундта бағалады. Осылайша, авторлар нейтриноның суперлюминалды қозғалысын статистикалық сенімділік деңгейінде алты стандартты ауытқудан «көреміз» деп мәлімдейді.

Алты стандартты ауытқу бойынша нәтижелер мен күтулер арасындағы айырмашылық қазірдің өзінде үлкен және физикада аталады элементар бөлшектер«ашылу» деген қатты сөзбен. Алайда, бұл санды дұрыс түсіну керек: бұл тек ықтималдылықты білдіреді статистикалықдеректердің ауытқуы өте аз, бірақ ол мәліметтерді өңдеу техникасының қаншалықты сенімді екендігі және физиктердің барлық аспаптық қателерді қаншалықты жақсы ескергені туралы айтпайды. Ақыр соңында, бөлшектер физикасында ерекше сигналдар өте үлкен болатын көптеген мысалдар бар статистикалық негізділікбасқа эксперименттермен расталмаған.

Суперуминалды нейтрино немен қарама -қайшы?

Танымал пікірге қарамастан, арнайы салыстырмалылық жарықтан жылдамырақ қозғалыстағы бөлшектердің болуына тыйым салмайды. Алайда, мұндай бөлшектер үшін (оларды «тахиондар» деп атайды) жарық жылдамдығы да шектеу болып табылады, бірақ төменнен ғана - олар одан баяу қозғала алмайды. Бұл жағдайда бөлшектер энергиясының жылдамдыққа тәуелділігі кері болып шығады: энергия неғұрлым көп болса, тахиондардың жылдамдығы жарық жылдамдығына жақындай түседі.

Кванттық өріс теориясында әлдеқайда күрделі мәселелер басталады. Бұл теория кванттық механиканы алмастырады, егер энергиялары жоғары кванттық бөлшектерге қатысты. Бұл теорияда бөлшектер нүкте емес, салыстырмалы түрде айтқанда, материалдық өрістің түйіндері болып табылады және оларды өрістен бөлек қарастыру мүмкін емес. Тахиондар өріс энергиясын төмендетеді, яғни вакуумды тұрақсыз етеді. Содан кейін бос орынның бұл бөлшектердің үлкен санына өздігінен ыдырауы тиімдірек, сондықтан қарапайым тахиондағы бір тахионның қозғалысын қарастырудың мағынасы жоқ. Тахион бөлшек емес, вакуумның тұрақсыздығы деп айта аламыз.

Тахион-фермион жағдайында жағдай біршама күрделірек, бірақ тіпті сол жерде салыстырмалы қиындықтар пайда болады, олар тахион кванттық өріс теориясын, оның ішінде қарапайым салыстырмалылық теориясын құруға кедергі келтіреді.

Алайда, бұл теориядағы соңғы сөз емес. Тәжірибешілер өлшеуге болатын нәрсені өлшейтіні сияқты, теоретиктер де қолда бар мәліметтерге қайшы келмейтін барлық мүмкін гипотетикалық модельдерді тексереді. Атап айтқанда, салыстырмалылық теориясының постулаттарынан аз ғана байқалмаған ауытқуға жол беретін теориялар бар - мысалы, жарық жылдамдығының өзі айнымалы... Мұндай теорияларда әлі тікелей эксперименттік қолдау жоқ, бірақ олар әлі жабылған жоқ.

Бұл теориялық мүмкіндіктердің қысқаша эскизін былай түйіндеуге болады: кейбір теориялық модельдерде суперуминальды жылдамдықпен қозғалыс мүмкін болса да, олар тек гипотетикалық конструкциялар болып қала береді. Бүгінгі күнге дейін қол жетімді барлық эксперименттік деректер суперлюминальды қозғалыссыз стандартты теориялармен сипатталған. Сондықтан, егер ол кейбір бөлшектер үшін де сенімді түрде расталса, кванттық өріс теориясын түбегейлі өзгертуге тура келеді.

Операның нәтижесін осы мағынада «бірінші белгі» деп қарастыру керек пе? Әзірше емес. Скептицизмнің ең маңызды себебі - OPERA нәтижесінің нейтрино туралы басқа эксперименттік мәліметтермен келіспеуі.

Біріншіден, SN1987A әйгілі супернова кезінде жарық импульсінен бірнеше сағат бұрын келген нейтрино да анықталды. Бұл нейтрино жарықтан жылдам жүрді дегенді білдірмейді, тек нейтрино жарықтан гөрі супернова жарылысында ядро ​​ыдырауының ерте сатысында шығарылатынын көрсетеді. Алайда, нейтрино мен жарық 170 мың жыл бойы өз жолында бірнеше сағаттан артық бөлінбегендіктен, олардың жылдамдығы өте жақын және бөлшектің миллиардтан бір бөлігінен аспайды. OPERA эксперименті мың есе күшті айырмашылықты көрсетеді.

Бұл жерде, әрине, супержаңалық жарылыстарда және CERN нейтрино өндірілген нейтрино энергия жағынан айтарлықтай ерекшеленеді деп айта аламыз (супержаңалықтарда бірнеше ондаған МэВ және сипатталған тәжірибеде 10-40 ГэВ), ал энергияға байланысты нейтрино жылдамдығы өзгереді. Бірақ бұл жағдайда бұл өзгеріс «қате» бағытта жұмыс істейді: ақыр соңында, тахиондардың энергиясы неғұрлым жоғары болса, олардың жылдамдығы жарық жылдамдығына жақын болуы керек. Әрине, мұнда тахион теориясының кейбір модификациясы туралы ойлануға болады, онда бұл тәуелділік мүлдем басқаша болар еді, бірақ бұл жағдайда «қос гипотетикалық» модельді талқылау қажет болады.

Әрі қарай алынған нейтрино тербелістері туралы эксперименттік мәліметтер жиынтығынан Соңғы жылдары, бұл барлық нейтрино массалары бір-бірінен тек электронды-вольт бөлігінен ғана ерекшеленетінін көрсетеді. Егер ОПЕРА нәтижесі нейтрино суперлуминальды қозғалысының көрінісі ретінде қабылданса, онда кемінде бір нейтрино массасының квадратының мәні - (100 МэВ) 2 (массаның теріс квадраты - бөлшектің тахион болып есептелуінің математикалық көрінісі). Сосын мұны мойындау керек барлықнейтрино түрлері тахиондар және массасы шамамен бірдей. Екінші жағынан, тритий ядроларының бета -ыдырауындағы нейтрино массасын тікелей өлшеу нейтрино массасы (абсолюттік мәнде) 2 электронды вольттан аспауы керек екенін көрсетеді. Басқаша айтқанда, бұл деректердің барлығын бір -бірімен салыстыруға болмайды.

Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады: OPERA ынтымақтастығының жарияланған нәтижесін кез келген, тіпті ең экзотикалық теориялық модельдерге сыйғызу қиын.

Ары қарай не?

Бөлшектер физикасындағы барлық үлкен ынтымақтастықтарда, әрбір нақты талдауды қатысушылардың шағын тобы жүргізетін, ал содан кейін ғана нәтижелері жалпы талқылауға шығарылатын қалыпты тәжірибе. Бұл жағдайда, мүмкін, бұл кезең тым қысқа болды, нәтижесінде ынтымақтастықтың барлық қатысушылары мақалаға сәйкес өз қолдарын алмастыруға келісті (толық тізімге экспериментке 216 қатысушы кіреді, ал алдын ала басып шығаруда тек 174 автор бар) . Сондықтан жақын арада ынтымақтастық аясында көптеген қосымша тексерулер жүргізілуі мүмкін, содан кейін ғана мақала басып шығаруға жіберіледі.

Әрине, қазір біз бұл нәтижеге әр түрлі экзотикалық түсіндірулері бар теориялық мақалалар легін күтуге болады. Алайда, жарияланған нәтиже сенімді түрде тексерілмейінше, оны толыққанды жаңалық деп санауға болмайды.