Neutrína sa pohybujú rýchlejšie ako rýchlosť svetla! Je možné prekonať rýchlosť svetla - vedci

Rýchlosť šírenia svetla je 299 792 458 metrov za sekundu, ale limitná hodnota Dlho tu nebola. "Futurist" zhromaždil 4 teórie, kde svetlo už nie je Michael Schumacher.

Americký vedec Japonský pôvod, špecialista v oblasti teoretickej fyziky Michio Kaku je presvedčený, že rýchlosť svetla sa dá dobre prekonať.

Veľký tresk

Najviac slávny príklad, keď bola prekonaná svetelná bariéra, Michio Kaku nazýva Veľký tresk - ultrarýchly „pop“, ktorý sa stal začiatkom expanzie vesmíru, pred ktorou bol v singulárnom stave.

„Žiadny hmotný objekt nemôže prekonať svetelnú bariéru. Ale prázdny priestor môže určite cestovať rýchlejšie ako svetlo. Nič nemôže byť prázdnejšie ako vákuum, čo znamená, že sa môže rozpínať vyššiu rýchlosť svetlo,“ je si istý vedec.

Baterka na nočnej oblohe

Ak svietite baterkou na nočnú oblohu, potom v zásade lúč, ktorý prechádza z jednej časti vesmíru do druhej, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti mnohých svetelných rokov, môže cestovať rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Problém je, že v tomto prípade nebude existovať žiadny hmotný objekt, ktorý by sa skutočne pohyboval rýchlejšie ako svetlo. Predstavte si, že vás obklopuje obrovská guľa s priemerom jedného svetelného roka. Obraz lúča svetla sa cez túto guľu rozbehne v priebehu niekoľkých sekúnd, napriek jej veľkosti. Ale len obraz lúča sa môže pohybovať po nočnej oblohe rýchlejšie ako svetlo, nie informácie alebo hmotný objekt.

Kvantové zapletenie

Rýchlejší ako rýchlosť svetla nemusí byť nejaký objekt, ale celý jav, alebo skôr vzťah nazývaný kvantové zapletenie. Ide o kvantový mechanický jav, v ktorom sú kvantové stavy dvoch alebo viacerých objektov vzájomne závislé. Ak chcete vytvoriť pár kvantovo zapletených fotónov, môžete na nelineárny kryštál svietiť laserom so špecifickou frekvenciou a intenzitou. V dôsledku rozptylu laserového lúča sa fotóny objavia v dvoch rôznych kužeľoch polarizácie, pričom spojenie medzi nimi sa bude nazývať kvantové zapletenie. takže, kvantové zapletenie je jedným zo spôsobov interakcie subatomárnych častíc a proces tejto komunikácie môže prebiehať rýchlejšie ako svetlo.

„Ak sa dva elektróny spoja, budú podľa kvantovej teórie vibrovať jednotne. Ale ak potom tieto elektróny oddelíte o mnoho svetelných rokov, budú spolu stále komunikovať. Ak zatrasiete jedným elektrónom, druhý pocíti túto vibráciu a stane sa to rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Albert Einstein si myslel, že tento jav bude vyvrátený kvantová teória, pretože nič nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo, ale v skutočnosti sa mýlil,“ hovorí Michio Kaku.

červích dier

Téma prelomenia rýchlosti svetla sa hrá v mnohých sci-fi filmoch. Teraz dokonca aj tí, ktorí sú ďaleko od astrofyziky, počuli frázu „červí diera“ vďaka filmu „Interstellar“. Ide o špeciálne zakrivenie v časopriestorovom systéme, tunel v priestore, ktorý umožňuje prekonať obrovské vzdialenosti v zanedbateľne krátkom čase.

O takýchto skresleniach hovoria nielen filmoví scenáristi, ale aj vedci. Michio Kaku verí, že červia diera, alebo, ako sa tomu hovorí, červia diera, je jednou z dvoch najčastejších skutočnými spôsobmi prenášať informácie rýchlejšie ako je rýchlosť svetla.

Druhý spôsob, tiež spojený so zmenami hmoty, je stlačenie priestoru pred vami a expanzia za vami. V tomto deformovanom priestore vzniká vlna, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako rýchlosť svetla, ak je ovládaná temnou hmotou.

Jediná reálna šanca človeka naučiť sa prekonávať svetelnú bariéru teda môže spočívať vo všeobecnej teórii relativity a zakrivení priestoru a času. Všetko však súvisí s veľmi temnou hmotou: nikto nevie, či s istotou existuje a či sú červie diery stabilné.

Doktor technických vied A. GOLUBEV.

V polovici minulého roka sa v časopisoch objavila senzačná správa. Skupina amerických výskumníkov zistila, že veľmi krátky laserový impulz sa v špeciálne vybranom médiu pohybuje stokrát rýchlejšie ako vo vákuu. Tento jav sa zdal úplne neuveriteľný (rýchlosť svetla v médiu je vždy menšia ako vo vákuu) a dokonca vyvolával pochybnosti o platnosti špeciálnej teórie relativity. Medzitým bol superluminálny fyzikálny objekt - laserový impulz v zosilňovacom médiu - prvýkrát objavený nie v roku 2000, ale o 35 rokov skôr, v roku 1965, a možnosť superluminálneho pohybu bola široko diskutovaná až do začiatku 70. rokov. Dnes sa diskusia o tomto zvláštnom fenoméne rozprúdila s novým elánom.

Príklady „superluminálneho“ pohybu.

Začiatkom 60. rokov sa krátke vysokovýkonné svetelné impulzy začali získavať prechodom laserového záblesku cez kvantový zosilňovač (médium s invertovanou populáciou).

V zosilňovacom médiu spôsobuje počiatočná oblasť svetelného impulzu stimulovanú emisiu atómov v zosilňovacom médiu a jeho konečná oblasť spôsobuje ich absorpciu energie. V dôsledku toho sa pozorovateľovi bude zdať, že pulz sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo.

Experiment Lijuna Wonga.

Lúč svetla prechádzajúci hranolom vyrobeným z priehľadného materiálu (napríklad skla) sa láme, to znamená, že sa rozptýli.

Svetelný impulz je súbor kmitov rôznych frekvencií.

Asi každý – aj ľudia ďaleko od fyziky – vie, že maximálna možná rýchlosť pohybu hmotných objektov či šírenia akýchkoľvek signálov je rýchlosť svetla vo vákuu. Označuje sa písmenom s a je takmer 300 tisíc kilometrov za sekundu; presná hodnota s= 299 792 458 m/s. Rýchlosť svetla vo vákuu je jednou zo základných fyzikálnych konštánt. Neschopnosť dosiahnuť prekračujúce rýchlosti s, vyplýva z Einsteinovej špeciálnej teórie relativity (STR). Ak by sa dokázalo, že prenos signálov nadsvetelnou rýchlosťou je možný, teória relativity by padla. Doteraz sa tak nestalo, napriek početným pokusom vyvrátiť zákaz existencie rýchlostí väčších ako s. Avšak v experimentálne štúdie Nedávno niektoré veľmi zaujímavé javy, čo naznačuje, že za špeciálne vytvorených podmienok je možné pozorovať nadsvetelné rýchlosti a zároveň nie sú porušené princípy teórie relativity.

Na začiatok si pripomeňme hlavné aspekty súvisiace s problémom rýchlosti svetla. Po prvé: prečo nie je možné (za normálnych podmienok) prekročiť svetelný limit? Pretože vtedy sa porušuje základný zákon nášho sveta – zákon kauzality, podľa ktorého účinok nemôže predchádzať príčine. Nikto nikdy nepozoroval, že by napríklad medveď najprv padol mŕtvy a potom poľovník zastrelil. Pri rýchlostiach presahujúcich s, sled udalostí sa obráti, časová páska sa previnie späť. To sa dá ľahko overiť z nasledujúcej jednoduchej úvahy.

Predpokladajme, že sme na nejakej vesmírnej zázračnej lodi, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo. Potom by sme postupne dobiehali svetlo vyžarované zdrojom v skorších a skorších časoch. Najprv by sme dohnali fotóny emitované povedzme včera, potom tie, ktoré boli emitované predvčerom, potom týždeň, mesiac, rok atď. Ak by zdrojom svetla bolo zrkadlo odrážajúce život, potom by sme najprv videli udalosti včerajška, potom predvčera atď. Mohli sme vidieť povedzme starca, ktorý sa postupne mení na muža v strednom veku, potom na mladíka, na mladosť, na dieťa... Teda čas by sa vrátil, presunuli by sme sa zo súčasnosti do minulosť. Príčiny a následky by potom zmenili miesto.

Hoci táto diskusia úplne ignoruje technické detaily procesu pozorovania svetla, z fundamentálneho hľadiska jasne ukazuje, že pohyb nadsvetelnou rýchlosťou vedie k situácii, ktorá je v našom svete nemožná. Príroda si však stanovila ešte prísnejšie podmienky: nedosiahnuteľný je pohyb nielen nadsvetelnou rýchlosťou, ale aj rýchlosťou rovnajúcou sa rýchlosti svetla – človek sa k nemu môže len priblížiť. Z teórie relativity vyplýva, že pri zvyšovaní rýchlosti pohybu vznikajú tri okolnosti: hmotnosť pohybujúceho sa objektu sa zväčšuje, jeho veľkosť v smere pohybu sa zmenšuje a tok času na tomto objekte sa spomaľuje (od bodu z pohľadu vonkajšieho „odpočívajúceho“ pozorovateľa). Pri bežných rýchlostiach sú tieto zmeny zanedbateľné, ale keď sa približujú k rýchlosti svetla, sú čoraz zreteľnejšie a v limite - pri rýchlosti rovnajúcej sa s, - hmota sa nekonečne zväčšuje, objekt v smere pohybu úplne stráca veľkosť a zastaví sa na ňom čas. Preto žiadne hmotné teleso nemôže dosiahnuť rýchlosť svetla. Takú rýchlosť má len samotné svetlo! (A tiež „všetko prenikajúca“ častica - neutríno, ktoré sa podobne ako fotón nemôže pohybovať rýchlosťou menšou ako s.)

Teraz o rýchlosti prenosu signálu. Tu je vhodné využiť znázornenie svetla vo forme elektromagnetických vĺn. čo je signál? Toto sú niektoré informácie, ktoré je potrebné preniesť. Ideálna elektromagnetická vlna je nekonečná sínusoida striktne jednej frekvencie a nemôže niesť žiadnu informáciu, pretože každá perióda takejto sínusoidy presne opakuje tú predchádzajúcu. Rýchlosť pohybu fázy sínusovej vlny - takzvaná fázová rýchlosť - môže v médiu za určitých podmienok prekročiť rýchlosť svetla vo vákuu. Neexistujú žiadne obmedzenia, pretože fázová rýchlosť nie je rýchlosťou signálu - zatiaľ neexistuje. Ak chcete vytvoriť signál, musíte na vlne urobiť nejakú „značku“. Takouto značkou môže byť napríklad zmena niektorého z parametrov vlny – amplitúdy, frekvencie alebo počiatočnej fázy. Ale akonáhle je značka urobená, vlna stráca svoju sínusoidu. Stane sa modulovaným, pozostáva zo sady jednoduchých sínusových vĺn s rôznymi amplitúdami, frekvenciami a počiatočné fázy- skupiny vĺn. Rýchlosť, ktorou sa značka pohybuje v modulovanej vlne, je rýchlosť signálu. Pri šírení v médiu sa táto rýchlosť zvyčajne zhoduje so skupinovou rýchlosťou, ktorá charakterizuje šírenie vyššie uvedenej skupiny vĺn ako celku (pozri „Veda a život“ č. 2, 2000). Za normálnych podmienok je skupinová rýchlosť, a teda aj rýchlosť signálu, menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu. Nie je náhoda, že sa tu použil výraz „za normálnych podmienok“, pretože v niektorých prípadoch môže skupinová rýchlosť prekročiť s alebo dokonca stratí svoj význam, ale potom to nesúvisí so šírením signálu. Čerpacia stanica zistí, že nie je možné prenášať signál rýchlosťou vyššou ako s.

prečo je to tak? Pretože existuje prekážka prenosu akéhokoľvek signálu rýchlosťou väčšou ako s Ten istý zákon kauzality slúži. Predstavme si takúto situáciu. V určitom bode A svetelný záblesk (udalosť 1) zapne zariadenie vysielajúce určitý rádiový signál a vo vzdialenom bode B pod vplyvom tohto rádiového signálu dôjde k výbuchu (udalosť 2). Je jasné, že udalosť 1 (vzplanutie) je príčinou a udalosť 2 (výbuch) je dôsledkom, ktorý nastane neskôr ako príčina. Ale ak by sa rádiový signál šíril nadsvetelnou rýchlosťou, pozorovateľ v blízkosti bodu B by najprv videl výbuch a až potom by ho dosiahol rýchlosťou s záblesk svetla, príčina výbuchu. Inými slovami, pre tohto pozorovateľa by udalosť 2 nastala skôr ako udalosť 1, to znamená, že účinok by predchádzal príčine.

Je vhodné zdôrazniť, že „superluminálny zákaz“ teórie relativity je uvalený len na pohyb hmotných telies a prenos signálov. V mnohých situáciách je možný pohyb akoukoľvek rýchlosťou, ale nebude to pohyb hmotných predmetov alebo signálov. Predstavte si napríklad dva pomerne dlhé pravítka ležiace v rovnakej rovine, z ktorých jeden je umiestnený vodorovne a druhý ho pretína pod malým uhlom. Ak sa prvé pravítko posunie smerom nadol (v smere označenom šípkou) vysokou rýchlosťou, priesečník pravítok možno nastaviť tak, aby sa pohyboval tak rýchlo, ako si želáte, ale tento bod nie je hmotným telesom. Ďalší príklad: ak vezmete baterku (alebo povedzme laser s úzkym lúčom) a rýchlo s ňou opíšete oblúk vo vzduchu, lineárna rýchlosť svetelného bodu sa bude zvyšovať so vzdialenosťou a pri dostatočne veľkej vzdialenosti bude prekročiť s. Svetelná škvrna sa bude pohybovať medzi bodmi A a B nadsvetelnou rýchlosťou, ale nepôjde o prenos signálu z A do B, keďže takáto svetelná škvrna nenesie žiadnu informáciu o bode A.

Zdá sa, že otázka nadsvetelných rýchlostí je vyriešená. Ale v 60. rokoch dvadsiateho storočia teoretickí fyzici predložili hypotézu o existencii nadsvetelných častíc nazývaných tachyóny. Sú to veľmi zvláštne častice: teoreticky sú možné, ale aby sa predišlo rozporom s teóriou relativity, musela im byť pridelená pomyselná pokojová hmotnosť. Fyzicky imaginárna hmotnosť neexistuje, je to čisto matematická abstrakcia. To však nevyvolalo veľký poplach, keďže tachyóny nemôžu byť v pokoji - existujú (ak existujú!) iba pri rýchlostiach presahujúcich rýchlosť svetla vo vákuu a v tomto prípade sa tachyónová hmota ukáže ako skutočná. Je tu určitá analógia s fotónmi: fotón má nulovú pokojovú hmotnosť, ale to jednoducho znamená, že fotón nemôže byť v pokoji - svetlo sa nedá zastaviť.

Najťažšie sa ukázalo, ako by sa dalo očakávať, zosúladiť tachyónovú hypotézu so zákonom kauzality. Pokusy v tomto smere, aj keď dosť dômyselné, neviedli k zjavnému úspechu. Nikomu sa nepodarilo ani experimentálne zaregistrovať tachyóny. V dôsledku toho sa záujem o tachyóny ako nadsvetelné elementárne častice postupne vytrácal.

V 60. rokoch bol však experimentálne objavený jav, ktorý fyzikov spočiatku zmiatol. Toto je podrobne popísané v článku A. N. Oraevského „Superluminálne vlny v zosilňovacích médiách“ (UFN č. 12, 1998). Tu stručne zhrnieme podstatu veci a odkážeme čitateľa zaujímajúceho sa o podrobnosti na uvedený článok.

Čoskoro po objavení laserov - začiatkom 60-tych rokov - vznikol problém získať krátke (trvanie asi 1 ns = 10 -9 s) vysokovýkonné svetelné impulzy. Za týmto účelom prešiel cez optický kvantový zosilňovač krátky laserový impulz. Pulz bol rozdelený na dve časti zrkadlom rozdeľujúcim lúč. Jeden z nich, výkonnejší, bol poslaný do zosilňovača a druhý sa šíril vzduchom a slúžil ako referenčný impulz, s ktorým bolo možné porovnávať impulz prechádzajúci zosilňovačom. Oba impulzy boli privádzané do fotodetektorov a ich výstupné signály bolo možné vizuálne pozorovať na obrazovke osciloskopu. Očakávalo sa, že svetelný impulz prechádzajúci zosilňovačom bude mať určité oneskorenie v porovnaní s referenčným impulzom, to znamená, že rýchlosť šírenia svetla v zosilňovači bude menšia ako vo vzduchu. Predstavte si údiv vedcov, keď zistili, že impulz sa cez zosilňovač šíri nielen rýchlosťou väčšou ako vo vzduchu, ale aj niekoľkonásobne vyššou ako rýchlosť svetla vo vákuu!

Po zotavení z prvého šoku začali fyzici hľadať dôvod takého neočakávaného výsledku. O princípoch špeciálnej teórie relativity nikto ani v najmenšom nepochyboval a práve toto pomohlo nájsť správne vysvetlenie: ak sú princípy SRT zachované, potom treba hľadať odpoveď vo vlastnostiach zosilňovacieho média.

Bez toho, aby sme tu zachádzali do detailov, len poukážeme na to, že podrobný rozbor mechanizmu pôsobenia zosilňovacieho média celú situáciu objasnil. Pointou bola zmena koncentrácie fotónov pri šírení impulzu - zmena spôsobená zmenou zosilnenia média až na negatívnu hodnotu pri prechode zadnej časti impulzu, kedy už médium absorbuje energie, pretože jeho vlastná rezerva sa už vyčerpala v dôsledku prenosu na svetelný impulz. Absorpcia spôsobí nie zvýšenie, ale oslabenie impulzu a tým sa impulz v prednej časti zosilňuje a v zadnej časti oslabuje. Predstavme si, že sledujeme impulz pomocou zariadenia pohybujúceho sa rýchlosťou svetla v zosilňovacom médiu. Ak by bolo médium priehľadné, videli by sme impulz zamrznutý v nehybnosti. V prostredí, v ktorom sa spomínaný proces vyskytuje, sa zosilnenie nábežnej hrany a zoslabenie odtokovej hrany impulzu pre pozorovateľa prejaví tak, že médium akoby impulz posunulo dopredu. Ale keďže sa zariadenie (pozorovateľ) pohybuje rýchlosťou svetla a impulz ho predbehne, potom rýchlosť impulzu prekročí rýchlosť svetla! Práve tento efekt zaznamenali experimentátori. A tu naozaj nie je rozpor s teóriou relativity: proces zosilnenia je jednoducho taký, že koncentrácia fotónov, ktoré vyšli skôr, sa ukáže byť väčšia ako tých, ktoré vyšli neskôr. Nie fotóny sa pohybujú nadsvetelnou rýchlosťou, ale obálka impulzu, najmä jeho maximum, ktoré sa pozoruje na osciloskope.

Kým teda v bežných médiách dochádza vždy k zoslabovaniu svetla a poklesu jeho rýchlosti, určovanej indexom lomu, v aktívnych laserových médiách dochádza nielen k zosilneniu svetla, ale aj k šíreniu impulzu nadsvetelnou rýchlosťou.

Niektorí fyzici sa pokúsili experimentálne dokázať prítomnosť nadsvetelného pohybu počas tunelového efektu – jeden z najviac úžasné javy V kvantová mechanika. Tento efekt spočíva v tom, že mikročastica (presnejšie mikroobjekt, v rozdielne podmienky vykazujúci vlastnosti častice aj vlastnosti vlny) je schopný preniknúť cez takzvanú potenciálnu bariéru - jav úplne nemožný v klasickej mechanike (v ktorej by bola analógia nasledujúca situácia: loptička hodená na stenu by skončilo na druhej strane steny, alebo by sa vlnovitý pohyb prenášaný lanom priviazaným k stene preniesol na lano priviazané k stene na druhej strane). Podstata tunelového efektu v kvantovej mechanike je nasledovná. Ak mikroobjekt s určitou energiou na svojej ceste narazí na oblasť s potenciálnou energiou prevyšujúcou energiu mikroobjektu, táto oblasť je pre neho bariérou, ktorej výška je určená rozdielom energií. Ale mikroobjekt „preniká“ cez bariéru! Túto možnosť mu dáva známy Heisenbergov vzťah neurčitosti, napísaný pre energiu a čas interakcie. Ak k interakcii mikroobjektu s bariérou dôjde v pomerne určitom čase, potom bude energia mikroobjektu naopak charakterizovaná neistotou, a ak je táto neistota rádovo vo výške výšky bariéry, potom ten prestáva byť pre mikroobjekt neprekonateľnou prekážkou. Rýchlosť prieniku cez potenciálnu bariéru sa stala predmetom výskumu viacerých fyzikov, ktorí veria, že môže prekročiť s.

V júni 1998 sa v Kolíne konalo medzinárodné sympózium o problémoch superluminálneho pohybu, kde sa diskutovalo o výsledkoch získaných v štyroch laboratóriách – v Berkeley, Viedni, Kolíne nad Rýnom a Florencii.

A napokon v roku 2000 sa objavili správy o dvoch nových experimentoch, v ktorých sa objavili účinky superluminálneho šírenia. Jeden z nich vykonal Lijun Wong a jeho kolegovia z Princetonského výskumného inštitútu (USA). Výsledkom je, že svetelný impulz vstupujúci do komory naplnenej parami cézia zvýši svoju rýchlosť 300-krát. Ukázalo sa, že hlavná časť impulzu opustila vzdialenú stenu komory ešte skôr, ako impulz vstúpil do komory prednou stenou. Táto situácia je v rozpore nielen zdravý rozum, ale v podstate teória relativity.

Odkaz L. Wonga vyvolal intenzívnu diskusiu medzi fyzikmi, z ktorých väčšina nebola naklonená vidieť v získaných výsledkoch porušenie princípov relativity. Veria, že výzvou je správne vysvetliť tento experiment.

V experimente L. Wonga mal svetelný impulz vstupujúci do komory s parami cézia trvanie asi 3 μs. Atómy cézia môžu existovať v šestnástich možných kvantovo mechanických stavoch, ktoré sa nazývajú „hyperjemné magnetické podúrovne základného stavu“. Pomocou optického laserového čerpania sa takmer všetky atómy dostali len do jedného z týchto šestnástich stavov, čo zodpovedá takmer absolútna nula teplota na Kelvinovej stupnici (-273,15 o C). Dĺžka céziovej komory bola 6 centimetrov. Vo vákuu sa svetlo pohybuje 6 centimetrov za 0,2 ns. Ako ukázali merania, svetelný impulz prešiel komorou s céziom za čas, ktorý bol o 62 ns kratší ako vo vákuu. Inými slovami, čas potrebný na prechod impulzu cez cézne médium má znamienko mínus! V skutočnosti, ak odpočítame 62 ns od 0,2 ns, dostaneme „záporný“ čas. Toto "negatívne oneskorenie" v médiu - nepochopiteľný časový skok - sa rovná času, počas ktorého by impulz spôsobil 310 prechodov komorou vo vákuu. Dôsledkom tohto „časového zvratu“ bolo, že impulz opúšťajúci komoru sa od nej dokázal posunúť o 19 metrov skôr, ako prichádzajúci impulz dosiahol blízku stenu komory. Ako možno vysvetliť takú neuveriteľnú situáciu (pokiaľ, samozrejme, nepochybujeme o čistote experimentu)?

Súdiac podľa prebiehajúcej diskusie, presné vysvetlenie ešte nebolo nájdené, ale niet pochýb o tom, že tu zohrávajú úlohu nezvyčajné disperzné vlastnosti média: para cézia, pozostávajúca z atómov excitovaných laserovým svetlom, je médium s anomálnou disperziou. . V krátkosti si pripomeňme, čo to je.

Disperzia látky je závislosť fázového (obyčajného) indexu lomu n na vlnovej dĺžke svetla l. Pri normálnej disperzii sa index lomu zvyšuje s klesajúcou vlnovou dĺžkou, a to je prípad skla, vody, vzduchu a všetkých ostatných látok priepustných pre svetlo. V látkach, ktoré silne absorbujú svetlo, je priebeh indexu lomu so zmenou vlnovej dĺžky obrátený a stáva sa oveľa strmším: s klesajúcou l (zvyšujúca sa frekvencia w) index lomu prudko klesá a v určitej oblasti vlnovej dĺžky sa stáva menej ako jednotným. (fázová rýchlosť V f > s). Ide o anomálnu disperziu, pri ktorej sa vzor šírenia svetla v látke radikálne mení. Skupinová rýchlosť V gr sa stáva väčšou ako fázová rýchlosť vĺn a môže prekročiť rýchlosť svetla vo vákuu (a tiež sa môže stať zápornou). L. Wong poukazuje na túto okolnosť ako na dôvod, ktorý je základom možnosti vysvetliť výsledky svojho experimentu. Treba však poznamenať, že podmienka V gr > s je čisto formálny, keďže pojem skupinová rýchlosť bol zavedený pre prípad malého (normálneho) rozptylu, pre transparentné prostredia, kedy skupina vĺn počas šírenia takmer nemení svoj tvar. V oblastiach anomálneho rozptylu sa svetelný impulz rýchlo deformuje a pojem skupinová rýchlosť stráca svoj význam; v tomto prípade sa zavádzajú pojmy rýchlosť signálu a rýchlosť šírenia energie, ktoré sa v transparentných médiách zhodujú so skupinovou rýchlosťou a v médiách s absorpciou zostávajú nižšie ako rýchlosť svetla vo vákuu. Ale tu je to, čo je zaujímavé na Wongovom experimente: svetelný impulz prechádzajúci médiom s anomálnou disperziou sa nedeformuje - presne si zachováva svoj tvar! A to zodpovedá predpokladu, že impulz sa šíri skupinovou rýchlosťou. Ale ak áno, potom sa ukáže, že v médiu nie je žiadna absorpcia, hoci anomálna disperzia média je spôsobená práve absorpciou! Sám Wong, aj keď uznáva, že veľa zostáva nejasných, verí, že to, čo sa deje v jeho experimentálnom usporiadaní, možno na prvé priblíženie jasne vysvetliť nasledovne.

Svetelný impulz pozostáva z mnohých komponentov s rôznymi vlnovými dĺžkami (frekvenciami). Obrázok ukazuje tri z týchto komponentov (vlny 1-3). V určitom bode sú všetky tri vlny vo fáze (ich maximá sa zhodujú); tu sa sčítavajú, navzájom sa posilňujú a tvoria impulz. Ako sa ďalej šíria v priestore, vlny sa rozfázujú a tým sa navzájom „rušia“.

V oblasti anomálnej disperzie (vo vnútri céziovej bunky) sa vlna, ktorá bola kratšia (vlna 1), predĺži. Naopak, vlna, ktorá bola z troch najdlhších (vlna 3), sa stáva najkratšou.

V dôsledku toho sa fázy vĺn zodpovedajúcim spôsobom menia. Akonáhle vlny prejdú cez céznu bunku, ich vlnoplochy sa obnovia. Po nezvyčajnej fázovej modulácii v látke s anomálnou disperziou sa tieto tri vlny v určitom bode opäť ocitnú vo fáze. Tu sa opäť sčítajú a vytvoria pulz presne rovnakého tvaru, aký vstupuje do cézneho média.

Typicky vo vzduchu a v skutočnosti v akomkoľvek priehľadnom médiu s normálnou disperziou si svetelný impulz nemôže presne udržať svoj tvar, keď sa šíri na vzdialenú vzdialenosť, to znamená, že všetky jeho zložky nemôžu byť fázované v žiadnom vzdialenom bode pozdĺž dráhy šírenia. A za normálnych podmienok sa v tak vzdialenom bode po určitom čase objaví svetelný impulz. Avšak vzhľadom na anomálne vlastnosti média použitého v experimente sa ukázalo, že pulz vo vzdialenom bode je fázovaný rovnakým spôsobom ako pri vstupe do tohto média. Svetelný impulz sa teda správa tak, ako keby mal na ceste do vzdialeného bodu záporné časové oneskorenie, to znamená, že by k nemu nedorazil neskôr, ale skôr, ako by prešiel médiom!

Väčšina fyzikov má sklon spájať tento výsledok s objavením sa prekurzora nízkej intenzity v disperznom prostredí komory. Faktom je, že počas spektrálneho rozkladu impulzu spektrum obsahuje zložky ľubovoľne vysokých frekvencií so zanedbateľne malou amplitúdou, takzvaný prekurzor, ktorý predbieha „hlavnú časť“ impulzu. Povaha usadenia a tvar prekurzora závisia od zákona disperzie v médiu. S ohľadom na túto skutočnosť sa navrhuje, aby sa postupnosť udalostí vo Wongovom experimente interpretovala nasledovne. Prichádzajúca vlna, ktorá „naťahuje“ predzvesť pred seba, sa blíži k fotoaparátu. Predtým, ako vrchol prichádzajúcej vlny zasiahne blízku stenu komory, prekurzor spustí objavenie sa impulzu v komore, ktorý dosiahne vzdialenú stenu a odrazí sa od nej, čím vytvorí „reverznú vlnu“. Táto vlna sa šíri 300-krát rýchlejšie s, dosiahne blízku stenu a stretne sa s prichádzajúcou vlnou. Vrcholy jednej vlny sa stretávajú s korytami druhej, takže sa navzájom ničia a v dôsledku toho nezostane nič. Ukazuje sa, že prichádzajúca vlna „spláca dlh“ atómom cézia, ktoré jej „požičali“ energiu na druhom konci komory. Každý, kto by sledoval iba začiatok a koniec experimentu, by videl iba pulz svetla, ktorý „skákal“ dopredu v čase a pohyboval sa rýchlejšie s.

L. Wong sa domnieva, že jeho experiment nie je v súlade s teóriou relativity. Tvrdenie o nedosiahnuteľnosti nadsvetelnej rýchlosti sa podľa neho vzťahuje len na objekty s pokojovou hmotnosťou. Svetlo môže byť reprezentované buď vo forme vĺn, na ktoré je pojem hmotnosti všeobecne nepoužiteľný, alebo vo forme fotónov s pokojovou hmotnosťou, ako je známe, rovnou nule. Preto rýchlosť svetla vo vákuu podľa Wonga nie je limitná. Wong však pripúšťa, že efekt, ktorý objavil, neumožňuje prenášať informácie rýchlosťou vyššou ako s.

„Informácie tu už sú obsiahnuté ostrie hybnosť,“ hovorí P. Milonni, fyzik z Los Alamos National Laboratory v USA. "A môže to vyvolať dojem, že informácie posielate rýchlejšie ako svetlo, aj keď ich neposielate."

Väčšina fyzikov tomu verí Nová práca nezasiahne drvivú ranu základným princípom. Ale nie všetci fyzici veria, že problém je vyriešený. Profesor A. Ranfagni z talianskej výskumnej skupiny, ktorá v roku 2000 uskutočnila ďalší zaujímavý experiment, sa domnieva, že otázka je stále otvorená. Tento experiment, ktorý uskutočnili Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni a Rocco Ruggeri, zistil, že rádiové vlny s centimetrovými vlnami pri bežnom cestovaní vzduchom rýchlosťou presahujúcou s o 25 %.

Aby sme to zhrnuli, môžeme povedať nasledovné. Tvorba v posledných rokoch ukazujú, že za určitých podmienok môže skutočne nastať nadsvetelná rýchlosť. Ale čo presne sa pohybuje nadsvetelnou rýchlosťou? Teória relativity, ako už bolo spomenuté, takúto rýchlosť pre hmotné telesá a pre signály nesúce informácie zakazuje. Napriek tomu sa niektorí výskumníci veľmi vytrvalo snažia demonštrovať prekonávanie svetelnej bariéry špeciálne pre signály. Dôvod spočíva v tom, že v špeciálnej teórii relativity neexistuje striktné matematické zdôvodnenie (napríklad na základe Maxwellových rovníc pre elektromagnetické pole) nemožnosti prenášať signály rýchlosťou vyššou ako s. Takáto nemožnosť v STR je stanovená, dalo by sa povedať, čisto aritmeticky, na základe Einsteinovho vzorca na sčítanie rýchlostí, čo je však zásadne potvrdené princípom kauzality. Sám Einstein v súvislosti s problematikou prenosu superluminálneho signálu napísal, že v tomto prípade „... sme nútení uvažovať o možnom mechanizme prenosu signálu, v ktorom dosiahnutá akcia predchádza príčine. Názor podľa mňa neobsahuje žiadne rozpory, no napriek tomu tak odporuje povahe celej našej skúsenosti, že nemožnosť predpokladať V > s Zdá sa, že je dostatočne dokázaný." Princíp kauzality je základným kameňom, ktorý je základom nemožnosti prenosu nadsvetelného signálu. A zdá sa, že všetky pátrania po nadsvetelných signáloch bez výnimky narazia na tento kameň, bez ohľadu na to, ako veľmi by experimentátori chceli takéto signály, pretože taká je povaha nášho sveta.

Na záver treba zdôrazniť, že všetko spomenuté platí konkrétne pre náš svet, pre náš Vesmír. Táto klauzula je vytvorená preto V poslednej dobe V astrofyzike a kozmológii sa objavujú nové hypotézy, ktoré umožňujú existenciu mnohých nám skrytých Vesmírov, prepojených topologickými tunelmi – prepojkami. Tento názor zdieľa napríklad aj známy astrofyzik N.S.Kardashev. Pre vonkajšieho pozorovateľa sú vstupy do týchto tunelov označené anomálnymi gravitačnými poľami, ako sú čierne diery. Pohyby v takýchto tuneloch, ako navrhujú autori hypotéz, umožnia obísť obmedzenie rýchlosti pohybu, ktoré v bežnom priestore vyžaduje rýchlosť svetla, a teda zrealizovať myšlienku vytvorenia stroj času... Je možné, že v takýchto vesmíroch sa môžu skutočne diať veci pre nás nezvyčajné. A hoci nateraz takéto hypotézy až príliš pripomínajú príbehy zo sci-fi, ťažko by sme mali zásadnú možnosť viacprvkového modelu štruktúry hmotného sveta kategoricky odmietať. Ďalšia vec je, že všetky tieto ostatné vesmíry s najväčšou pravdepodobnosťou zostanú čisto matematickými konštrukciami teoretických fyzikov žijúcich v našom vesmíre a silou svojich myšlienok sa snažia nájsť svety, ktoré sú nám uzavreté...

Pozrite si problém na rovnakú tému

Rýchlosť je väčšia ako rýchlosť svetla vo vákuu – to je realita. Einsteinova teória relativity zakazuje iba nadsvetelný prenos informácií. Preto existuje pomerne veľa prípadov, keď sa predmety môžu pohybovať rýchlejšie ako svetlo a nič nerozbijú. Začnime tieňmi a slnečnými lúčmi.

Ak vytvoríte tieň na vzdialenej stene z prsta, na ktorý si posvietite baterkou, a potom prstom pohnete, tieň sa pohybuje oveľa rýchlejšie ako váš prst. Ak je stena umiestnená veľmi ďaleko, pohyb tieňa bude zaostávať za pohybom prsta, pretože svetlo bude musieť stále dosahovať od prsta k stene, ale rýchlosť tieňa bude stále rovnaká. počet krát väčší. To znamená, že rýchlosť tieňa nie je obmedzená rýchlosťou svetla.

Okrem tieňov sa rýchlejšie ako svetlo môžu pohybovať aj slnečné lúče. Napríklad škvrna z laserového lúča namiereného na Mesiac. Vzdialenosť k Mesiacu je 385 000 km. Ak laserom mierne pohnete a posuniete ho sotva o 1 cm, stihne prebehnúť Mesiac rýchlosťou asi o tretinu rýchlejšie ako svetlo.

Podobné veci sa môžu stať aj v prírode. Napríklad svetelný lúč z pulzaru, neutrónovej hviezdy, dokáže prečesať oblak prachu. Jasný záblesk vytvára rozširujúcu sa škrupinu svetla alebo iného žiarenia. Keď prekročí povrch oblaku, vytvorí svetelný prstenec, ktorý rastie rýchlejšie ako rýchlosť svetla.

Toto všetko sú príklady vecí, ktoré sa pohybujú rýchlejšie ako svetlo, ale neboli fyzické telá. Použitie tieňa alebo zajačika nedokáže preniesť nadsvetelnú správu, takže komunikácia rýchlejšia ako svetlo nefunguje.

A tu je príklad, ktorý je spojený s fyzickými telami. Pri pohľade do budúcnosti povieme, že opäť nadsvetelné správy nebudú fungovať.

V referenčnom rámci spojenom s rotujúcim telesom sa vzdialené objekty môžu pohybovať nadsvetelnou rýchlosťou. Napríklad Alpha Centauri sa v rámci Zeme pohybuje rýchlosťou viac ako 9 600-krát vyššou ako rýchlosť svetla, pričom „prejde“ vzdialenosť asi 26 svetelných rokov za deň. A presne ten istý príklad s Mesiacom. Postavte sa čelom k nemu a za pár sekúnd sa otočte okolo svojej osi. Počas tejto doby sa okolo vás otočil asi 2,4 milióna kilometrov, teda 4-krát rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Ha-ha, poviete si, to sa netočila ona, ale ja... A pamätajte, že v teórii relativity sú všetky referenčné sústavy nezávislé, vrátane rotačných. Takže z ktorej strany by ste sa mali pozerať...

Čo by sme teda mali robiť? No v skutočnosti tu nie sú žiadne rozpory, pretože opäť tento jav nemožno použiť na nadsvetelný prenos správ. Okrem toho si všimnite, že v jeho blízkosti Mesiac neprekračuje rýchlosť svetla. Totiž všetky zákazy sú vo všeobecnej teórii relativity uvalené na prekročenie lokálnej rýchlosti svetla.

V modernej fyzike sa verí, že teleso (ktoré má hmotnosť), vplyv alebo informácie sa nemôžu prenášať/pohybovať rýchlejšie, ako je rýchlosť svetla. Prebiehajú mnohé pokusy dokázať, že rýchlosť svetla sa dá prekročiť, no zatiaľ neúspešne. Experimentálne nie je možné toto tvrdenie vyvrátiť, ale experimentálne ani teoretici vo svojom výskume príliš nepokročili, prišli s hypotetickými tachyónmi (častice, ktoré sa vždy pohybujú rýchlejšie ako rýchlosť svetla) a zastavili sa tam, pričom tento nápad odovzdali autorov sci-fi na realizáciu.

Existuje však množstvo javov, ktoré zdá sa, ktoré porušujú vyššie uvedené obmedzenie a vykazujú nadsvetelné rýchlosti.

Napríklad niekedy môžete počuť argumenty ľudí, že slnečný lúč sa môže „pohybovať“ pozdĺž steny rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Z nejakého dôvodu príklad slnečného lúča ľudí často mätie "pohyblivý slnečný lúč" nie lepšie "pohybujúce sa mokré miesto" na vodu spod hadice. „Slnečný zajačik“ sa nepohybuje ako objekt a cez slnečný zajačik nie je možné prenášať informácie z jedného bodu do druhého, čo znamená, že nedochádza k prekročeniu rýchlosti svetla.

Alebo takzvané „zapletené kvantá“, ktoré, keďže sú oddelené na akúkoľvek vzdialenosť, presne „vedia“, v akom opačnom stave sa druhé kvantum nachádza. Len čo určíme stav jedného kvanta, stav druhého sa v tom istom momente ukáže ako presne opačný. Kvantové previazanie však bráni aj prenosu akýchkoľvek informácií.

O tom však článok nie je. Bohužiaľ som zabudol na pôvodný zdroj, ale stále je na svete niečo, čo sa šíri rýchlejšie ako rýchlosť svetla:

"Podľa filozofa Lai Tin Widla je známa len jedna vec, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako obyčajné svetlo. Toto je monarchia. Widlove uvažovanie je asi takéto: v každom tento moment nemôžete mať viac ako jedného kráľa. Spolu s tým tradícia vyžaduje, aby medzi kráľmi neboli žiadne medzery. Preto, keď kráľ zomrie, trón musí okamžite prejsť na dediča. Filozof tvrdí, že pravdepodobne musia existovať nejaké elementárne častice - králi alebo možno koroleviony, ktoré zabezpečujú kontinuitu."

V tejto logike možno nájsť mnoho podobných príkladov "veci sa pohybujú rýchlejšie ako obyčajné svetlo" spojené so zmenou stavu osoby a to je, samozrejme, vtip. Aj keď... čím hlbšie sa ponoríte do otázok fyziky, tým viac sa vynára nových otázok a niekedy sa zdá, že odpovede vedeckých mužov sa príliš nevzdialili od filozofických myšlienok Lai Tin Weeda.

To je fyzika. Práve z tohto dôvodu zostane matematika kráľovnou všetkých vied. Piatkový vtip na tému:

Zo školy nás učili, že nie je možné prekročiť rýchlosť svetla, a teda aj posunúť človeka vonkajší priestor je veľký neriešiteľný problém (ako sa dostať do najbližšej slnečnej sústavy, keď svetlo dokáže túto vzdialenosť prekonať len za pár tisíc rokov?). Možno americkí vedci našli spôsob, ako lietať super rýchlosťami, nielen bez podvádzania, ale aj podľa základných zákonov Alberta Einsteina. V každom prípade to tvrdí autor projektu vesmírneho deformačného motora Harold White.

V redakcii sme novinku považovali za absolútne fantastickú, a tak dnes, v predvečer Dňa kozmonautiky, zverejňujeme pre magazín Popular Science reportáž Konstantina Kakaesa o fenomenálnom projekte NASA, ak bude úspešný, človek bude môcť ísť ďalej. slnečná sústava.

V septembri 2012 sa niekoľko stoviek vedcov, inžinierov a vesmírnych nadšencov zišlo na druhom verejnom stretnutí skupiny s názvom 100 Year Starship. Skupinu vedie bývalá astronautka Mai Jemison a založila ju agentúra DARPA. Cieľom konferencie je „umožniť ľuďom cestovať mimo slnečnej sústavy k iným hviezdam v priebehu nasledujúcich sto rokov“. Väčšina účastníkov konferencie pripúšťa, že pokrok v prieskume vesmíru s ľudskou posádkou je príliš malý. Napriek miliardám dolárov vynaloženým v posledných štvrťrokoch môžu vesmírne agentúry urobiť takmer toľko, čo mohli v 60. rokoch. V skutočnosti bola 100 Year Starship zvolaná, aby to všetko napravila.

Ale poďme k veci. Po niekoľkých dňoch konferencie sa jej účastníci dostali na samom fantastické témy: regenerácia orgánov, problém organizovaného náboženstva na palube lode atď. Jedna z najzaujímavejších prezentácií na stretnutí 100 Year Starship sa volala „Strin Field Mechanics 102“ a predniesol ju Harold „Sonny“ White z NASA. Veterán agentúry White vedie program pokročilého pulzu v Johnsonovom vesmírnom stredisku (JSC). Spolu s piatimi kolegami vytvoril „ Cestovná mapa vesmírne pohonné systémy“, ktorý vyjadruje ciele NASA v blízkej budúcnosti cestovanie vesmírom. Plán uvádza všetky druhy projektov pohonu, od pokročilých chemických rakiet až po ďalekosiahly vývoj, ako je antihmota alebo jadrové stroje. Whiteova oblasť výskumu je však najfuturistickejšia zo všetkých: týka sa vesmírneho warp motora.

Je jasné, že to všetko znie úplne fantasticky: takýto vývoj je skutočnou revolúciou, ktorá uvoľní ruky všetkým astrofyzikom na svete. Namiesto toho, aby astronauti na lodi s týmto motorom strávili 75 000 rokov cestovaním do Alpha Centauri, najbližšieho hviezdneho systému k nášmu, mohli cestu absolvovať za pár týždňov.

Vo svetle konca programu raketoplánov a rastúcej úlohy súkromných letov na nízku obežnú dráhu Zeme NASA hovorí, že sa preorientuje na ďalekosiahle a oveľa odvážnejšie plány, ktoré idú ďaleko za cesty na Mesiac. Tieto ciele možno dosiahnuť len vývojom nových motorických systémov – čím rýchlejšie, tým lepšie. Niekoľko dní po konferencii šéf NASA Charles Bolden zopakoval Whiteove slová: "Chceme cestovať rýchlejšie ako rýchlosť svetla a bez zastavenia na Marse."

AKO VIEME O TOMTO MOTORE

Prvé populárne použitie výrazu „vesmírny warp engine“ sa datuje do roku 1966, keď Jen Roddenberry vydala „ Star Trek" Nasledujúcich 30 rokov tento motor existoval len ako súčasť tejto sci-fi série. Fyzik menom Miguel Alcubierre sledoval epizódu seriálu práve vtedy, keď pracoval na doktoráte zo všeobecnej relativity a premýšľal, či je možné v skutočnosti vytvoriť vesmírny warp motor. V roku 1994 zverejnil dokument, v ktorom načrtol túto pozíciu.

Alcubierre si predstavoval bublinu vo vesmíre. V prednej časti bubliny sa časopriestor sťahuje a v zadnej sa rozširuje (ako sa to podľa fyzikov stalo počas Veľkého tresku). Deformácia spôsobí, že loď bude napriek okolitému hluku hladko kĺzať vesmírom, ako keby surfovala na vlne. V zásade sa deformovaná bublina môže pohybovať tak rýchlo, ako je potrebné; obmedzenia v rýchlosti svetla podľa Einsteinovej teórie platia len v kontexte časopriestoru, ale nie pri takýchto deformáciách časopriestoru. Vo vnútri bubliny, ako Alcubierre predpokladal, sa časopriestor nezmení a cestujúcim vo vesmíre by sa nič nestalo.

Einsteinove rovnice vo všeobecnej teórii relativity je ťažké vyriešiť v jednom smere tým, že prídeme na to, ako hmota ohýba priestor, ale je to možné. Pomocou nich Alcubierre určil, že rozloženie hmoty je nevyhnutnou podmienkou pre vytvorenie deformovanej bubliny. Jediným problémom je, že riešenia viedli k nedefinovanej forme hmoty nazývanej negatívna energia.

Rozprávanie jednoduchým jazykom, gravitácia je sila príťažlivosti medzi dvoma objektmi. Každý objekt, bez ohľadu na jeho veľkosť, pôsobí na okolitú hmotu nejakou príťažlivou silou. Táto sila je podľa Einsteina zakrivením časopriestoru. Negatívna energia je však gravitačne negatívna, teda odpudivá. Namiesto spojenia času a priestoru ich negatívna energia odtláča a oddeľuje. Zhruba povedané, aby takýto model fungoval, Alcubierre potrebuje negatívnu energiu na rozšírenie časopriestoru za loďou.

Napriek tomu, že negatívnu energiu nikto nikdy reálne nemeral, podľa kvantovej mechaniky existuje a vedci sa ju naučili vytvárať v laboratóriu. Jedným zo spôsobov, ako ho obnoviť, je Casimirov efekt: dve paralelné vodivé dosky umiestnené blízko seba vytvárajú určité množstvo negatívnej energie. Slabou stránkou modelu Alcubierre je, že jeho implementácia si vyžaduje veľké množstvo negatívna energia, môže byť vyrobená o niekoľko rádov vyššia, ako vedci odhadujú.

White hovorí, že našiel spôsob, ako toto obmedzenie obísť. V počítačovej simulácii White upravil geometriu deformačného poľa tak, aby teoreticky mohol vytvoriť deformovanú bublinu s použitím miliónkrát menšej negatívnej energie, než akú odhadoval Alcubierre, a možno dosť málo na to, aby vesmírna loď mohla niesť prostriedky na jej výrobu. "Objavy," hovorí White, "menia Alcubierrovu metódu z nepraktickej na úplne hodnovernú."

SPRÁVA Z WHITEHO LABORATÓRIA

Johnsonovo vesmírne stredisko sa nachádza v blízkosti lagún v Houstone s výhľadom na záliv Galveston. Stredisko je trochu ako prímestský vysokoškolský kampus, zameraný len na výcvik astronautov. V deň mojej návštevy ma White stretne v budove 15, viacposchodovom bludisku chodieb, kancelárií a laboratórií, kde sa vykonávajú testy motorov. White má na sebe polokošeľu Eagleworks (ako nazýva svoje experimenty s motorom), na ktorej je vyšívaný orol vznášajúci sa nad futuristickou vesmírnou loďou.

White začal svoju kariéru ako inžinier a viedol výskum ako súčasť robotickej skupiny. Nakoniec prevzal velenie nad celým robotickým krídlom na ISS, keď dokončil doktorát z fyziky plazmy. Až v roku 2009 zmenil svoje záujmy na štúdium pohybu a táto téma ho natoľko uchvátila, že sa stala hlavným dôvodom, prečo išiel pracovať pre NASA.

„Je celkom nezvyčajná osoba, hovorí jeho šéf John Applewhite, ktorý vedie divíziu pohonných systémov. - Určite je to veľký snílek, no zároveň talentovaný inžinier. Vie, ako premeniť svoje fantázie na skutočný inžiniersky produkt.“ Približne v rovnakom čase, keď sa pripojil k NASA, White požiadal o povolenie otvoriť si vlastné laboratórium určené pre pokročilých motorické systémy. Sám prišiel s názvom Eagleworks a dokonca požiadal NASA o vytvorenie loga pre jeho špecializáciu. Potom táto práca začala.

White ma vedie do svojej kancelárie, o ktorú sa delí s kolegom hľadajúcim vodu na Mesiaci, a potom dole do Eagleworks. Ako kráča, rozpráva mi o svojej žiadosti o otvorenie laboratória a nazýva to „dlhý namáhavý proces hľadania pokročilého pohybu, ktorý pomôže človeku preskúmať vesmír“.

White mi ukazuje objekt a ukazuje mi jeho centrálnu funkciu - niečo, čo nazýva "kvantový vákuový plazmový pohon" (QVPT). Toto zariadenie vyzerá ako obrovská červená zamatová šiška s drôtmi pevne omotanými okolo jadra. Toto je jedna z dvoch iniciatív Eagleworks (druhá je warpový pohon). Toto je tiež tajný vývoj. Keď sa pýtam, čo to je, White povedal, že všetko, čo môže povedať, je, že technológia je ešte chladnejšia ako warp pohon.) Podľa správy NASA z roku 2011, ktorú napísal White, plavidlo využíva ako zdroj paliva kvantové fluktuácie v prázdnom priestore, čo znamená, že kozmická loď poháňaná QVPT by nepotrebovala žiadne palivo.

Motor využíva ako zdroj paliva kvantové fluktuácie v prázdnom priestore,
čo znamená vesmírnu loď,
poháňaný QVPT, nevyžaduje žiadne palivo.

Keď zariadenie funguje, Whiteov systém vyzerá filmovo dokonale: farba lasera je červená a dva lúče sú prekrížené ako šable. Vo vnútri prstenca sú štyri keramické kondenzátory vyrobené z titaničitanu bárnatého, ktoré White nabíja na 23 000 voltov. White strávil posledných dva a pol roka vývojom experimentu a hovorí, že kondenzátory vykazujú obrovskú potenciálnu energiu. Keď sa však spýtam, ako vytvoriť negatívnu energiu potrebnú pre pokrivený časopriestor, vyhýba sa odpovedi. Vysvetľuje, že podpísal zmluvu o mlčanlivosti, a preto nemôže prezradiť podrobnosti. Pýtam sa, s kým uzavrel tieto dohody. Hovorí: „S ľuďmi. Prichádzajú a chcú sa porozprávať. Viac podrobností vám nemôžem poskytnúť."

Oponenti MYŠLIENKY MOTORA

Zatiaľ je teória pokriveného cestovania pomerne intuitívna – deformácia času a priestoru na vytvorenie pohybujúcej sa bubliny – a má niekoľko významných nedostatkov. Aj keby White výrazne znížil množstvo negatívnej energie, ktorú Alcubierre vyžaduje, stále by to vyžadovalo viac, než dokážu vedci vyrobiť, hovorí Lawrence Ford, teoretický fyzik na Tufts University, ktorý za posledných 30 rokov napísal množstvo článkov na tému negatívnej energie. . Ford a ďalší fyzici tvrdia, že existujú zásadné fyzikálne obmedzenia, ani nie tak kvôli nedokonalostiam inžinierstva, ako skôr kvôli skutočnosti, že toto množstvo negatívnej energie nemôže existovať na jednom mieste dlho.

Ďalšia výzva: Na vytvorenie warpovej gule, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo, budú musieť vedci generovať negatívnu energiu okolo a nad kozmickou loďou. White si nemyslí, že je to problém; odpovedá veľmi nejasne, že motor bude s najväčšou pravdepodobnosťou fungovať vďaka nejakému existujúcemu „aparatúre, ktorá tvorí potrebné podmienky" Vytvorenie týchto podmienok pred loďou by však znamenalo zabezpečenie neustáleho prísunu negatívnej energie putujúcej rýchlejšie ako rýchlosť svetla, čo opäť odporuje všeobecnej teórii relativity.

Nakoniec, vesmírny warp motor predstavuje koncepčnú otázku. Vo všeobecnej teórii relativity je cestovanie nadsvetelnou rýchlosťou ekvivalentné cestovaniu v čase. Ak je takýto motor skutočný, White vytvorí stroj času.

Tieto prekážky vyvolávajú vážne pochybnosti. „Nemyslím si, že fyzika, ktorú poznáme, a fyzikálne zákony nám dovoľujú veriť, že svojimi experimentmi niečo dosiahne,“ hovorí Ken Olum, fyzik z Tufts University, ktorý sa zúčastnil aj debaty o exotickom pohone na Starship 100th. Jubilejné stretnutie." Noah Graham, fyzik na Middlebury College, ktorý si na moju žiadosť prečítal dve Whiteove práce, mi napísal: „Nevidím žiadne cenné vedecký dôkaz, okrem odkazov na jeho predchádzajúce diela.“

Alcubierre, teraz fyzik na Národnej autonómnej univerzite v Mexiku, má svoje vlastné pochybnosti. „Aj keď stojím ďalej vesmírna loď a mám k dispozícii negatívnu energiu, nemôžem ju dať tam, kde má byť,“ hovorí mi do telefónu zo svojho domu v Mexico City. - Nie, tá myšlienka je čarovná, páči sa mi, napísal som ju sám. Ale je v ňom pár vážnych nedostatkov, ktoré vidím teraz, v priebehu rokov, a nepoznám jediný spôsob, ako ich opraviť."

BUDÚCNOSŤ SUPER RÝCHLOSTI

Naľavo od hlavnej brány Johnsonovho vedeckého centra leží na boku raketa Saturn V, ktorej stupne sú oddelené, aby ukázali jej vnútorný obsah. Je gigantický – jeden z jeho mnohých motorov má veľkosť malého auta a samotná raketa je o pár stôp dlhšia ako futbalové ihrisko. To je, samozrejme, celkom výrečný dôkaz o zvláštnostiach vesmírnej navigácie. Okrem toho má 40 rokov a doba, ktorú predstavuje – keď bola NASA súčasťou obrovského národného plánu poslať človeka na Mesiac – je už dávno preč. Dnes je JSC jednoducho miesto, ktoré bolo kedysi skvelé, ale odvtedy opustilo vesmírny predvoj.

Prielom by mohol znamenať novú éru pre JSC a NASA a do určitej miery sa časť tejto éry začína práve teraz. Sonda Dawn, vypustená v roku 2007, študuje prstenec asteroidov pomocou iónových motorov. V roku 2010 Japonci objednali Icarus, prvú medziplanetárnu hviezdna loď, poháňaný solárnou plachtou, ďalší typ experimentálneho pohonu. A v roku 2016 vedci plánujú otestovať VASMIR, plazmový systém vyrobený špeciálne pre vysoký ťah na ISS. Ale keď tieto systémy môžu dopraviť astronautov na Mars, stále ich nebudú môcť dostať za hranice slnečnej sústavy. Na dosiahnutie tohto cieľa, povedal White, NASA bude musieť prijať riskantnejšie projekty.

Warpový pohon je možno najzaujímavejším z Nasových snáh vytvoriť pohybové projekty. Vedecká komunita uvádza, že biely ho nemôže vytvoriť. Odborníci tvrdia, že pôsobí proti prírodným a fyzikálnym zákonom. Napriek tomu za projektom stojí NASA. „Je dotovaný na nesprávnej úrovni štátnej úrovni, ktoré by mali mať,“ hovorí Applewhite. - Myslím si, že vedenie má osobitný záujem na tom, aby pokračoval vo svojej práci; Je to jeden z tých teoretických konceptov, ktorý v prípade úspechu úplne zmení hru."

V januári White zostavil svoj interferometer napätia a presunul sa k svojmu ďalšiemu cieľu. Eagleworks prerástol svoj vlastný domov. Nové laboratórium je väčšie a nadšene vyhlasuje, že je „seizmicky izolované“, čo znamená, že je chránené pred vibráciami. Ale možno najlepšie na novom laboratóriu (a najpôsobivejšie) je, že NASA dala Whiteovi rovnaké podmienky, aké mali Neil Armstrong a Buzz Aldrin na Mesiaci. No uvidíme.