Έχουν δει αρκετές τηλεοπτικές εκπομπές: οι φυσικοί έχουν προτείνει έναν τρόπο ανίχνευσης εξωγήινων

ΕΠΙΣΤΗΜΗ
Ταξίδι στη σκουληκότρυπα - RIA Novosti, 1920, 26/12/2022
CC0 / Les Bossinas / “ταξίδι στη σκουληκότρυπα”
Νικολάι Γκουριάνοφ. Οι επιστήμονες πρόκειται να ψάξουν για γιγάντια εξωγήινα διαστημόπλοια με warp drives. Αυτή η τεχνολογία, που σας επιτρέπει να πετάτε πιο γρήγορα από το φως, είναι πολύ γνωστή από τις ταινίες επιστημονικής φαντασίας. Ωστόσο, δεν έρχεται σε αντίθεση με τους νόμους της φυσικής. Τι είναι το warp drive και πόσο ρεαλιστική είναι η δημιουργία του στη Γη – στο υλικό του RIA Novosti.
.

Ένα πλοίο στο μέγεθος του Δία

Τον Δεκέμβριο, ο ιστότοπος προεκτύπωσης arXiv δημοσίευσε μια εργασία από μια διεθνή ομάδα επιστημόνων από το Applied Physics με έδρα τη Νέα Υόρκη . Πρόκειται για μια πολύ τολμηρή επιστημονική εργασία. Οι συγγραφείς του προτείνουν τη χρήση του παρατηρητηρίου βαρυτικών κυμάτων συμβολομετρίας λέιζερ (LIGO) για την ανίχνευση εξωγήινων τεχνολογιών. Δηλαδή, διαστημόπλοιο με γρήγορη και (ή) τεράστια επιτάχυνση (RAMAcraft).
.
Σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, ο χώρος και ο χρόνος είναι ένα. Όταν ένα σώμα με μάζα κινείται, κυματίζει, βαρυτικά κύματα, ταξιδεύει στον χωροχρόνο. Όσο πιο μαζικό είναι το αντικείμενο, τόσο πιο έντονη είναι η διαταραχή. Για πρώτη φορά, τέτοιες διακυμάνσεις καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας το LIGO το 2015: το παρατηρητήριο έπιασε κύματα που προέκυψαν κατά τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών με μάζες 36 και 29 ηλιακών μαζών.
Η καμπυλότητα του χωροχρόνου, ακόμη και από τα ισχυρότερα βαρυτικά κύματα, είναι αμελητέα – μερικά χιλιοστά ενός πρωτονίου ή νετρονίου. Το LIGO είναι απίστευτα ευαίσθητο και απαιτεί αυστηρή βαθμονόμηση.
Οι επιστήμονες υπολόγισαν το μικρότερο αντικείμενο που θα μπορούσε να δημιουργήσει βαρυτικά κύματα ορατά από τη Γη . Αποδεικνύεται ότι πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο: ζυγίζει περίπου το ίδιο με τον Δία, απέχει 326.000 έτη φωτός από εμάς και ταξιδεύει με το ένα δέκατο της ταχύτητας του φωτός.
.
Συγκριτικά, το Parker Solar Probe, το ταχύτερο ανθρωπογενές αντικείμενο, έχει φτάσει τα 690.000 χιλιόμετρα την ώρα, ή το 0,064 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός.
Στο μέλλον, καθώς αναπτύσσονται πιο ευαίσθητοι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, όπως η κεραία συμβολομέτρου λέιζερ που βασίζεται στο διάστημα (LISA), υπάρχει πιθανότητα να μειωθεί το μέγεθος του πλοίου-στόχου σε πιο λογικό μέγεθος.
.

Μια φαντασίωση που ξέφυγε από τον έλεγχο

Οι σχετικιστικές ταχύτητες (δηλαδή συγκρίσιμες με τις ταχύτητες φωτός) είναι θεωρητικά επιτεύξιμες χρησιμοποιώντας τη λεγόμενη κίνηση στημόνι. Warp στα αγγλικά – “curvature”. Αυτή η μέθοδος διαστρικών ταξιδιών επινοήθηκε από συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. Για παράδειγμα, στη σειρά Star Trek, το Enterprise έχει ακριβώς έναν τέτοιο κινητήρα.
.
Με τις υπάρχουσες τεχνολογίες, το να φτάσουμε στο πλησιέστερο σύστημα αστέρων σε εμάς είναι δεκάδες χιλιάδες χρόνια. Και οι νόμοι της φυσικής δεν επιτρέπουν υπερβολική επιτάχυνση. Σύμφωνα με την ειδική σχετικότητα, τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός. Επιπλέον, καθώς την πλησιάζει, η μάζα τείνει στο άπειρο, πράγμα που σημαίνει ότι αυξάνεται και η ενέργεια που απαιτείται για την επιτάχυνση. Επομένως, η ταχύτητα του φωτός δεν μπορεί να επιτευχθεί (η μόνη εξαίρεση είναι τα φωτόνια). Ωστόσο, για ταξίδια σε άλλους γαλαξίες, αυτό δεν θα ήταν αρκετό.
.
Αυτό φυσικά δεν άρεσε στους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας. Για να στείλουν τους ήρωες σε μια διαγαλαξιακή περιπέτεια, οι συγγραφείς της επιστημονικής φαντασίας αναζήτησαν παραθυράκια – σύμφωνα με τους νόμους του είδους, δεν μπορεί κανείς να υπερβεί το πλαίσιο της επιστημονικής θεωρίας. Μαζί με τις σκουληκότρυπες , το warp drive ήταν μια από τις λύσεις στο πρόβλημα.
Το αξίωμα ότι τίποτα δεν κινείται πιο γρήγορα από το φως λειτουργεί μόνο μέσα στο σύστημα συντεταγμένων χωροχρόνου. Αυτό όμως δεν ισχύει για το ίδιο το διάστημα. Γνωρίζουμε ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Και τα επιμέρους μέρη του απομακρύνονται το ένα από το άλλο με σχετικιστικές ταχύτητες. Επιπλέον, ο χώρος μπορεί να συρρικνωθεί. Και μέσα σε μια μαύρη τρύπα, αυτό συμβαίνει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.
Σύμφωνα με την έννοια του warp drive, ο χώρος συστέλλεται μπροστά από το πλοίο και επεκτείνεται πίσω από αυτό. Αυτό σας επιτρέπει να πετάξετε μέσα στο σύμπαν με ταχύτητα που υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός χιλιάδες φορές.
.

“Φούσκα Alcubierre”

Εμπνευσμένος από την τηλεοπτική σειρά Star Trek, ο Μεξικανός φυσικός Miguel Alcubierre ανέπτυξε μια μαθηματική θεωρία το 1994 που επιβεβαίωσε τη δυνατότητα μιας τέτοιας τεχνολογίας στο πλαίσιο της γενικής σχετικότητας. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, το διαστημόπλοιο είναι πραγματικά ικανό να κινείται με υπερφωτεινές ταχύτητες μέσα σε μια φυσαλίδα – έναν υπερσχετιστικό τοπικά δυναμικό χώρο. Σε αυτή την περίπτωση, το ίδιο το διαστημόπλοιο θα είναι στατικό – κινείται σαν μέσα στην καμπίνα του τελεφερίκ.
Είναι αλήθεια ότι για μια κίνηση στημονιού, απαιτείται μια κολοσσιαία ποσότητα ύλης με αρνητική μάζα. Πρόκειται για μια υποθετική ουσία με ειδικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, εάν χτυπήσετε μια μπάλα από τέτοια ύλη, δεν θα πετάξει προς τα εμπρός, αλλά προς τα πίσω.
Bubble of Alcubierre - RIA Novosti, 1920, 23/12/2022
CC BY-SA 3.0 / AllenMcC / “Φούσκα Alcubierre”
.
Οι φυσικοί έχουν βελτιώσει το μοντέλο της φυσαλίδας Alcubierre, φέρνοντάς το λίγο πιο κοντά στην πραγματικότητα. Αυτό αφορούσε, ειδικότερα, το εργαστήριο προηγμένων κινητήρων Eagleworks που συνδέεται με τη NASA .
Το 2021, η ομάδα της Εφαρμοσμένης Φυσικής ανέφερε στο επιστημονικό περιοδικό Classical and Quantum Gravity ότι η αρνητική ενέργεια για μια μονάδα warp είναι προαιρετική. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα εξαιρετικά ισχυρό βαρυτικό πεδίο, συμπιέζοντας την ύλη με μάζα του πλανήτη Γη έως και δέκα μέτρα. Είναι αλήθεια ότι τότε η ταχύτητα του πλοίου θα είναι ελαφριά.
Καλλιτεχνική αναπαράσταση διαφορετικών σχημάτων διαστημόπλοιων μέσα σε θεωρητικές διαμορφώσεις φυσαλίδων στημονιού
© E Lentz Καλλιτεχνική αναπαράσταση διαφορετικών σχημάτων διαστημόπλοιων μέσα σε θεωρητικές διαμορφώσεις “φυσαλίδων στημονιού”
.
Μια άλλη εναλλακτική ιδέα κίνησης στημόνι ανήκει στον Δρ. Eric Lenz του Πανεπιστημίου του Γκέτινγκεν: να χρησιμοποιήσει τα λεγόμενα σολιτόνια, ή “φυσαλίδες καμπυλότητας” – συμπαγή κύματα που μπορούν να κινούνται με οποιαδήποτε ταχύτητα διατηρώντας το σχήμα τους. Ένα διαστημόπλοιο τοποθετημένο μέσα σε μια τέτοια φούσκα θα κινηθεί μαζί με το ίδιο το σολιτόνιο και η διαδρομή προς το πλησιέστερο αστέρι Proxima Centauri θα μειωθεί από δεκάδες χιλιάδες σε τέσσερα χρόνια.
.

Διαπλανητική βιομηχανική κατασκοπεία

Μια νέα μελέτη από την Applied Physics είναι ένα είδος ιπποτικής κίνησης για την επιδίωξη ενός warp drive. Οι επιστήμονες προέρχονται από την υπόθεση ότι πιο προηγμένοι πολιτισμοί έχουν ήδη αναπτύξει μια παρόμοια μέθοδο κίνησης, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να τους κατασκοπεύσετε – και, έχοντας μελετήσει τις παραμέτρους των βαρυτικών κυμάτων που εκπέμπει το πλοίο, να καθορίσετε τα χαρακτηριστικά του. Το οποίο, με τη σειρά του, θα μας φέρει πιο κοντά στη δημιουργία ενός αναλόγου του Enterprise στην πραγματικότητα.
Ωστόσο, οι υπερσχετιστικές ταχύτητες δεν είναι το μόνο πρόβλημα για τους αστροναύτες του μέλλοντος. Για παράδειγμα, δεν είναι γνωστό πώς η πτήση μέσα στη «φούσκα Alcubierre» θα επηρεάσει την ανθρώπινη υγεία.
Μέχρι στιγμής, είναι ακόμα πιο φανταστικό από την επιστημονική τεχνολογία. Ωστόσο, συνεχίζει να εμπνέει επιστήμονες σε όλο τον κόσμο. Ίσως οι προσπάθειές τους, που τώρα φαίνονται αμφίβολες, θα ανοίξουν κάποτε το δρόμο για την ανθρωπότητα ένα πραγματικό μονοπάτι προς τα αστέρια.

……………………………………………………………………………………………………..