"Hr Sulu, määrake rada, lõime kiirus on kaks" - neid sõnu tunnevad ehk kõik ulme fännid. Nad kuuluvad legendaarse Star Treki sarja Starship Enterprise kaptenile James Kirkile. Krundi järgi liiguvad kangelased ümber ümbritseva ruumi painutavaks lõimeajamiks Galaxy ümber sadu kordi kiiremini kui valgus.
Kaugel 1960. aastatel, kui seeria ekraanil ilmus, peeti seda võimatuks fantaasiaks. Kuid täna räägivad paljud teadlased ja insenerid sellise mootori loomise võimalusest tõsiselt ja peale selle on juba konkreetseid ettepanekuid.
Universumi kiirusepiirang
Meie päikesesüsteem asub Linnutee üsna õhukeses osas, madala täheparvede tihedusega. Lähim tähesüsteem Alpha Centauri asub Päikesest 4,36 valgusaasta kaugusel. Kaasaegsetel rakettidel, arendades kiirust 10–15 kilomeetrit sekundis, peaksid astronaudid sellele lendama enam kui 70 000 aastat!
Ja seda hoolimata asjaolust, et meie galaktika läbimõõt on 100 000 valgusaastat. Kui me ei suuda isegi sellist tähtsusetut kaugust ületada universumi standardite järgi, siis ei tohiks me isegi süveneda koloniseerimise ja sügava kosmose uurimise poole.
Teel tähtede poole on veel üks, tõsisem takistus. See kajastub Einsteini relatiivsusteoorias. Enne teooria ilmumist 1905. aastal valitses Newtoni taevamehaanika füüsikas kõrgeimat positsiooni. Selle järgi sõltus valguse kiirus vaatleja liikumise kiirusest. See tähendab, et kui teil õnnestus valgusele järele jõuda ja sellega liikuda, siis see lihtsalt peatuks teie jaoks. Hiljem andis Maxwell sellele teooriale matemaatilise aluse.
Olles veel tudeng, ei suutnud Albert Einstein seda postulaati aktsepteerida - ta tundis, et kuskil oli viga. Lõpuks leidis ta vastuse küsimusele, mis teda piinas. Ta tõestas, et valguse kiirus on püsiv ega sõltu mingil juhul välisest vaatlejast.
Reklaamvideo:
Selgus, et valgusele oli võimatu järele jõuda. Pole tähtis, kui kiiresti liigute, ikkagi on valgus ees. Einsteini kuulus valem E = ms², kus keha energia on võrdne selle massiga, korrutatuna ruudu valguse kiirusega, loeb sõna otseses mõttes järgmist: objekti kiirendamiseks valguse kiirusele on vaja lõpmatut kogust energiat, mis tähendab, et objektil peab olema lõpmatu mass. Tegelikult kaalub rakett, mis soovib kiirendada valguse kiirusele, sama palju kui kogu universum!
Muidugi on reaalses elus seda täiesti võimatu teha, valguse kiirus on omamoodi universaalne DPS-i inspektor, kes seadis kiirusepiirangu lõplikult paika.
Näib, et see lõpetab inimkonna unistuse kaugete tähtede juurde lendamise kohta. Kümme aastat pärast relatiivsusteooria spetsiaalse teooria avaldamist ilmus aga üldrelatiivsus, kus anti ulatuslikumaid kommentaare ja täiendusi.
Üldises suhtelisuses ühendas Einstein ruumi ja aja. Enne seda peeti neid erinevateks füüsilisteks mõisteteks. Parema illustratsiooni saamiseks võrdles ta ruumi-aega lõuendiga. Teatud tingimustel võib see lõuend liikuda palju kiiremini kui valgus. Kuid see ei andnud vastust põhiküsimusele: kuidas lõppude lõpuks valgust ületada?
Ligi 70 aastat on paljud teadlased selle mõistatuse üle hämmingus. Ja ühel toredal päeval lülitas üks noor teadlane teleri sisse ja kanalit vahetades sattus fantastilise sarja juurde. Selle vaatamise ajal hakkas see talle ootamatult koitma ja ta taipas, kuidas arendada ülikõrgkiirust füüsikaseadusi rikkumata. Selle teadlase nimi on Miguel Alcubierre.
Lõimeajam
Seejärel, 1994. aastal, õppis Alcubierre relatiivsusteooriat Cardiffi ülikoolis (Wales, Suurbritannia). Televiisorist nägi ta seriaali "Star Trek". Teadlane juhtis tähelepanu asjaolule, et kangelased kasutavad kosmoses liikumiseks kosmose deformatsioonimootorit ehk lõime ajamit.
Nii nagu Newtoni pähe kukkunud õun inspireeris teda kunagi taevamehaanikat looma, nii inspireeris telesaade Miguelit looma teooria, mis võib ükskord ja lõplikult teha lõpu Universumi kiirele "diskrimineerimisele".
Alcubierre hakkas arvutama ja avaldas peagi tulemused. Ta võttis aluseks üldise relatiivsusteooria, mis ütleb, et kui rakendate teatud koguses energiat või massi, saate ruumi liikuda kiiremini kui valgus.
Selleks peate laeva ümber looma spetsiaalse mulli ehk deformatsioonivälja. See lõimeväli kahandab laeva ees olevat ruumi ja laieneb taga. Selgub, et laev tegelikult ei liigu kuhugi, ruum ise paindub ja lükkab laeva etteantud suunas.
Mulli sees olev aeg ja ruum ei ole deformeerunud ega moonutatud. Seetõttu ei koge laeva meeskond täiendavaid ülekoormusi ja võib tunduda, nagu poleks midagi muutunud. Sel juhul saavad kosmosesse lennata mitte ainult astronaudid, kes on läbinud spetsiaalse meditsiinilise valiku ja väljaõppe, vaid ka tavalised inimesed.
Kui peaksite olema laeva peal silla peal selle liikumise ajal ülikõrgkiirusel ja vaatama ümbritsevat ruumi, muutuksid tähed pikkadeks löökideks. Kuid kui te tagasi vaatate, ei näe te muud kui läbitungimatut pimedust, kuna valgus ei saa teile järele jõuda.
Alcubierre arvutas, et lõimeülekanne võimaldaks kiirust saavutada 10 korda kiiremini kui kerge, kuid tema arvates ei takista miski mootori võimsuse suurenemist ja kiirendust kõrgematele kiirustele.
Alcubierre'i teooriaga tutvumisel paljastas Sergei Krasnikov Pulkovo peaastronoomilisest vaatluskeskusest siiski ühe tunnuse. Fakt on see, et loots ei saa laeva trajektoori meelevaldselt muuta. See tähendab, et kui lendate näiteks Maalt Siriusele ja mäletate äkki, et te ei lülitanud kodus rauda välja, siis ei saa te enam tagasi minna. Esmalt peate lendama sihtkohta ja seejärel tagasi tagasi.
Lisaks ei saa te ka kellegagi ühendust, kuna lõimeväli isoleerib laeva täielikult välismaailmast ja blokeerib kõik signaalid. Seetõttu võrdles Krasnikov sellise laeva reisi metrooreisiga. Ta nimetas seda "FTL metrooks".
Kuid see pole peamine probleem. Deformatsiooniväljal endal peab olema negatiivne laeng. Selle loomiseks on vaja negatiivset energiat, mille olemasolust on aastaid vaieldud.
Mis ei saa olla
Kui gravitatsioon on külgetõmbe energia, siis peaks negatiivsel energial olema vastupidised omadused ja tõrjuma võõrkehad iseendast. Aga kuidas sellist energiat saada?
1933. aastal soovitas Hollandi füüsik Hendrik Casimir, et kui te võtate kaks ühesugust metallplaati ja asetate need ideaalselt üksteisega paralleelselt võimalikult väikesele kaugusele, siis hakkavad nad köitma. Justkui surub nähtamatu jõud neid üksteise poole.
Kvantmehaanika järgi ei ole vaakum absoluutselt tühi koht, selles ilmuvad pidevalt mateeria- ja antimaterjalide osakeste paarid, mis kohe põrkuvad ja hävivad. See protsess võtab sõna otseses mõttes miljardit sekundit sekundit. Kui need kokku põrkuvad, eraldub mikroskoopiline kogus energiat, mis tekitab nullist erineva rõhu "tühjas" vaakumis.
Oluline on viia plaadid üksteisele võimalikult lähedale, siis ületab osakeste maht välisküljel nende arvu plaatide vahel tunduvalt. Selle tagajärjel pigistab väljast tuleva rõhk plaate ja nende energia muutub omakorda väiksemaks kui null, st negatiivne. 1948. aastal õnnestus katsel mõõta negatiivset energiat. See läks ajalukku nime all "Casimiri efekt".
1996. aastal, pärast 15 aastat kestnud katseid ja uurimistööd, õnnestus Steve Lamoreau'l Los Alamose riiklikust laborist koos Umar Mohidini ja Anushri Roy'ga California Riverside'i ülikoolist täpselt mõõta Casimiri efekti. See oli võrdne erütrotsüüdi - punase verelible - laenguga.
Kahjuks on see deformatsioonivälja loomiseks lihtsalt koledalt väike - selleks kulub miljardeid kordi rohkem. Kuni on võimalik tööstuslikus mastaabis negatiivset energiat genereerida, jääb lõimeajam paberile.
Läbi raskuste staaridele
Vaatamata kõikidele loomisraskustele on lõimeülekanne tõenäoliselt esimene tähtedevaheline lend. Alternatiivsed projektid, näiteks päikesepurje või termotuumamootor, võivad saavutada ainult subluminaalse kiiruse, samas kui ussiaugud või täheväravad on liiga keerulised ja nende valmimine võtab tuhandeid aastaid.
Täna arendab NASA kõige aktiivsemalt lõimeülekande prototüüpi, mille spetsialistid on kindlad, et see on pigem tehniline kui teoreetiline probleem. Ja inseneride meeskond teeb seda juba Johnsoni kosmosekeskuses, kus kunagi valmistati ette esimene mehitatud lend Kuule.
Paljude ekspertide sõnul ilmnevad kosmose deformatsioonitehnoloogia esimesed proovid kõige tõenäolisemalt mitte hiljem kui 100 aastat hiljem, sõltuvalt pideva rahastuse olemasolust.
Ütle, fantastiline? Kuid võib-olla tasub meeles pidada, et mõni aasta enne seda, kui Wrighti vennad lennukid õhku tõid, ütles silmapaistev inglise füüsik William Thomson, et õhust raskemad ei suuda lennata. Ja 60 aastat hiljem naeratas Maa esimene kosmonaut ja ütles: "Lähme!.."
Adilet URAIMOV
