Valguse kiirusele lähedase kiiruse saavutamiseks peaks mitmeastmeline rakett kiirendades osa oma massist heitma, nagu siin näidatud Super Haas rakett teeb.

Oletame, et soovite minna tähtedevahelisele teekonnale ja jõuda sihtkohta nii kiiresti kui võimalik. Võib-olla ei saa te seda teha enne homset, aga kui teil oleks kõik olemas vajalikud tööriistad ja tehnoloogia, pluss väike abi Einsteini relatiivsusteooriast – kas sa saaksid selle aastaga? Aga valguse kiirusele lähenemine? See on täpselt see, mida meie lugeja sel nädalal küsib:

Lugesin hiljuti raamatut, mille autor püüdis kaksikparadoksi selgitada, kujutades ette, et kosmoselaev lendab 20 aastat 1 grammi ja siis tuleb tagasi. Kas sellist kiirendust on võimalik sellise aja jooksul säilitada? Kui alustada teekonda näiteks uue aasta esimesel päeval ja lennata kiirendusega 9,8 meetrit sekundis sekundis, siis valguse kiiruse võib arvutuste kohaselt saavutada aasta lõpuks. Kuidas ma saan pärast seda kiirendada?

Tähtede poole reisimiseks on ilmtingimata vajalik selline kiirendus säilitada.



See 1992. aasta kosmosesüstiku Columbia start näitab, et rakett ei kiirenda koheselt – selleks kulub pikka aega

Inimkonna loodud kõige arenenumad raketid ja reaktiivjõusüsteemid ei ole selliseks ülesandeks piisavalt võimsad, sest ei saavuta nii suurt kiirendust. Need on muljetavaldavad, kuna kiirendavad tohutut massi üsna pikaks ajaks. Kuid selliste rakettide nagu Saturn 5, Atlas, Falcon ja Sojuz kiirendus ei ületa ühegi sportauto kiirendust: 1–2 g, kus g on 9,8 meetrit sekundis ruudus. Mis vahe on raketil ja sportautol? Auto saavutab oma piiri 9 sekundiga, kiirusel umbes 320 km/h. Rakett võib sel viisil kiirendada palju kauem – mitte sekundeid ega minuteid, vaid veerand tundi.

NASA oli esimene, kes saatis Cape Kennedy kosmosekeskusest välja raketi Apollo 4. Kuigi see kiirendas täpselt nagu sportauto, oli selle edu võti selle kiirenduse pikaajaline säilitamine.

Nii saame ületada Maa gravitatsioonitõmbe ja minna orbiidile, jõuda teistesse maailmadesse oma päikesesüsteemis või isegi põgeneda päikese gravitatsiooni eest. Kuid ühel hetkel jõuame piirini – saame piiratud aja kiirendada kaasasoleva kütusekoguse piirangute tõttu. Meie kasutatav raketikütus on kahjuks äärmiselt ebaefektiivne. Olete näinud Einsteini kuulsat võrrandit E = mc 2 , mis kirjeldab massi kui energiavormi ja seda, kuidas energiat saab mateeriana salvestada. Meie imeline raketikütus on kahetsusväärselt ebaefektiivne.

SpaceX Raptori mootori esimene katsetamine 2016. aasta alguses

Kasutades keemilised reaktsioonid, muudab raketikütus energiaks mitte rohkem kui 0,001% oma massist, piirates oluliselt kosmoselaeva maksimaalset kiirust. Ja seepärast on 5 tonni kasuliku koorma geostatsionaarsele orbiidile saatmiseks vaja 500 tonni kaaluvat raketti. Tuumaraketid oleksid tõhusamad, muutes energiaks umbes 0,5% oma massist, kuid ideaalne tulemus oleks aine-antiaine kütus, mis saavutab 100% efektiivsuse E = mc 2 muundamisel. Kui teil oleks teatud massiga rakett, ükskõik mis, ja ainult 5% sellest massist oleks antiaines (ja veel 5% ühekordselt kasutatavas aines), saaksite hävitamist õigeaegselt kontrollida. Tulemuseks oleks pidev ja püsiv 1 g kiirendus palju pikema aja jooksul, kui mis tahes muu kütus teile annaks.

Kunstniku mulje antiainet kasutavast reaktiivjõusüsteemist. Aine/antiaine annihilatsioon tekitab kõigist teadaolevatest ainetest suurima füüsikalise energiatiheduse.

Kui teil on vaja pidevat kiirendamist, siis aine/antiaine hävitamine, mis moodustab mõne protsendi kogumassist, võimaldab teil kiirendada selle kiirusega kuude kaupa. Sel viisil võite saada kuni 40% valguse kiirusest, kui kulutate kogu USA aastaeelarve antiaine loomisele ja kiirendate 100 kg kasulikku koormust. Kui peate kiirendama veelgi kauem, peate suurendama kaasavõetava kütuse kogust. Ja mida rohkem te kiirendate, mida lähemal olete valguse kiirusele, seda rohkem on teile märgata relativistlikke efekte.

Kuidas teie kiirus aja jooksul suureneb, kui hoiate kiirendust 1 g juures mitu päeva, kuud, aastat või kümnendi

Pärast kümnepäevast lendu 1 grammiga olete juba möödunud Päikesesüsteemi viimasest planeedist Neptuunist. Mõne kuu pärast hakkate märkama aja aeglustumist ja vahemaade lühenemist. Aastaga saavutate juba 80% valguse kiirusest; 2 aasta pärast lähenete 98%-le valguse kiirusest; Pärast 5 aastat lendamist 1g kiirendusega liigute 99,99% valguse kiirusest. Ja mida kauem te kiirendate, seda lähemale jõuate valguse kiirusele. Kuid te ei saavuta seda kunagi. Lisaks nõuab see aja jooksul üha rohkem energiat.

Logaritmilisel skaalal näete, et mida kauem kiirendate, seda lähemale jõuate valguse kiirusele, kuid te ei saavuta seda kunagi. Isegi 10 aasta pärast saavutate valguse kiiruse 99,9999999% lähedale, kuid te ei saavuta seda

Esimesed kümme minutit kiirendust nõuavad teatud energiat ja selle perioodi lõpuks liigute kiirusega 6 km/s. Veel 10 minuti pärast olete oma kiiruse kahekordistanud 12 km/s-ni, kuid see nõuab kolm korda rohkem energiat. Järgmise kümne minuti pärast liigute kiirusega 18 km/s, kuid selleks kulub 5 korda rohkem energiat kui esimese kümne minutiga. See skeem töötab edasi. Aasta pärast kasutate juba 100 000 korda rohkem energiat, kui alustasite! Lisaks suureneb kiirus üha vähem.

Pikkuseid lühendatakse ja aega venitatakse. Graafik näitab, kuidas sada aastat 1 g kiirendusega liikuv kosmoseaparaat suudab ühe inimelu jooksul liikuda peaaegu igasse nähtava universumi punkti ja sealt tagasi pöörduda. Kuid selleks ajaks, kui ta naaseb, on Maal rohkem aega möödas.

Kui soovite 100 kg laeva aastaks kiirendada 1 g juures, on vaja 1000 kg ainet ja 1000 kg antiainet. Aasta pärast liigute 80% valguse kiirusest, kuid te ei ületa seda kunagi. Isegi kui sul oleks lõpmatult palju energiat. Pidev kiirendamine nõuab pidevat tõukejõu suurendamist ja mida kiiremini te lähete, seda rohkem raisatakse teie energiat relativistlikele efektidele. Ja kuni me ei mõista, kuidas ruumi deformatsiooni kontrollida, jääb valguse kiirus universumi lõplikuks piiranguks. Kõik, millel on mass, ei suuda seda saavutada, veel vähem ületada. Kui aga alustada täna, siis aasta pärast leiad end sealt, kus ükski makroskoopiline objekt pole kunagi varem käinud!

Baylori ülikooli (USA) astrofüüsikud on välja töötanud matemaatiline mudel hüperruumi sõit, mis võimaldab ületada kosmilisi vahemaid valguse kiirusest 10³² korda suurema kiirusega, mis võimaldab lennata naabergalaktikasse ja paari tunni jooksul tagasi pöörduda.

Inimesed ei tunne lennates ülekoormust, mida tänapäevastes reisilennukites tuntakse, kuid metallis võib selline mootor tekkida alles mõnesaja aasta pärast.

Ajamimehhanism põhineb ruumi deformatsioonimootori (Warp Drive) põhimõttel, mille pakkus välja 1994. aastal Mehhiko füüsik Miguel Alcubierre. Ameeriklased peavad lihtsalt mudelit viimistlema ja täpsemaid arvutusi tegema.
"Kui te surute ruumi laeva ees kokku ja, vastupidi, laiendate seda selle taga, siis ilmub laeva ümber aegruumi mull," ütleb üks uurimuse autoreid Richard Obousi. "See ümbritseb laeva ja tõmbab selle tavamaailmast välja oma koordinaatsüsteemi. Ajaruumi rõhu erinevuse tõttu on see mull võimeline liikuma igas suunas, ületades valgusläve tuhandete suurusjärkude võrra."

Arvatavasti saab laeva ümbritsev ruum deformeeruda veel väheuuritud tumeenergia tõttu. "Tumeenergia on väga vähe uuritud aine, mis avastati suhteliselt hiljuti ja mis selgitab, miks galaktikad näivad üksteisest eemale lendavat," ütles Moskva Riikliku Ülikooli Sternbergi Riikliku Astronoomia Instituudi relativistliku astrofüüsika osakonna vanemteadur Sergei Popov. Selle mudeleid on mitu, kuid mida "Üldtunnustatud veel ei ole. Ameeriklased võtsid aluseks lisamõõtmetel põhineva mudeli ja ütlevad, et nende mõõtmete omadusi on võimalik lokaalselt muuta. Siis selgub et erinevates suundades võivad olla erinevad kosmoloogilised konstandid. Ja siis hakkab mullis olev laev liikuma."

Seda universumi "käitumist" saab seletada "stringiteooriaga", mille kohaselt on kogu meie ruum läbistatud paljudest muudest mõõtmetest. Nende vastastikune mõju tekitab tõukejõu, mis on võimeline laiendama mitte ainult ainet, näiteks galaktikaid, vaid ka kosmosekeha ennast. Seda efekti nimetatakse "universumi inflatsiooniks".

"Universum venib oma olemasolu esimestest sekunditest peale," selgitab Ruslan Metsaev, füüsika- ja matemaatikateaduste doktor, Lebedevi füüsikainstituudi astrokosmosekeskuse töötaja. "Ja see protsess kestab tänaseni." Seda kõike teades võite proovida ruumi kunstlikult laiendada või kitsendada. Selleks peaks see mõjutama teisi dimensioone, nii et osa meie maailma ruumi hakkab sisse liikuma. õiges suunas tumedate energiajõudude mõjul.

Sel juhul relatiivsusteooria seadusi ei rikuta. Mulli sisse jäävad samad seadused füüsiline maailm ja valguse kiirus on piiratud. See olukord ei kehti nn kaksikefekti kohta, mis ütleb meile, et valguse kiirusel kosmosereisidel aeglustub aeg laevas oluliselt ja Maale naasev astronaut kohtub oma kaksikvennaga juba väga vanana. mees. Warp Drive'i mootor kõrvaldab selle probleemi, sest see surub ruumi, mitte laeva.

Ameeriklased on tulevaseks lennuks sihtmärgi juba leidnud. See on planeet Gliese 581 (Gliese 581), mille kliimatingimused ja gravitatsioon lähenevad Maa omadele. Kaugus selleni on 20 valgusaastat ja isegi kui Warp Drive töötab triljoneid kordi väiksema võimsusega, on selleni kuluv aeg vaid mõni sekund.

Võrdluseks, Päikeseväline planeet Gliese 581 (planeedisüsteem) on punane kääbustäht, mis asub Kaalude tähtkujus, 20,4 valgusaasta kaugusel. aastat Maalt. Tähe mass on ligikaudu üks kolmandik Päikese massist. Gliese 581 on meie päikesesüsteemi saja lähima tähe nimekirjas. Läbi teleskoobi tuleks Gliese 581 otsida kaks kraadi β Kaalud põhja pool.

Materjali koostasid rian.ru toimetajad RIA Novosti ja avatud allikate teabe põhjal

25. märts 2017

Ülivalguse kiirusega reisimine on kosmoseuuringute üks põhialuseid. Ulme. Küllap aga teavad kõik – ka füüsikakauged inimesed, et materiaalsete objektide maksimaalne võimalik liikumiskiirus või igasuguste signaalide levimise kiirus on valguse kiirus vaakumis. Seda tähistatakse tähega c ja see on peaaegu 300 tuhat kilomeetrit sekundis; täpne väärtus c = 299 792 458 m/s.

Valguse kiirus vaakumis on üks põhilisi füüsikalisi konstante. C-st ületavate kiiruste saavutamise võimatus tuleneb sellest eriline teooria Einsteini relatiivsusteooria (SRT). Kui oleks võimalik tõestada, et signaali edastamine alates superluminaalne kiirus, kukuks relatiivsusteooria. Siiani pole seda juhtunud, hoolimata arvukatest katsetest kummutada c-st suuremate kiiruste olemasolu keeld. Siiski sisse eksperimentaalsed uuringud Viimasel ajal on avastatud väga huvitavaid nähtusi, mis viitavad sellele, et spetsiaalselt loodud tingimustes on võimalik jälgida superluminaalseid kiirusi ja samas ei rikuta relatiivsusteooria põhimõtteid.

Alustuseks meenutagem valguse kiiruse probleemiga seotud peamisi aspekte.

Esiteks: miks on võimatu (tavatingimustes) valguse piiri ületada? Sest siis rikutakse meie maailma põhiseadust – põhjuslikkuse seadust, mille järgi tagajärg ei saa eelneda põhjusele. Keegi pole kunagi täheldanud, et näiteks karu kukkus esmalt surnult ja siis tulistas jahimees. Kiiruste korral, mis ületavad c, muutub sündmuste jada vastupidiseks, ajalint keritakse tagasi. Seda on lihtne kontrollida järgmiste lihtsate arutluste põhjal.

Oletame, et oleme mingisugusel kosmose-imelaeval, mis liigub valgusest kiiremini. Siis jõuaksime järk-järgult järele allika poolt varasematel ja varasematel aegadel kiirgavale valgusele. Esiteks jõuaksime järele näiteks eile kiiratud footonitele, siis üleeile, siis nädal, kuu, aasta tagasi ja nii edasi. Kui valgusallikaks oleks elu peegeldav peegel, siis näeksime esmalt eilseid sündmusi, siis üleeile jne. Võiksime näha näiteks vanameest, kes muutub tasapisi keskealiseks meheks, siis noormeheks, noorukiks, lapseks... See tähendab, aeg pöörduks tagasi, liiguksime olevikust minevik. Põhjused ja tagajärjed vahetaksid siis kohti.

Kuigi see arutelu ignoreerib täielikult valguse vaatlemise protsessi tehnilisi üksikasju, näitab see fundamentaalsest vaatepunktist selgelt, et ülivalguse kiirusega liikumine viib olukorrani, mis meie maailmas on võimatu. Loodus on aga seadnud veelgi karmimad tingimused: liikumine on saavutamatu mitte ainult ülivalguse kiirusega, vaid ka kiirusega. võrdne kiirus valgus – sellele saab ainult läheneda. Relatiivsusteooriast järeldub, et kui liikumiskiirus suureneb, tekib kolm asjaolu: liikuva objekti mass suureneb, selle suurus liikumissuunas väheneb ja ajavool sellel objektil aeglustub (punktist alates välise "puhkava" vaatleja vaatest). Tavalistel kiirustel on need muutused tühised, kuid valguse kiirusele lähenedes muutuvad nad üha märgatavamaks ja piiril - kiirusel, mis on võrdne c-ga - muutub mass lõpmatult suureks, objekt kaotab oma suuruse täielikult. liikumisest ja aeg peatub sellel. Seetõttu ei suuda ükski materiaalne keha saavutada valguse kiirust. Ainult valgusel endal on selline kiirus! (Ja ka "kõike läbiv" osake - neutriino, mis nagu footon ei saa liikuda kiirusega, mis on väiksem kui c.)

Nüüd signaali edastuskiirusest. Siin on asjakohane kasutada valguse kujutamist elektromagnetlainete kujul. Mis on signaal? See on osa teavet, mis tuleb edastada. Täiuslik elektromagnetlaine- see on rangelt ühe sagedusega lõpmatu sinusoid ja see ei saa kanda mingit teavet, kuna sellise sinusoidi iga periood kordab täpselt eelmist. Siinuslaine faasi liikumiskiirus - nn faasikiirus - võib teatud tingimustel ületada valguse kiirust vaakumis keskkonnas. Siin pole piiranguid, kuna faasikiirus ei ole signaali kiirus - seda pole veel olemas. Signaali loomiseks peate lainele tegema mingi märgi. Selliseks märgiks võib olla näiteks mistahes laineparameetri – amplituudi, sageduse või algfaasi – muutus. Kuid niipea, kui märk on tehtud, kaotab laine sinusoidsuse. See muutub moduleerituks, mis koosneb lihtsate siinuslainete komplektist, millel on erinevad amplituudid, sagedused ja algfaasid - lainete rühm. Märgi liikumise kiirus moduleeritud laines on signaali kiirus. Keskkonnas levides langeb see kiirus tavaliselt kokku rühmakiirusega, mis iseloomustab ülalmainitud lainete rühma levikut tervikuna (vt "Teadus ja elu" nr 2, 2000). Tavatingimustes grupi kiirus ja seega ka signaali kiirus vähem kiirust valgus vaakumis. Siin pole juhuslikult kasutatud väljendit “normaalsetes tingimustes”, sest mõnel juhul võib grupikiirus ületada c või isegi tähenduse kaotada, kuid siis ei viita see signaali levimisele. Teenindusjaam teeb kindlaks, et signaali on võimatu edastada kiirusel, mis on suurem kui c.

Miks see nii on? Kuna c-st suurema kiirusega mis tahes signaali edastamise takistuseks on sama põhjuslikkuse seadus. Kujutagem ette sellist olukorda. Mingil hetkel A lülitab valgussähvatus (sündmus 1) sisse teatud raadiosignaali saatva seadme ja kaugemas punktis B toimub selle raadiosignaali mõjul plahvatus (sündmus 2). On selge, et sündmus 1 (sähvatus) on põhjus ja sündmus 2 (plahvatus) on tagajärg, mis leiab aset hiljem kui põhjus. Aga kui raadiosignaal leviks ülivalguse kiirusega, näeks punkti B lähedal olev vaatleja esmalt plahvatust ja alles seejärel valgussähvatuse kiirusel temani jõudnud plahvatuse põhjust. Teisisõnu, selle vaatleja jaoks oleks sündmus 2 toimunud varem kui sündmus 1, see tähendab, et tagajärg oleks eelnenud põhjusele.

On kohane rõhutada, et relatiivsusteooria “ülevalguslik keeld” on kehtestatud ainult materiaalsete kehade liikumisele ja signaalide edastamisele. Paljudes olukordades on liikumine mis tahes kiirusega võimalik, kuid see ei ole materiaalsete objektide või signaalide liikumine. Kujutage näiteks ette kahte üsna pikka joonlauda, ​​mis asuvad samas tasapinnas, millest üks asub horisontaalselt ja teine ​​lõikub sellega väikese nurga all. Kui esimene joonlaud liigutatakse alla (noolega näidatud suunas) klahviga suur kiirus, saab joonte lõikepunkti panna jooksma nii kiiresti kui soovid, kuid see punkt ei ole materiaalne keha. Teine näide: kui võtta taskulamp (või näiteks kitsast kiirt tekitav laser) ja kirjeldada kiiresti õhus kaare, siis valguspunkti lineaarkiirus suureneb kauguse kasvades ja piisavalt suurel kaugusel ületab c. . Valguslaik liigub punktide A ja B vahel ülivalguse kiirusega, kuid see ei ole signaali edastamine punktist A punkti B, kuna selline valguspunkt ei kanna punkti A kohta teavet.

Näib, et superluminaalsete kiiruste küsimus on lahendatud. Kuid kahekümnenda sajandi 60ndatel esitasid teoreetilised füüsikud hüpoteesi superluminaalsete osakeste, mida nimetatakse tahhüoniteks, olemasolust. Need on väga kummalised osakesed: teoreetiliselt on need võimalikud, kuid et vältida nendega vastuolusid relatiivsusteooria nad pidid määrama kujuteldava puhkemassi. Füüsiliselt kujuteldavat massi ei eksisteeri, see on puhtalt matemaatiline abstraktsioon. See aga ei tekitanud erilist ärevust, kuna tahhüonid ei saa olla puhkeseisundis - nad eksisteerivad (kui on olemas!) ainult kiirustel, mis ületavad valguse kiirust vaakumis ja sel juhul osutub tahhüoni mass tõeliseks. Siin on mingi analoogia footonitega: footoni puhkemass on null, kuid see tähendab lihtsalt seda, et footon ei saa olla puhkeolekus – valgust ei saa peatada.

Kõige keerulisemaks osutus, nagu arvata võiks, tahhüoni hüpoteesi ühitamine põhjuslikkuse seadusega. Selles suunas tehtud katsed, kuigi üsna geniaalsed, ei toonud silmnähtavat edu. Samuti pole kellelgi õnnestunud tahhüone eksperimentaalselt registreerida. Selle tulemusena kadus järk-järgult huvi tahhüonite kui üliluminaalsete elementaarosakeste vastu.

60ndatel avastati aga eksperimentaalselt nähtus, mis füüsikud esialgu segadusse ajas. Seda kirjeldatakse üksikasjalikult A. N. Oraevsky artiklis “Superluminal waves in amplifying media” (UFN nr 12, 1998). Siin võtame lühidalt kokku asja olemuse, suunates üksikasjadest huvitatud lugeja nimetatud artikli juurde.

Varsti pärast laserite avastamist – 60ndate alguses – tekkis probleem lühikeste (kestvus umbes 1 ns = 10-9 s) suure võimsusega valgusimpulsside saamisega. Selleks lasti lühike laserimpulss läbi optilise kvantvõimendi. Impulss jagati kiirte jagamise peegli abil kaheks osaks. Üks neist, võimsam, saadeti võimendisse ja teine ​​levis õhus ja oli võrdlusimpulss, millega sai võrrelda võimendit läbivat impulssi. Mõlemad impulsid suunati fotodetektoritesse ja nende väljundsignaale sai visuaalselt jälgida ostsilloskoobi ekraanil. Eeldati, et võimendit läbiv valgusimpulss kogeb selles võrdlusimpulsiga võrreldes mõningast viivitust, see tähendab, et valguse levimise kiirus võimendis on väiksem kui õhus. Kujutage ette teadlaste hämmastust, kui nad avastasid, et impulss levis läbi võimendi kiirusega, mis pole mitte ainult suurem kui õhus, vaid ka mitu korda suurem kui valguse kiirus vaakumis!

Esimesest šokist toibunud, hakkasid füüsikud sellise ootamatu tulemuse põhjust otsima. Erirelatiivsusteooria põhimõtetes ei kahelnud kellelgi vähimatki kahtlust ja just see aitas leida õige seletuse: kui SRT põhimõtted säilivad, siis tuleks vastust otsida võimendava meediumi omadustest.

Siinkohal detailidesse laskumata juhime vaid tähelepanu sellele, et võimendusmeediumi toimemehhanismi üksikasjalik analüüs tegi olukorra täielikult selgeks. Asi oli footonite kontsentratsiooni muutuses impulsi levimise ajal - muutus, mis on põhjustatud keskkonna võimenduse muutumisest kuni negatiivse väärtuseni impulsi tagumise osa läbimisel, kui keskkond juba neelab. energiat, sest selle enda reserv on valgusimpulsile ülemineku tõttu juba ära kasutatud. Imendumine ei põhjusta impulsi suurenemist, vaid nõrgenemist ja seega impulss tugevneb esiosas ja nõrgeneb tagaosas. Kujutagem ette, et vaatleme võimendi keskkonnas valguse kiirusel liikuva seadme abil impulssi. Kui meedium oleks läbipaistev, näeksime impulssi tardunud liikumatus. Keskkonnas, kus eelnimetatud protsess toimub, paistavad vaatlejale impulsi esiserva tugevnemine ja tagumise serva nõrgenemine selliselt, et meedium näib olevat impulsi ettepoole nihutanud. Kuid kuna seade (vaatleja) liigub valguse kiirusel ja impulss möödub sellest, siis impulsi kiirus ületab valguse kiiruse! Just selle efekti registreerisid katsetajad. Ja siin pole relatiivsusteooriaga tegelikult mingit vastuolu: võimendusprotsess on lihtsalt selline, et varem välja tulnud footonite kontsentratsioon osutub suuremaks kui hiljem välja tulnud footonite kontsentratsioon. Superluminaalsel kiirusel ei liigu mitte footonid, vaid ostsilloskoobiga jälgitakse impulsi mähisjoont, eelkõige selle maksimumi.

Seega, kui tavalistes meediumites toimub alati valguse nõrgenemine ja selle kiiruse vähenemine, mille määrab murdumisnäitaja, siis aktiivses laserkandjas ei toimu mitte ainult valguse võimendumist, vaid ka impulsi levimist superluminaalsel kiirusel.

Mõned füüsikud püüdsid eksperimentaalselt tõestada superluminaalse liikumise olemasolu tunneliefekti ajal – üks hämmastavad nähtused V kvantmehaanika. See efekt seisneb selles, et mikroosake (täpsemalt mikroobjekt, mis erinevates tingimustes avaldab nii osakese kui ka laine omadusi) on võimeline tungima läbi nn potentsiaalse barjääri – nähtus, mis on täielikult sisse võimatu klassikaline mehaanika(mille analoogia oleks järgmine olukord: vastu seina visatud pall satuks teisele poole seina või seina külge seotud köiele antud lainetaoline liikumine kanduks üle köiele, mis on seotud sein teisel pool). Tunneliefekti olemus kvantmehaanikas on järgmine. Kui teatud energiaga mikroobjekt kohtab ala, kus potentsiaalne energia, ületades mikroobjekti energiat, on see piirkond tema jaoks barjääriks, mille kõrguse määrab energiaerinevus. Aga mikroobjekt “lekib” läbi tõkke! Selle võimaluse annab talle tuntud Heisenbergi määramatuse seos, mis on kirjutatud interaktsiooni energia ja aja kohta. Kui mikroobjekti interaktsioon barjääriga toimub üsna kindla aja jooksul, siis mikroobjekti energiat iseloomustab seevastu määramatus ja kui see määramatus on barjääri kõrguse suurusjärgus, siis viimane lakkab olemast mikroobjektile ületamatuks takistuseks. Just potentsiaalse barjääri läbimise kiirust on uurinud mitmed füüsikud, kes usuvad, et see võib ületada c.

1998. aasta juunis toimus Kölnis rahvusvaheline sümpoosion superluminaalse liikumise probleemidest, kus arutati neljas laboris – Berkeleys, Viinis, Kölnis ja Firenzes – saadud tulemusi.

Ja lõpuks, 2000. aastal, ilmusid teated kahe uue katse kohta, milles ilmnesid superluminaalse leviku mõjud. Ühe neist esitas Lijun Wong ja tema kolleegid Princetoni uurimisinstituudist (USA). Selle tulemuseks on see, et tseesiumiauruga täidetud kambrisse sisenev valgusimpulss suurendab selle kiirust 300 korda. Selgus, et põhiosa impulsist väljus kambri kaugemast seinast isegi varem, kui impulss esiseina kaudu kambrisse sisenes. See olukord on vastuolus mitte ainult terve mõistus, vaid sisuliselt relatiivsusteooria.

L. Wongi sõnum tekitas füüsikute seas intensiivset diskussiooni, kellest enamik ei kippunud nägema saadud tulemustes relatiivsuspõhimõtete rikkumist. Nende arvates on väljakutse seda katset õigesti selgitada.

L. Wongi katses kestis tseesiumiauruga kambrisse sisenev valgusimpulss umbes 3 μs. Tseesiumi aatomid võivad eksisteerida kuueteistkümnes võimalikus kvantmehaanilises olekus, mida nimetatakse "põhioleku hüperpeenteks magnetilisteks alamtasanditeks". Optilise laserpumpamise abil viidi peaaegu kõik aatomid ainult ühte neist kuueteistkümnest olekust, mis vastab peaaegu absoluutne null temperatuur Kelvini skaalal (-273,15°C). Tseesiumikambri pikkus oli 6 sentimeetrit. Vaakumis läbib valgus 0,2 ns jooksul 6 sentimeetrit. Nagu mõõtmised näitasid, läbis valgusimpulss tseesiumiga kambrit ajaga, mis oli 62 ns vähem kui vaakumis. Teisisõnu, aeg, mis kulub pulsi läbimiseks tseesiumikeskkonnast, on miinusmärgiga! Tõepoolest, kui lahutada 0,2 ns-st 62 ns, saame “negatiivse” aja. see" negatiivne viivitus"meediumis – arusaamatu ajahüpe – võrdne ajaga, mille jooksul pulss teeks 310 korda läbi kambri vaakumis. Selle "ajalise pöörde" tagajärjeks oli see, et kambrist väljuv impulss suutis liikuda 19 meetrit eemale sellest enne, kui sissetulev impulss kambri lähiseinani jõudis.Kuidas seletada sellist uskumatut olukorda (kui me muidugi ei kahtle katse puhtuses)?

Käimasoleva arutelu põhjal ei ole täpset seletust veel leitud, kuid kahtlemata mängivad siin rolli keskkonna ebatavalised dispersiooniomadused: laservalgusega ergastatud aatomitest koosnev tseesiumiaur on anomaalse dispersiooniga keskkond. . Tuletagem lühidalt meelde, mis see on.

Aine dispersioon on faasi (tavalise) murdumisnäitaja n sõltuvus valguse lainepikkusest l. Tavalise dispersiooni korral suureneb murdumisnäitaja lainepikkuse kahanemisel ja seda nii klaasis, vees, õhus ja kõigis muudes valgust läbipaistvates ainetes. Tugevalt valgust neelavates ainetes on murdumisnäitaja kulg koos lainepikkuse muutumisega vastupidine ja muutub palju järsemaks: l vähenemisega (suurenev sagedus w) väheneb murdumisnäitaja järsult ja teatud lainepikkuse piirkonnas muutub see väiksemaks kui ühtsus ( faasikiirus Vf > s ). See on anomaalne dispersioon, mille puhul valguse levimise muster aines muutub radikaalselt. Rühmakiirus Vgr muutub suuremaks kui lainete faasikiirus ja võib ületada valguse kiirust vaakumis (ja muutuda ka negatiivseks). L. Wong osutab sellele asjaolule kui oma katse tulemuste selgitamise võimaluse aluseks. Siiski tuleb märkida, et tingimus Vgr > c on puhtalt formaalne, kuna rühma kiiruse mõiste võeti kasutusele väikese (normaalse) dispersiooni korral, läbipaistva keskkonna jaoks, kui lainete rühm peaaegu ei muuda oma kuju. paljundamise ajal. Anomaalse hajutusega piirkondades deformeerub valgusimpulss kiiresti ja grupikiiruse mõiste kaotab oma tähenduse; sel juhul võetakse kasutusele signaali kiiruse ja energia levimiskiiruse mõisted, mis läbipaistvas keskkonnas ühtivad grupikiirusega ja neeldumisega keskkonnas jäävad vaakumis valguse kiirusest väiksemaks. Kuid Wongi katses on huvitav siin: valgusimpulss, mis läbib anomaalse dispersiooniga keskkonda, ei deformeeru - see säilitab täpselt oma kuju! Ja see vastab eeldusele, et impulss levib rühmakiirusega. Aga kui nii, siis selgub, et söötmes puudub neeldumine, kuigi söötme anomaalne hajumine on tingitud just neeldumisest! Wong ise, tunnistades, et palju jääb ebaselgeks, usub, et tema eksperimentaalses seadistuses toimuvat saab esmapilgul selgelt selgitada järgmiselt.

Valgusimpulss koosneb paljudest erineva lainepikkusega (sagedusega) komponentidest. Joonisel on kolm neist komponentidest (lained 1-3). Mingil hetkel on kõik kolm lainet faasis (nende maksimumid langevad kokku); siin nad, liites, tugevdavad üksteist ja moodustavad impulsi. Kosmoses edasi levides muutuvad lained faasituks ja seeläbi "tühistavad" üksteist.

Anomaalse dispersiooni piirkonnas (tseesiumiraku sees) pikeneb laine, mis oli lühem (laine 1). Ja vastupidi, laine, mis oli kolmest pikim (laine 3), muutub lühemaks.

Järelikult muutuvad lainete faasid vastavalt. Kui lained on tseesiumiraku läbinud, taastuvad nende lainefrondid. Olles läbinud ebatavalise faasimodulatsiooni anomaalse dispersiooniga aines, satuvad kõnealused kolm lainet mingil hetkel uuesti faasi. Siin liidetakse need uuesti ja moodustub täpselt sama kujuga pulss, mis siseneb tseesiumikeskkonda.

Tavaliselt õhus ja tegelikult igas normaalse dispersiooniga läbipaistvas keskkonnas ei suuda valgusimpulss kaugelt levides täpselt oma kuju säilitada, see tähendab, et kõiki selle komponente ei saa levitee üheski kaugemas punktis faasida. Ja tavatingimustes tekib mõne aja pärast nii kauges punktis valgusimpulss. Kuid eksperimendis kasutatud söötme anomaalsete omaduste tõttu osutus pulss kaugemas punktis faasituks samamoodi nagu sellesse söötmesse sisenemisel. Seega käitub valgusimpulss nii, nagu oleks tal teel kaugesse punkti negatiivne ajaline viivitus ehk ta jõuaks selleni mitte hiljem, vaid varem, kui oli meediumi läbinud!

Enamik füüsikuid on kaldunud seostama seda tulemust madala intensiivsusega prekursori ilmumisega kambri hajutavasse keskkonda. Fakt on see, et impulsi spektraalse lagunemise ajal sisaldab spekter ebaoluliselt väikese amplituudiga suvaliselt kõrgete sagedustega komponente, nn prekursorit, mis läheb impulsi "põhiosast" ette. Tekkimise olemus ja lähteaine kuju sõltuvad keskkonnas levimise seadusest. Seda silmas pidades tehakse Wongi katse sündmuste jada ettepanek tõlgendada järgmiselt. Saabuv laine, mis "venitab" kuulutaja enda ette, läheneb kaamerale. Enne kui sissetuleva laine tipp tabab kambri lähiseina, käivitab prekursor kambris impulsi, mis jõuab kaugemasse seina ja peegeldub sealt, moodustades "tagurpidi laine". See laine, mis levib 300 korda kiiremini kui c, jõuab lähiseinani ja kohtub sissetuleva lainega. Ühe laine tipud kohtuvad teise lainega, nii et need lõhuvad üksteist ja selle tulemusena ei jää midagi järele. Selgub, et sissetulev laine “tasustab võla” tseesiumi aatomitele, mis “laenasid” talle energiat kambri teises otsas. Igaüks, kes vaatas ainult katse algust ja lõppu, nägi ainult valgusimpulssi, mis "hüppas" ajas edasi, liikudes kiiremini kui c.

L. Wong usub, et tema eksperiment ei ole relatiivsusteooriaga kooskõlas. Väide üliluminaalse kiiruse kättesaamatuse kohta kehtib tema arvates ainult puhkemassiga objektide kohta. Valgust saab kujutada kas lainetena, mille puhul massi mõiste üldiselt ei kehti, või footonitena, mille puhkemass on teadupärast võrdne nulliga. Seetõttu ei ole valguse kiirus vaakumis Wongi sõnul piiriks. Siiski tunnistab Wong, et tema avastatud efekt ei võimalda edastada teavet kiirustel, mis on suuremad kui c.

"Siinne teave sisaldub juba impulsi esiservas," ütleb Ameerika Ühendriikide Los Alamose riikliku labori füüsik P. Milonni. "Ja see võib jätta mulje, nagu saadaks teavet kiiremini kui valgus, isegi kui te ei saada seda."

Enamik füüsikuid usub, et uus töö ei anna põhiprintsiipidele purustavat lööki. Kuid mitte kõik füüsikud ei usu, et probleem on lahendatud. Professor A. Ranfagni Itaalia uurimisrühmast, kes tegi 2000. aastal veel ühe huvitava katse, usub, et küsimus on endiselt lahtine. See katse, mille viisid läbi Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni ja Rocco Ruggeri, avastas, et sentimeetrilainete raadiolained tavalises õhus liiguvad kiirusega 25% kiiremini kui c.

Kokkuvõtteks võime öelda järgmist.

Viimaste aastate töö näitab, et teatud tingimustel võib superluminaalne kiirus ka tegelikult tekkida. Aga mis täpselt üliluminaalsel kiirusel liigub? Relatiivsusteooria, nagu juba mainitud, keelab sellise kiiruse materiaalsete kehade ja informatsiooni kandvate signaalide puhul. Sellegipoolest üritavad mõned teadlased väga visalt demonstreerida valgusbarjääri ületamist spetsiaalselt signaalide jaoks. Selle põhjuseks on asjaolu, et erirelatiivsusteoorial ei ole ranget matemaatilist põhjendust (mis põhineb näiteks Maxwelli võrranditel elektromagnetväli) signaalide edastamise võimatus kiirustel, mis on suuremad kui c. Selline STR-i võimatus on kindlaks tehtud, võib öelda, puhtaritmeetiliselt, tuginedes Einsteini kiiruste liitmise valemile, kuid seda kinnitab põhimõtteliselt põhjuslikkuse põhimõte. Einstein ise kirjutas superluminaalse signaaliedastuse teemat käsitledes, et antud juhul "... oleme sunnitud võimalikuks pidama signaali edastamise mehhanismi, milles saavutatud tegevus eelneb põhjusele. Kuid kuigi see tuleneb puhtloogilisest aspektist vaade ei sisalda ennast, minu arvates pole vastuolusid; see on siiski nii vastuolus kogu meie kogemuse olemusega, et eelduse V > c võimatus näib olevat piisavalt tõestatud. Põhjuslikkuse põhimõte on see Vundamendi kivi, mis on superluminaalse signaali edastamise võimatuse aluseks. Ja ilmselt komistavad kõik eranditult üliluminaalsete signaalide otsingud selle kivi otsa, hoolimata sellest, kui väga eksperimenteerijad selliseid signaale tuvastada tahaksid, sest selline on meie maailma olemus.

Kujutagem siiski ette, et relatiivsusteooria matemaatika töötab endiselt ülivalguse kiirusega. See tähendab, et teoreetiliselt saame ikkagi teada, mis juhtuks, kui keha ületaks valguse kiiruse.

Kujutagem ette, et kaks kosmoselaeva suunduvad Maalt tähe poole, mis asub meie planeedist 100 valgusaasta kaugusel. Esimene laev väljub Maalt 50% valguse kiirusega, seega kulub teekonna läbimiseks 200 aastat. Teine laev, mis on varustatud hüpoteetilise lõimeajamiga, sõidab 200% valguse kiirusega, kuid 100 aastat pärast esimest. Mis juhtub?

Relatiivsusteooria järgi sõltub õige vastus suuresti vaatleja vaatenurgast. Maalt paistab, et esimene laev on juba läbinud märkimisväärse vahemaa, enne kui teine ​​laev, mis liigub neli korda kiiremini, möödub sellest. Aga esimese laeva inimeste vaatevinklist on kõik veidi teistmoodi.

Laev nr 2 liigub kiiremini kui valgus, mis tähendab, et see võib isegi ületada valgust, mida ta ise kiirgab. Tulemuseks on omamoodi "valguselaine" (sarnaselt helilainele, kuid õhuvibratsiooni asemel vibreerivad valguslained), mis tekitab mitmeid huvitavaid efekte. Tuletage meelde, et laeva nr 2 valgus liigub aeglasemalt kui laev ise. Tulemuseks on visuaalne kahekordistumine. Ehk siis esmalt näeb laeva nr 1 meeskond, et teine ​​laev on nende kõrvale justkui eikuskilt ilmunud. Seejärel jõuab teise laeva valgus väikese hilinemisega esimesele ja tulemuseks on nähtav koopia, mis liigub väikese hilinemisega samas suunas.

Midagi sarnast on näha Arvutimängud kui süsteemi tõrke tagajärjel laadib mootor mudelit ja selle algoritme liikumise lõpp-punktis kiiremini kui liikumisanimatsioon ise lõppeb, nii et tekib mitu võtmist. See on ilmselt põhjus, miks meie teadvus ei taju universumi hüpoteetilist aspekti, milles kehad liiguvad ülivalguse kiirusega – võib-olla on see parim.

P.S. ... aga viimases näites ei saanud ma millestki aru, miks seostatakse laeva tegelikku asukohta “selle poolt kiirgava valgusega”? Noh, isegi kui nad näevad teda vales kohas, siis tegelikult möödub ta esimesest laevast!

allikatest

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock

Praegune kiirusrekord kosmoses on püsinud 46 aastat. Korrespondent mõtles, millal ta peksa saab.

Meie, inimesed, oleme kiiruse kinnisideeks. Niisiis, alles viimastel kuudel sai teatavaks, et Saksamaal püstitasid tudengid elektriauto kiirusrekordi ning USA õhuvägi plaanib hüperhelilennukeid täiustada nii, et need saavutaksid helikiirusest viis korda suurema kiiruse, s.o. üle 6100 km/h.

Sellistel lennukitel ei ole meeskonda, kuid mitte sellepärast, et inimesed ei saaks nendega liikuda suur kiirus. Tegelikult on inimesed juba liikunud kiirusega, mis on mitu korda suurem helikiirusest.

Kas on aga piir, millest üle meie kiiresti kihutavad kehad enam ülekoormusele vastu ei pea?

Senist kiirusrekordit jagavad võrdselt kolm Apollo 10 kosmosemissioonil osalenud astronauti – Tom Stafford, John Young ja Eugene Cernan.

1969. aastal, kui astronaudid Kuu ümber tiiru tegid ja tagasi pöördusid, saavutas kapsel, milles nad olid, kiiruseks, mis Maal oleks 39,897 km/h.

"Ma arvan, et sada aastat tagasi võisime vaevalt ette kujutada, et inimene võiks liikuda kosmoses kiirusega peaaegu 40 tuhat kilomeetrit tunnis," ütleb Jim Bray lennunduskontsernist Lockheed Martin.

Bray on USA kosmoseagentuuri NASA arendatava kosmoseaparaadi Orion elamiskõlbliku mooduli projekti direktor.

Arendajate sõnul peaks Orioni kosmoselaev – mitmeotstarbeline ja osaliselt korduvkasutatav – saatma astronaudid madalale Maa orbiidile. Väga võimalik, et selle abiga õnnestub ületada inimesele 46 aastat tagasi püstitatud kiirusrekord.

Uus üliraske rakett, mis on osa Space Launch Systemist, peaks oma esimese mehitatud lennu tegema 2021. aastal. See on möödalend Kuu orbiidil asuvast asteroidist.

Keskmine inimene talub enne minestamist umbes viis Gs jõudu.

Seejärel peaksid järgnema kuudepikkused ekspeditsioonid Marsile. Nüüd on disainerite sõnul tavaline maksimaalne kiirus Orion peaks olema umbes 32 tuhat km/h. Apollo 10 saavutatud kiirust saab aga ületada ka siis, kui Orioni kosmoselaeva põhikonfiguratsioon säilib.

"Orion on loodud selleks, et lennata erinevate sihtmärkideni kogu oma tööea jooksul," ütleb Bray. "See võib olla palju kiirem kui see, mida me praegu plaanime."

Kuid isegi Orion ei esinda inimkiiruse potentsiaali tippu. "Kiirusele, millega saame liikuda, pole põhimõtteliselt muid piiranguid peale valguse kiiruse," ütleb Bray.

Valguse kiirus on üks miljard km/h. Kas on lootust, et suudame ületada lõhe 40 tuhande km/h ja nende väärtuste vahel?

Üllataval kombel ei ole kiirus kui liikumiskiirust ja liikumissuunda näitav vektorsuurus inimesele füüsilises mõttes probleem, kui see on suhteliselt konstantne ja ühes suunas suunatud.

Järelikult saavad inimesed - teoreetiliselt - liikuda ruumis vaid veidi aeglasemalt kui "universumi kiiruspiirang", s.t. valguse kiirus.

Illustratsiooni autoriõigus NASA Pildi pealkiri Kuidas tunneb inimene end valguselähedasel kiirusel lendavas laevas?

Kuid isegi kui ületame kiirete kosmoselaevadega seotud olulised tehnoloogilised tõkked, seisavad meie haprad, enamasti veekogud silmitsi uute suure kiiruse mõjuga seotud ohtudega.

Kui inimesed on võimelised liikuma, võivad tekkida vaid kujuteldavad ohud kiirem kiirus valgus läbi kaasaegse füüsika lünkade ärakasutamise või avastuste kaudu, mis hallitust murravad.

Kuidas taluda ülekoormust

Kui aga kavatseme sõita kiirusega üle 40 tuhande km/h, peame selleni jõudma ja seejärel aeglaselt ja kannatlikult kiirust maha võtma.

Kiire kiirendus ja sama kiire aeglustumine kujutavad inimorganismile surmaohtu. Sellest annab tunnistust autoõnnetuste tagajärjel tekkinud vigastuste raskus, mille puhul kiirus langeb mitmekümnelt kilomeetrilt tunnis nulli.

Mis on selle põhjuseks? Selles Universumi omaduses, mida nimetatakse inertsiks või võimeks füüsiline keha, millel on mass, peab vastu oma puhkeoleku või liikumise muutustele välismõjude puudumisel või kompenseerimisel.

See idee on sõnastatud Newtoni esimeses seaduses, mis ütleb: "Iga keha püsib oma puhkeolekus või ühtlases ja sirgjoonelises liikumises seni, kuni rakendatud jõud seda olekut muutma ei sunni."

Meie, inimesed, suudame ilma tõsiste vigastusteta taluda tohutuid ülekoormusi, kuigi vaid mõne hetke.

"Puhkes viibimine ja ühtlase kiirusega liikumine on inimkeha jaoks normaalne," selgitab Bray. "Pigem peaksime muretsema inimese seisundi pärast kiirenduse hetkel."

Umbes sajand tagasi pani piloodid kiirusega manööverdada suutvate karmide lennukite väljatöötamine teatama kummalistest sümptomitest, mis on põhjustatud kiiruse ja lennusuuna muutustest. Nende sümptomite hulka kuulusid ajutine nägemise kaotus ja raskustunne või kaalutu tunne.

Põhjuseks on g-jõud, mida mõõdetakse G ühikutes, mis on lineaarkiirenduse ja gravitatsioonikiirenduse suhe Maa pinnal külgetõmbe või gravitatsiooni mõjul. Need ühikud peegeldavad gravitatsioonikiirenduse mõju näiteks inimkeha massile.

Ülekoormus 1 G võrdub Maa gravitatsiooniväljas oleva keha massiga, mis tõmbub planeedi keskpunkti kiirusega 9,8 m/sek (merepinnal).

Ülekoormused, mida inimene kogeb vertikaalselt pealaest jalatallani või vastupidi, on tõsi halvad uudised pilootidele ja reisijatele.

Negatiivsete ülekoormuste korral, s.o. aeglustub, veri tormab varvastest pähe, tekib üleküllastumise tunne, nagu kätelseisu tehes.

Illustratsiooni autoriõigus SPL Pildi pealkiri Selleks, et mõista, kui palju Gs-i astronaudid taluvad, treenitakse neid tsentrifuugis

"Punane loor" (tunne, mida inimene kogeb, kui veri tormab pähe) tekib siis, kui verest pundunud poolläbipaistvad alumised silmalaud tõusevad ja katavad silmapupillid.

Ja vastupidi, kiirenduse või positiivsete g-jõudude ajal voolab veri peast jalgadesse, silmades ja ajus hakkab hapnikupuudus olema, kuna veri koguneb alajäsemetesse.

Algul läheb nägemine uduseks, s.t. ilmneb värvinägemise kaotus ja nn hall loor rullub sisse, seejärel täielik nägemiskaotus või "must loor", kuid inimene jääb teadvusele.

Liigne ülekoormus toob kaasa täielik kaotus teadvus. Seda seisundit nimetatakse ülekoormuse sünkoobiks. Paljud piloodid said surma, kuna nende silmadele langes "must loor" ja nad kukkusid alla.

Keskmine inimene talub enne teadvuse kaotamist umbes viis Gs jõudu.

Piloodid, kes kannavad spetsiaalseid anti-g kostüüme ja on treenitud oma torsolihaseid erilisel viisil pingutama ja lõdvestama, et veri peast välja voolaks, suudavad lennukit juhtida umbes üheksa Gs juures.

Orbiidil stabiilse reisikiiruse 26 000 km/h saavutamisel ei koge astronaudid kiirust rohkem kui kommertslendude reisijad

"Lühikest aega Inimkeha suudab vastu pidada palju tugevamatele g-jõududele kui üheksa G-d, ütleb Jeff Swiatek, Tegevdirektor Aerospace Medical Association, mis asub Virginia osariigis Alexandrias. "Kuid väga vähesed inimesed suudavad pikka aega vastu pidada suurele ülekoormusele."

Meie, inimesed, suudame ilma tõsiste vigastusteta taluda tohutuid ülekoormusi, kuigi vaid mõne hetke.

Lühiajalise vastupidavuse rekordi püstitas USA õhujõudude kapten Eli Beeding Jr Hollomani õhuväebaasis New Mexicos. 1958. aastal rakettmootoriga spetsiaalsel kelgul pidurdades, pärast 0,1 sekundiga 55 km/h kiirendamist, tekkis tal ülekoormus 82,3 G.

Selle tulemuse registreeris tema rinnale kinnitatud kiirendusmõõtur. Beedingil tekkis ka "must pilv" silmade kohal, kuid ta pääses selle inimliku vastupidavuse märkimisväärse väljanägemise ajal ainult verevalumitega. Tõsi, pärast võistlust veetis ta kolm päeva haiglas.

Ja nüüd kosmosesse

Astronaudid kogesid olenevalt transpordivahendist ka õhkutõusmisel ja atmosfääri tihedatesse kihtidesse naastes üsna suuri ülekoormusi - kolm kuni viis G.

Neid ülekoormusi talutakse suhteliselt kergesti tänu nutikale ideele kinnitada kosmosereisijad istmetele lamavas asendis näoga lennusuunas.

Kui nad saavutavad orbiidil stabiilse reisikiiruse 26 000 km/h, ei tunne astronaudid enam kiirust kui kommertslendude reisijad.

Kui kosmoseaparaadil Orion pikkadel ekspeditsioonidel ülekoormused probleemiks ei ole, siis väikeste kosmosekivimitega – mikrometeoriitidega – on kõik keerulisem.

Illustratsiooni autoriõigus NASA Pildi pealkiri Mikrometeoriitide eest kaitsmiseks vajab Orion mingit kosmosesoomust

Need riisitera suurused osakesed võivad jõuda muljetavaldava, kuid samas hävitava kiiruseni kuni 300 tuhat km/h. Laeva terviklikkuse ja meeskonna ohutuse tagamiseks on Orion varustatud välimise kaitsekihiga, mille paksus varieerub 18-30 cm.

Lisaks on ette nähtud täiendavad varjestuskilbid, samuti kasutatakse leidlikku varustuse paigutamist laeva sisemusse.

"Et vältida kogu kosmoselaeva jaoks elutähtsate lennusüsteemide kaotamist, peame täpselt arvutama mikrometeoriitide lähenemisnurgad," ütleb Jim Bray.

Võite olla kindlad: mikrometeoriidid ei ole ainsaks takistuseks kosmosemissioonidele, mille käigus hakkavad üha olulisemat rolli mängima inimeste suur lennukiirus vaakumis.

Ekspeditsioonil Marsile tuleb lahendada muid praktilisi probleeme, näiteks meeskonna toiduga varustamine ja suurenenud ohu tõrjumine. vähihaigused mõju tõttu Inimkeha kosmiline kiirgus.

Reisiaja lühendamine vähendab selliste probleemide tõsidust, nii et sõidukiirus muutub üha soovitavamaks.

Järgmise põlvkonna kosmoselennud

See kiirusvajadus seab kosmosereisijate teele uusi takistusi.

NASA uus kosmoselaev, mis ähvardab purustada Apollo 10 kiirusrekordi, tugineb endiselt ajaproovile keemilised süsteemid rakettmootorid, mida on kasutatud alates esimestest kosmoselendudest. Kuid neil süsteemidel on tõsised kiiruspiirangud, kuna kütuseühiku kohta vabaneb väike kogus energiat.

Kiire kosmoselaeva eelistatuim, kuigi tabamatu energiaallikas on antiaine, tavaaine vaste ja antipood.

Seetõttu tunnistavad teadlased, et Marsile ja kaugemale suunduvate inimeste lennukiiruse oluliseks suurendamiseks on vaja täiesti uusi lähenemisviise.

"Süsteemid, mis meil praegu on, on üsna võimelised meid sinna viima," ütleb Bray, "kuid me kõik tahaksime olla tunnistajaks mootorite revolutsioonile."

Eric Davis, Texase osariigis Austinis asuva Täiustatud Uuringute Instituudi vanemteadur ja NASA läbimurdelise tõukejõufüüsika programmi kuueaastane osaleja uuringuprojekt 2002. aastal valminud, tuvastas kolm traditsioonilise füüsika seisukohast kõige lootustandvamat vahendit, mis aitavad inimkonnal saavutada planeetidevaheliseks reisimiseks mõistlikult piisava kiiruse.

Lühidalt, me räägime energia vabanemise nähtustest aine lõhustumisel, termotuumasünteesil ja antiaine annihilatsioonil.

Esimene meetod hõlmab aatomite lõhustumist ja seda kasutatakse kaubanduslikes tuumareaktorites.

Teine, termotuumasüntees, on raskemate aatomite loomine lihtsatest aatomitest – selline reaktsioon annab Päikesele jõu. See on tehnoloogia, mis paelub, kuid mida on raske haarata; see on "alati veel 50 aastat" - ja nii see alati jääb, nagu tööstuse vana moto ütleb.

"Need on väga arenenud tehnoloogiad," ütleb Davis, "kuid need põhinevad traditsioonilisel füüsikal ja on kindlalt juurdunud alates aatomiajastu koidikust." Optimistlike hinnangute kohaselt on aatomi lõhustumise ja termotuumasünteesi kontseptsioonidel põhinevad tõukejõusüsteemid teoreetiliselt võimelised kiirendama laeva 10%-ni valguse kiirusest, s.o. kuni väga arvestatava 100 miljoni km/h.

Illustratsiooni autoriõigus USA õhuvägi Pildi pealkiri Ülehelikiirusel lendamine pole inimestele enam probleem. Teine asi on valguse kiirus või vähemalt sellele lähedane...

Kiire kosmoselaeva eelistatuim, kuigi raskesti saavutatav energiaallikas on antiaine, tavaaine vaste ja antipood.

Kui kahte tüüpi ainet puutuvad kokku, hävitavad nad üksteist, mille tulemusena vabaneb puhas energia.

Tänapäeval on olemas tehnoloogiad, mis võimaldavad toota ja säilitada – seni äärmiselt tähtsusetuid – antiaine koguseid.

Samal ajal antiaine tootmine aastal kasulikud kogused nõuab järgmise põlvkonna uusi erilisi võimeid ja inseneritööstus peab sobiva kosmoselaeva loomiseks võistlema.

Kuid Davis ütleb, et joonistuslaudadel on juba palju häid ideid.

Antiaineenergial töötavad kosmoseaparaadid suudaksid kiirendada kuid või isegi aastaid ja saavutada suurema protsendi valguse kiirusest.

Samas jäävad ülekoormused pardal laevaelanikele vastuvõetavaks.

Samal ajal on sellised fantastilised uued kiirused täis muid ohte inimkehale.

Energia linn

Kiirusel mitusada miljonit kilomeetrit tunnis muutub igasugune tolmukübe kosmoses hajutatud vesinikuaatomitest mikrometeoriitideni paratamatult suure energiatarbega kuuliks, mis suudab läbistada laevakere.

"Kui liigute väga suure kiirusega, tähendab see, et teie poole tulevad osakesed liiguvad sama kiirusega, " ütleb Arthur Edelstein.

Koos oma surnud isa, radioloogiaprofessori William Edelsteiniga Meditsiinikool Johns Hopkinsi ülikoolis töötas ta teadusartikli kallal, mis käsitles kosmiliste vesinikuaatomitega kokkupuute mõju (inimestele ja tehnoloogiale) ülikiire kosmosereisi ajal kosmoses.

Vesinik hakkab lagunema subatomaarseteks osakesteks, mis tungivad laeva sisse ja panevad nii meeskonna kui ka varustuse kiirgusse.

Alcubierre mootor viib teid edasi nagu lainel sõitev surfar Eric Davis, teadusfüüsik

95% valguse kiirusest tähendaks sellise kiirgusega kokkupuude peaaegu kohest surma.

Kosmoselaev kuumeneb sulamistemperatuurini, millele ükski kujuteldav materjal ei suuda vastu panna, ja meeskonnaliikmete kehades olev vesi läheb kohe keema.

"See kõik on äärmiselt ebameeldivad probleemid“ märgib Edelstein sünge huumoriga.

Tema ja ta isa arvutasid umbkaudu välja, et hüpoteetilise magnetilise varjestussüsteemi loomiseks, mis kaitseks laeva ja selles viibijaid surmava vesinikvihma eest, võiks tähelaev liikuda kiirusega, mis ei ületa poolt valguse kiirusest. Siis on pardal olijatel võimalus ellu jääda.

Tõukejõufüüsik ja NASA Breakthrough tõukejõufüüsika programmi endine direktor Mark Millis hoiatab, et see potentsiaalne kiiruspiirang kosmosereisidel jääb kaugeks probleemiks.

"Praeguseks kogutud füüsikaliste teadmiste põhjal võime öelda, et valguse kiirusest üle 10% kiiruse saavutamine on äärmiselt keeruline," ütleb Millis. "Me ei ole veel ohus. Lihtne analoogia: milleks muretseda, et me võime uppuda, kui me pole veel vette sattunud."

Kiirem kui valgus?

Kui eeldame, et oleme nii-öelda ujuma õppinud, kas suudame siis omandada libisemise kosmilises ajas – et seda analoogiat edasi arendada – ja lennata ülivalguse kiirusega?

Hüpotees kaasasündinud võimest ellu jääda üliluminaalses keskkonnas on küll kahtlane, kuid pilkases pimeduses ei puudu teatud pilgud haritud valgustatusest.

Üks selline intrigeeriv reisimisviis põhineb tehnoloogiatel, mis on sarnased Star Treki seeria "lõimeajamis" või "lõimeajamis" kasutatavatele tehnoloogiatele.

Selle tööpõhimõte elektrijaam, tuntud ka kui "Alcubierre'i mootor" * (nimetatud Mehhiko teoreetilise füüsiku Miguel Alcubierre'i järgi), seisneb selles, et see võimaldab laeval enda ees tavalist aegruumi kokku suruda, nagu kirjeldas Albert Einstein, ja laiendada seda enda taga.

Illustratsiooni autoriõigus NASA Pildi pealkiri Praegune kiirusrekord kuulub kolmele Apollo 10 astronaudile – Tom Staffordile, John Youngile ja Eugene Cernanile.

Sisuliselt liigub laev teatud aegruumi mahus, omamoodi “kõverusmullina”, mis liigub valguse kiirusest kiiremini.

Seega jääb laev selles "mullis" normaalses aegruumis liikumatuks, allumata deformatsioonile ja vältides universaalse valguse kiiruse piirangu rikkumisi.

Davis ütleb: "Selle asemel, et hõljuda läbi tavalise aegruumi vee, kannab Alcubierre'i sõit teid nagu surfar, kes sõidab laineharjal surfilaual."

Siin on ka teatud konks. Selle idee elluviimiseks on aegruumi kokkusurumiseks ja laiendamiseks vaja eksootilist ainevormi, millel on negatiivne mass.

"Füüsika ei ütle midagi negatiivse massi vastu," ütleb Davis, "kuid selle kohta pole ühtegi näidet ja me pole seda kunagi looduses näinud."

On veel üks saak. Sydney ülikooli teadlased pakkusid 2012. aastal avaldatud artiklis, et "lõimemull" kogub endasse suure energiaga kosmilisi osakesi, kuna see paratamatult hakkab universumi sisuga suhtlema.

Mõned osakesed tungivad mulli enda sisse ja pumpavad laeva kiirgusega.

Lõksus alavalguse kiirusega?

Kas me oleme oma õrna bioloogia tõttu tõesti määratud jääma alavalguskiirusel kinni?!

See ei puuduta niivõrd inimeste jaoks uue maailma (galaktilise?) kiirusrekordi püstitamist, kuivõrd väljavaadet muuta inimkond tähtedevaheliseks ühiskonnaks.

Poole valguskiiruse juures – ja see on piir, millele meie keha Edelsteini uuringute kohaselt vastu peab – kuluks edasi-tagasi reis lähima täheni üle 16 aasta.

(Aja dilatatsiooniefektid, mille tõttu kosmoselaeva meeskond kogeks oma koordinaatsüsteemis vähem aega kui Maale nende koordinaatsüsteemis jäävatel inimestel, ei omaks poole valguse kiirusel dramaatilisi tagajärgi.)

Mark Millis on lootusrikas. Arvestades, et inimkond on leiutanud G-ülikonnad ja mikrometeoorikaitse, mis võimaldavad inimestel ohutult reisida kosmose suures sinises kauguses ja tähtedest mustjas, on ta kindel, et leiame viise, kuidas tulevikus ellu jääda mis tahes kiiruspiirangutest, milleni jõuame.

"Sama tehnoloogiad, mis aitavad meil saavutada uskumatuid uusi sõidukiirusi," mõtiskleb Millis, "pakkuvad meile uusi, seni tundmatuid võimeid meeskonda kaitsta."

Tõlkija märkused:

*Miguel Alcubierre tuli oma mulli ideega 1994. aastal. Ja 1995. aastal pakkus vene teoreetiline füüsik Sergei Krasnikov välja seadme kontseptsiooni valguse kiirusest kiiremini reisimiseks. Ideed nimetati "Krasnikovi toruks".

See on aegruumi kunstlik kõverus nn ussiaugu põhimõttel. Hüpoteetiliselt liiguks laev sirgjooneliselt Maalt antud täheni läbi kõvera aegruumi, läbides teisi mõõtmeid.

Krasnikovi teooria kohaselt naaseb kosmoserändur teele asudes samal ajal.

Varjud võivad liikuda valgusest kiiremini, kuid ei suuda transportida ainet ega teavet

Kas superluminaalne lend on võimalik?

Selle artikli osad on alapealkirjadega ja igale jaotisele võib viidata eraldi.

Lihtsad näited superluminaalsest reisimisest

1. Tšerenkovi efekt

Kui me räägime liikumisest üliluminaalsel kiirusel, siis peame silmas valguse kiirust vaakumis c(299 792 458 m/s). Seetõttu ei saa Tšerenkovi efekti pidada üliluminaalsel kiirusel liikumise näiteks.

2. Kolmas vaatleja

Kui rakett A lendab minust kiirusega minema 0,6c läände ja rakett B lendab minust kiirusega minema 0,6c ida poole, siis näen, et vahemaa A Ja B suureneb kiirusega 1.2c. Vaadates rakettide lendu A Ja B väljastpoolt näeb kolmas vaatleja, et raketi eemaldamise kogukiirus on suurem kui c .

Kuid suhteline kiirus ei ole võrdne kiiruste summaga. Raketi kiirus A raketi suhtes B on kiirus, millega kaugus raketist suureneb A, mida näeb raketil lendamas vaatleja B. Suhteline kiirus tuleb arvutada kiiruste liitmise relativistliku valemi abil. (Vaata Kuidas erirelatiivsusteoorias kiirusi lisada?) Selles näites on suhteline kiirus ligikaudu võrdne 0,88c. Nii et selles näites ei saanud me superluminaalset kiirust.

3. Valgus ja vari

Mõelge, kui kiiresti võib vari liikuda. Kui lamp on lähedal, liigub teie sõrme vari kaugemal seinal palju kiiremini kui teie sõrm. Kui liigutate sõrme paralleelselt seinaga, on varju kiirus D/d korda kiiremini kui teie sõrme kiirus. Siin d- kaugus lambist sõrmeni ja D- lambist seinani. Kiirus on veelgi suurem, kui sein asub nurga all. Kui sein on väga kaugel, siis jääb varju liikumine sõrme liikumisest maha, kuna valgusel kulub seinani jõudmiseks aega, kuid mööda seina liikuva varju kiirus suureneb veelgi. Varju kiirust valguse kiirus ei piira.

Teine objekt, mis võib liikuda kiiremini kui valgus, on Kuule suunatud laseri valgustäpp. Kaugus Kuust on 385 000 km. Saate ise arvutada kiiruse, millega valgustäpp liigub üle Kuu pinna, kasutades käes oleva laserkursori kerget vibratsiooni. Sulle võib meeldida ka näide, kus laine tabab ranna sirgjoont väikese nurga all. Millise kiirusega võib laine ja kalda ristumispunkt liikuda mööda randa?

Kõik need asjad võivad looduses juhtuda. Näiteks võib pulsari valguskiir liikuda mööda tolmupilve. Võimas plahvatus võib tekitada sfäärilisi valguse või kiirguse laineid. Kui need lained lõikuvad mis tahes pinnaga, tekivad sellele pinnale heledad ringid ja paisuvad valgusest kiiremini. Seda nähtust täheldatakse näiteks siis, kui elektromagnetiline impulss välgusähvatusest läbib atmosfääri ülakihte.

4. Tahke

Kui sul on pikk jäik ritv ja sa tabad ridva ühte otsa, kas siis teine ​​ots kohe ei liigu? Kas see pole mitte üliluminaalse teabe edastamise viis?

See oleks tõsi kui Seal olid täiesti jäigad kehad. Praktikas kandub löök mööda varda edasi helikiirusel, mis sõltub varda materjali elastsusest ja tihedusest. Lisaks piirab relatiivsusteooria heli võimalikke kiirusi materjalis väärtusega c .

Sama põhimõte kehtib ka siis, kui hoiate nööri või varda vertikaalselt, vabastate selle ja see hakkab gravitatsiooni mõjul langema. Ülemine ots, mille lahti lasete, hakkab kohe langema, kuid alumine ots hakkab liikuma alles mõne aja pärast, kuna hoidejõu kadumine kandub materjalis helikiirusel mööda varda edasi.

Relativistliku elastsusteooria sõnastus on üsna keeruline, kuid üldist ideed saab illustreerida Newtoni mehaanika abil. Ideaalselt elastse keha pikisuunalise liikumise võrrandi saab tuletada Hooke'i seadusest. Tähistame varda joontihedust ρ , Youngi elastsusmoodul Y. Pikisuunaline nihe X rahuldab lainevõrrandit

ρ d 2 X/dt 2 – Y d 2 X/dx 2 = 0

Tasapinnaline lainelahendus liigub helikiirusel s, mis määratakse valemist s2 = Y/ρ. Lainevõrrand ei lase keskkonnas esinevatel häiretel liikuda kiirusest kiiremini s. Lisaks annab relatiivsusteooria elastsuse suurusele piiri: Y< ρc 2 . Praktikas ei jõua ükski teadaolev materjal sellele piirile lähedale. Pange tähele ka seda, et isegi kui heli kiirus on lähedal c, siis ei pruugi asi ise liikuda relativistliku kiirusega.

Kuigi looduses pole tahkeid kehasid, on jäikade kehade liikumine, mida saab kasutada valguse kiiruse ületamiseks. See teema on seotud juba kirjeldatud varjude ja esiletõstete jaotisega. (Vt Superluminal Scissors, The Rigid Rotating Disk in Relativity).

5. Faasi kiirus

Laine võrrand
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

on lahendus kujul
u = A cos(ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 = 0

Need on siinuslained, mis levivad kiirusel v
v = b/a = ruut(c 2 + w 2 /a 2)

Kuid see on rohkem kui c. Võib-olla on see tahhüonite võrrand? (vt edasist jaotist). Ei, see on tavaline relativistlik võrrand massiga osakese jaoks.

Paradoksi kõrvaldamiseks peate eristama "faasikiirust" v ph ja "rühma kiirus" v gr ja
v ph · v gr = c 2

Lainelahusel võib olla sageduse dispersioon. Sel juhul liigub lainepakett grupikiirusega, mis on väiksem kui c. Lainepaketti kasutades saab teavet edastada ainult rühmakiirusel. Lainepaketis olevad lained liiguvad faasikiirusega. Faasikiirus on veel üks näide superluminaalsest liikumisest, mida ei saa kasutada sõnumite edastamiseks.

6. Superluminaalsed galaktikad

7. Relativistlik rakett

Las vaatleja Maal näeb kosmoselaeva kiirusega eemalduvat 0,8c Relatiivsusteooria järgi näeb ta, et kell on sees kosmoselaev minna 5/3 korda aeglasemalt. Kui pardakella järgi jagada vahemaa laevani lennuajaga, saame kiiruse 4/3c. Vaatleja järeldab, et laeva loots teeb oma pardakella abil kindlaks ka selle, et ta lendab üliluminaalsel kiirusel. Piloodi seisukohalt töötab tema käekell normaalselt, kuid tähtedevaheline ruum on kahanenud 5/3 korda. Seetõttu lendab ta teadaolevaid vahemaid tähtede vahel kiiremini, kiirusega 4/3c .

Kuid see pole ikkagi superluminaalne lend. Kiirust ei saa arvutada erinevates võrdlussüsteemides määratletud vahemaa ja aja järgi.

8. Gravitatsioonikiirus

Mõned väidavad, et gravitatsiooni kiirus on palju suurem c või isegi lõpmatu. Vaadake, kas gravitatsioon liigub valguse kiirusel? ja mis on gravitatsioonikiirgus? Gravitatsioonihäired ja gravitatsioonilained levivad kiirusega c .

9. EPR paradoks

10. Virtuaalsed footonid

11. Kvanttunneli efekt

Kvantmehaanikas võimaldab tunneliefekt osakesel barjääri ületada, isegi kui tal pole selleks piisavalt energiat. Läbi sellise tõkke on võimalik arvutada tunnelitamise aega. Ja see võib osutuda väiksemaks, kui valguse jaoks on vaja sama vahemaa kiirusel läbimiseks c. Kas seda saab kasutada sõnumite edastamiseks valgusest kiiremini?

Kvantelektrodünaamika ütleb "Ei!" Siiski viidi läbi eksperiment, mis demonstreeris superluminaalset teabe edastamist tunneliefekti abil. Läbi 11,4 cm laiuse tõkke kiirusega 4,7 c Mozarti neljakümnes sümfoonia kanti üle. Selle katse selgitus on väga vastuoluline. Enamik füüsikuid usub, et tunneliefekti ei saa kasutada edastamiseks teavet kiiremini kui valgus. Kui see oleks võimalik, siis miks mitte edastada signaal minevikku, asetades seadmed kiiresti liikuvasse võrdlusraami.

17. Kvantvälja teooria

Kõik vaadeldud füüsikalised nähtused, välja arvatud gravitatsioon, vastavad standardmudelile. Standardmudel on relativistlik kvantväljateooria, mis selgitab elektromagnetilisi ja tuuma vastastikmõjusid, aga ka kõiki teadaolevaid osakesi. Selles teoorias "pendeldab" iga operaatoripaar, mis vastab ruumisarnase sündmuste intervalliga eraldatud füüsilistele jälgitavatele objektidele (st nende operaatorite järjekorda saab muuta). Põhimõtteliselt tähendab see, et standardmudelis ei saa löök liikuda valgusest kiiremini ja seda võib pidada lõpmatu energia argumendi kvantvälja ekvivalendiks.

Siiski pole standardmudeli kvantväljateooria kohta laitmatult rangeid tõendeid. Keegi pole veel isegi tõestanud, et see teooria on sisemiselt järjekindel. Tõenäoliselt see nii ei ole. Igal juhul pole garantiid, et pole veel avastamata osakesi või jõude, mis ei allu superluminaalse liikumise keelule. Samuti puudub selle teooria üldistus, mis hõlmab gravitatsiooni ja üldist relatiivsusteooriat. Paljud kvantgravitatsiooni alal töötavad füüsikud kahtlevad, kas lihtsad ideed põhjuslikkuse ja lokaalsuse kohta üldistavad. Ei ole mingit garantiid, et tulevases terviklikumas teoorias säilitab valguse kiirus ülima kiiruse tähenduse.

18. Vanaisa paradoks

Erirelatiivsusteoorias liigub ühes võrdlusraamistikus valgusest kiiremini liikuv osake teises võrdlusraamistikus ajas tagasi. FTL-reisid või infoedastus võimaldaks reisida või saata sõnum minevikku. Kui selline ajarännak oleks võimalik, võiksite minna ajas tagasi ja muuta ajaloo kulgu, tappes oma vanaisa.

See on väga tõsine argument superluminaalse reisimise võimaluse vastu. Tõsi, säilib peaaegu ebausutav võimalus, et mingi piiratud superluminaalne rännak on võimalik, mis takistab minevikku naasmist. Või ajarännak on võimalik, kuid põhjuslikkust rikutakse mingil järjekindlal viisil. See kõik on väga kaugel, kuid kui me räägime üliluminaalsest reisimisest, on parem olla valmis uuteks ideedeks.

Tõsi on ka vastupidine. Kui saaksime ajas tagasi rännata, suudaksime ületada valguse kiiruse. Võite minna ajas tagasi, lennata kuhugi väikese kiirusega ja jõuda kohale enne, kui tavapärasel viisil saadetud valgus saabub. Selle teema kohta lisateabe saamiseks vaadake ajarännakut.

Avage küsimused kergest kiirema reisimise kohta

Selles viimases osas kirjeldan mõningaid tõsiseid ideid võimaliku valgusest kiirema reisimise kohta. Neid teemasid KKK-sse sageli ei lisata, kuna need tunduvad vähem vastuste ja pigem paljude uute küsimustena. Need on siia lisatud näitamaks, et selles suunas tehakse tõsiseid uuringuid. Teemasse antakse vaid lühike sissejuhatus. Üksikasju leiate Internetist. Nagu kõige muuga Internetis, olge nende suhtes kriitiline.

19. Tahhüonid

Tahhüonid on hüpoteetilised osakesed, mis liiguvad kohapeal kiiremini kui valgus. Selleks peab neil olema kujuteldav mass. Veelgi enam, tahhüoni energia ja impulss on reaalsed suurused. Pole põhjust arvata, et superluminaalseid osakesi ei ole võimalik tuvastada. Varjud ja eredad kohad võivad liikuda valgusest kiiremini ja neid saab tuvastada.

Siiani pole tahhüone leitud ja füüsikud kahtlevad nende olemasolus. On väidetud, et triitiumi beetalagunemisel tekkivate neutriinode massi mõõtmise katsetes olid neutriinodeks tahhüonid. See on kaheldav, kuid pole veel lõplikult ümber lükatud.

Tahhüoniteooriaga on probleeme. Lisaks võimalikule põhjuslikkuse häirimisele muudavad tahhüonid vaakumi ebastabiilseks. Võib-olla on võimalik neist raskustest mööda hiilida, kuid isegi siis ei saa me kasutada tahhüone üliluminaalseks sõnumiedastuseks.

Enamik füüsikuid usub, et tahhüonide ilmumine teoorias on märk selle teooria mõningatest probleemidest. Tahhüonide idee on avalikkuse seas nii populaarne lihtsalt seetõttu, et neid mainitakse sageli ulmekirjanduses. Vaata Tahhüonid.

20. Ussiaugud

Kõige kuulsam ülemaailmse superluminaalse reisimise meetod on ussiaukude kasutamine. Ussiauk on aegruumi lõige ühest universumi punktist teise, mis võimaldab liikuda augu ühest otsast teise tavapärasest teest kiiremini. Ussiauke kirjeldab üldine relatiivsusteooria. Nende loomiseks peate muutma aegruumi topoloogiat. Võib-olla saab see võimalikuks gravitatsiooni kvantteooria raames.

Ussiaugu avatuna hoidmiseks vajate negatiivse energiaga ruumialasid. C.W.Misner ja K.S.Thorne pakkusid välja Casimir-efekti laiaulatusliku kasutamise negatiivse energia tekitamiseks. Visser tegi ettepaneku kasutada selleks kosmilisi stringe. Need on väga spekulatiivsed ideed ja ei pruugi olla võimalikud. Võib-olla ei eksisteeri negatiivse energiaga eksootilise aine nõutavat vormi.