Global Lithuanian Net:    san-taka station:

Marc G. Millis. Naujos galimybės žvaigždėlaivio pavarai  

Interstellar Propulsion Society Newsletter, Vol. I, No. 1, July 1, 1995.

Pateiksime kelis „klasikinius“ straipsnius antigravitacijos pritaikymų srityje.

Taip pat skaitykite: NASA susidomėjimas antigravitacija      
Antigravitacijos paieškos      
Greičiau už šviesą!      
Antigravitacija      
Antigravitacijos paieškų istorija      
JAV antigravitacinė eskadrilė      

Idealia varomosios jėgos sistema tarpžvaigždiniams skrydžiams turėtų būti tokia, kuri leistų pasiekti žvaigždes taip greitai ir patogiai, kaip tai aprašoma mokslinėje fantastikoje. Kol tai taps tikrove, reikia dviejų proveržių moksle: a) rasti priemones, leidžiančias viršyti šviesos greitį; b) rasti priemones, leidžiančias manipuliuoti masės ir erdvėlaikio pora. [ ... ]

Šviesos greičio įveikimas. Paprastai tariant, Visata yra milžiniška. Greičiausias žinomas dalykas yra šviesa, tačiau ir jai reikia metų, kol pasieks artimiausią žvaigždę. NASA „Voyager“ zondas palikdamas Saulės sistemą skrieja maždaug 37 tūkst. mylių per valandą greičiu. Tokiu greičiu jis artimiausią žvaigždę pasiektų tik po 80 tūkst. metų. Jei norime nukeliauti iki kitų žvaigždžių per komfortišką laiko tarpą, turime rasti būdą keliauti greičiau už šviesą.

Valdyti masės ir erdvėlaikio derinį. Šis poreikis ne toks akivaizdus nei šviesos greičio pralaužimas. Problema yra kuras, o tiksliau raketos varomoji jėga. Skirtingai nuo automobilio, kuris turi kelio dangą, nuo kurios gali atsispirti, ar lėktuvo, kuris turi orą, nuo kurio gali atsistumti, raketa neturi nei kelio dangos, nei oro. Raketai tenka neštis visą masę, nuo kurios jai reikia atsistumti. Siekiant apeiti šią problemą, būtina rasti būdą, kaip sąveikauti su pačiu erdvėlaikiu sukeliant varomąsias jėgas nenaudojant kuro. Tai skatina ieškoti būdo paveikti laivo inerciją, jo gravitacinį lauką ar jo sąsają su pačia erdvėlaikio struktūra.

Bet kiek ribotos raketos tarpžvaigždinei kelionei? Nors protinga naudoti raketas iškilimui į Žemės orbitą ar skrydžiui į Mėnulį, jos tampa netinkamos tarpžvaigždinei kelionei. Norint gabenti padorų naudingą krovinį, tarkim, pilną „Shuttle“ važtą (20 tūkst. kg) ir esate pakantus 900 m. kelionei iki artimiausios žvaigždės, kuro tam reiks tiek: jei naudosite “Shuttle” tipo raketą (Isp~ 500s), visoje Visatoje nebus pakankamos masės iki ten nusigauti. Jei bus naudojama branduolinio tipo raketa (Isp~ 5,000s), prireiktų maždaug milijardo supertankerių kuro. Jei bus naudojama termobranduolinio tipo raketa (Isp~ 10,000s), tereiks tik apie tūkstančio supertankerių. Ir jei imtume super-duper joninę ar fotoninę raketą, reikės maždaug 10 geležinkelių sąstatų. Bus dar blogiau, nei norėsime į ten pakliūti greičiau (Remiantis paskaičiavimais iš 1, p. 52).

Yra kitų idėjų, tokių kaip lazerio stumiami šviesolaiviai, kuriems nereikia kuro, tačiau tokie turi apribojimų, kurių didžiausias yra jų priklausomybė nuo lazerio, kuris lieka netoli Žemės. Norint padaryti neplanuotą nukrypimą nuo kurso, jie turi pasiųsti radijo signalą lazeriui, kad paskaičiuotų naują kursą, ir laukti, kol tai įvyks. Tarpžvaigždiniams atstumams tai nepriimtina. Esant, pvz., vienu šviesmečio atstumu nuo Žemės, manevro reiktų laukti dvejus metus.

Ar yra viltis? Mokslas tebesivysto. Be nuolatinių bendrosios reliatyvumo teorijos (BRT) patobulinimų ir kitų bandymų geriau suprasti masę, erdvę bei laiką, yra ir neseniai įvairiuose straipsniuose (nuor. 2-6) paskelbtų teorijų, numatančių naujas perspektyvas. Kiekviena šių teorijų turi tam tikrą ryšį su varomąja jėga ir atveria naujus horizontus proveržio dė jos paieškai. Jas dabar ir aptarsime.

Kreivinanti pavara (warp drive) [žr. Alcubierre pavara; ]. Naudojantis BRT formalizmu, buvo įrodyta, kad galimas didesnis už šviesą greitis (nuor. 7). Visa, ko tam reikia, tai suspausti erdvėlaikį priešais erdvėlaivį ir vėl ją išplėsti už jo. Toji “iškreipta” erdvė ir sritis joje turėtų stumti save “pasirinktu dideliu greičiu” (nuor. 7). Stebėtojams už šio “iškreivinimo” atrodys, kad judama greičiau už šviesą. Stebėtojai to „iškreivinimo“ viduje nejus pagreitėjimo, nes jie zvimbs iškreipta erdve.

Tad kame gudrybė? Pirma, norint išplėsti erdvėlaikį už laivo, prireiks materijos su neigiamu energijos tankiu panašios į neigiamą masę, ir be to daug jos. Fizika nežino, ar gali egzistuoti neigiama masė ar neigiamas energijos tankis. Klasikinė fizika linksta prie „ne“, tuo tarpu kvantinė fizika linkusi sakyti „galbūt“. Antra, reikės tokio pat teigiamo energijos tankio masės, teigiamos masės, kad būtų suspausta erdvė priešais laivą. Trečia, reikės priemonės, leidžiančios prireikus įjungti ir išjungti tą poveikį. Ir galiausiai, tebevyksta diskusijos, ar išvis tas „kreivis“ judės greičiau už šviesą/ kad išspręstų šį klausimą dėl greičio, teorija nurodo „infliacinės visatos“ atvejį. Idėja maždaug tokia: Net jei šviesos greitis yra ribotas erdvėlaikyje, sparta, kuria pats erdvėlaikis gali plėstis ar trauktis yra atviras klausimas. Grįžtant prie ankstyviausių akimirkų po Didžiojo sprogimo, tada erdvėlaikis plėtėsi greičiau už šviesą. Tad jei erdvėlaikis gali plėsti didesniu už šviesą greičiu Didžiojo sprogimo metu, kodėl negalėtų mūsų kreivinančiai pavarai?

Dar prieš paskelbiant šią teoriją, JPL buvo surengtas pasitarimas (workshop) kelionių didesniu už šviesą greičiu galimybių aptarimui (nuor. 8). Sliekangės, tachionai ir alternatyvūs matavimai buvo tik kai kurios iš aptariamų temų. Šio dvi dienas trukusio pasitarimo išvados tokios:

  1. Greitesnės už šviesą kelionės yra anapus mūsų dabartinių galimybių. Ne tik tai, kad fizika pakankamai išsivysčiusi, bet ir tai, kad fizika nėra orientuota į varomosios jėgos vystymą ar link laboratorinio masto eksperimentų.
  2. 2) Priežastingumo pažeidimai (kai poveikis yra prieš priežastį) yra neišvengiami esant didesniam už šviesą greičiui, tačiau nėra aišku, ar patys priežastingumo pažeidimai yra fizikiniu atžvilgiu draudžiami.
  3. 3) Galimi keli eksperimentiniai pasiūlymai, susiję su greitesnėmis už šviesą kelionėmis, tarp jų:
    a) Sliekangių paieška astronominių stebėjimo pagalba ieškant grupės bendrai judančios žvaigždžių grupės ar vizualių nukrypimų, liudijančių esant neigiamos masės skylės įėjimą;
    b) Šviesos greičio matavimas Kazimiro urve (tarp labai artimų laidžių plokščių) ieškant neigiamos energijos įrodymo. Tai susiję su sliekangėmis, tachionais ir neigiamu energijos tankiu.
    c) išspręsti neutrino ramybės masės klausimą nustatant ar nepatvirtintas eksperimentinis menamos masės įrodymas yra pagrįstas;
    d) Ištirti kosminius spindulius virš atmosferos panaudojant išsisklaidžiusius šaltinius ieškant būdingų tachionų apraiškų ir kitų bendrosios el. dalelių fizikos faktų.

Naujas požiūris į inerciją ir gravitaciją. Kaip prieš tai minėta, idealus variklis žvaigždėlėkiui turėtų leisti manipuliuoti masės ir erdvėlaikio sąveika. Viena galimybių yra rasti elektromagnetizmo, reiškinio, kurio srityje mes įgudę, panaudojimo būdus, leidžiančius paveikti inercijos ar gravitacijos jėgas. Žinoma, kad gravitacija ir elektromagnetizmas yra susiję. BRT formaliu požiūriu tas ryšis aprašomas tuo, kaip masė nukreipia šviesą, šviesos spektrą pastumia į raudonąjį kraštą ir sulėtina laiką. Tai ir tai aprašanti BRT yra patvirtinti (nuor. 9-10). Nors gravitacijos poveikiai elektromagnetizmui patvirtinti, atvirkštinis poveikis, kai elektromagnetizmas veikia gravitaciją, dar nežinomas.

Ką tik pasireiškė naujos ryšio tarp gravitacijos ir elektromagnetizmo perspektyvos. Teorija, paskelbta 1994 m. vasarį (nuor. 11), numato, kad tėra ne kas kita, o tik elektromagnetinė iliuzija. Toji teorija remiasi ankstesniu darbu (nuor. 12), kuris laiko, kad gravitacija tėra tik elektromagnetizmo šalutinis efektas. Abu šie darbai remiasi perspektyva, kad visa materija yra sudaryta iš įelektrintų dalelių bei Nulinio taško energijos (Zero Point Energy, ZPE) egzistavimu.

ZPE yra terminas, kuris naudojamas apibrėžti atsitiktines elektromagnetines osciliacijas, liekančias vakuume, pašalinus visas kitas energijas (nuor. 13). Tai gali būti paaiškinta kvantinės teorijos terminais, kurioje energija egzistuoja netgi absoliučiai žemiausioje harmoninių virpesių būsenoje, kuri lygi pusei Planko konstantos dažniui. Susumavus visų galimų dažnių visą energiją, gausime milžinišką energijos tankį, lygų 1036-1070 dž/ m3. Supaprastintai sakant, tuščio vakuumo kubiniame centimetre yra pakankamai energijos užvirinti Žemės vandenynus. Pirmąkart numatyta 1948 m., ZPE buvo stebima daugelyje eksperimentinių stebėjimų. Pavyzdžiais yra Kazimiro efektas (nuor. 14), Van der Waal jėgos (nuor. 15), Lamb-Retherford poslinkis (nuor. 10, p. 427), Planko juodojo kūno spinduliavimo spektro paaiškinimai (nuor. 16), vandenilio atomo būsenos žemutinės būsenos stabilumas radiaciniu būdu nesukrentant (nuor. 17) ir įdubų efektas trukdantis arba paskatinantis ar spontanišką sužadintų atomų emisiją (nuor. 18).

Pagal minėtas inercijos ir gravitacijos teorijas, visa materija yra iš esmės sudaryta iš įelektrintų dalelių, kurios nuolat sąveikauja su tuo ZPE fonu. Šiuo požiūriu inercijos savybė, pasipriešinimas dalelės greičio pasikeitimui, yra apibrėžiama kaip aukšto dažnio elektromagnetinė valktis pasipriešinanti Nulinio taško fliuktuacijoms. Gravitacija, masių trauka, apibrėžiama kaip Van der Waals jėgos tarp virpančių dvipolių, kurie yra įelektrintos dalelės, kurių vibraciją sukėlė ZPE fonas.

Pažymėtina, kad tos teorijos nėra parašytos varomosios jėgos kontekste ir nepateikia tiesioginių įžvalgų, kaip elektromagnetizmas manipuliuoja inercija ar gravitacija. Taipogi tos teorijos tebėra per jaunos, kad būtų patvirtintos ar atmestos. Nepaisant tų neužtikrintumų, būdingų bet kuriai naujai teorijai, tos teorijos suteikia naujas galimybes proveržiui varomosios jėgos fizikoje. Jų naudingumą ir korektiškumą dar reikia nustatyti.

Kitas požiūris į gravitaciją ir erdvėlaikį. Kaip minėta anksčiau, idealus tarpžvaigždinių laivų variklis neturėtų naudoti kuro. Idealia pavara būtų kažkokių priemonių, leidžiančių stumti pačiame erdvėlaikyje, panaudojimas. Vienas pagrindinių prieštaravimų yra judesio kiekio išsaugojimo principas (nuor. 19). Siekiant jį užtikrinti, kažkas privalo veikti kaip atoveikio masė. Raketoms tai yra išmetamas kuras, lėktuvui tai yra oras. Jei imsim judėjimą pačiame erdvėlaikyje, tada reikia pripažinti galimybę, kad erdvėlaikio laukai turi energiją ar judesio kiekį, galinčius veikti kaip atoveikio masė. Nors dabartinė fizika to nenumato, nesenai pasirodžiusi teorija aiškina, kad tai galima. 1994 m. gruotį paskelbtame straipsnyje (nuor. 6) įtraukia teoriją (nuor. 20), metančią iššūkį Einšteino bendrajai reliatyvumo teorijai. Toji teorija yra kiek kontraversiška, nes ji teigia, kad Einšteino lauko lygtis reikia nežymiai pakoreguoti. Ji sako, kad be tos korekcijos Einšteino lygtys gali tik numatyti tik paprastą vieno kūno elgesį (kad egzistuoja tik viena gravitaciją sukelianti masė, kurios poveikis tiriamai dalelei yra aprašytas). Dviejų ar n kūnų sąveikai Einšteino lygtys nėra tikslios. Reikia prie masės tenzorius pridėti naują narį, būtent paties gravitacinio lauko įtempimo energijos tenzorių. Tai numato, kad gravitaciniai laukai savyje turi energiją bei judesio kiekį. Tai gali būti pagrindu atoveikio masei idealiai tarpžvaigždinei pavarai.

Kaip ir minėtų teorijų atveju, nėra aišku, ar ši teorija yra korektiška, tačiau viena aišku, kad ji suteikia dar vieną kelią tyrinėjimams proveržiui varomosios jėgos srityje.

Bet dar yra ir daugiau. Kita galimybė stūmimo erdvėje ištyrimui yra ištirti vakuumo turinį, kuris gali indukuoti atoveikio masę. Be aukščiau minėtų dalykų, paimkime tokius reiškinius: Kosminio spinduliavimo fonas (nuor. 21), Virtualioji pora (nuor. 22) ir Tamsioji materija (nuor. 23). Ar kuris nors jų gali užtikrinti atoveikio masę ar būti atoveikio masės įrodymu, nėra aišku.

Be šių neseniai pasirodžiusių dalykų, yra proginių Oro pajėgų ir kitų organizacijų ataskaitų, nagrinėjančių mokslo pasiekimus, kurios gali būti naudingos varomosios jėgos technologijai (nuor. 24-29). Tos studijos įtraukia daugelio populiarių idėjų (kaip šviesos burės, branduolinės raketos ir antimaterija varomos raketos) technologinės būklės įvertinimus, o taip pat pamini labiau spekuliatyvių darbų paminėjimus. Daugelį šių, nuo alternatyvių gravitacijos ir elektromagnetizmo teorijų iki nepatvirtintų anomalių efektų, yra santykinai nesudėtinga patikrinti. Vos keletą tų galimybių reiktų rimčiau patyrinėti.

Kaip gali matyti, fizikoje yra daugybė tabaluojančių nutrūkusių galų, kurie gali pasirodyti esą vaisingais keliais proveržiui, užtikrinančiam praktiškai įmanomas tarpžvaigždines keliones. Paknebenkite savo pasirinktą idėją ir praneškite mums, ką atradote.

Atsiliepimus ir pastabas galite palikti pagrindinio san-taka station puslapio gale.

Nuorodos:

  1. Mallove, E.F., and Matloff, G.L., The Starflight Handbook, Wiley Science Editions, John Wiley and Sons, Inc., New York (1989).
  2. Gonick, L., "Science Classics (Warp-and-woof drive)", In Discover, p. 44-54, (DEC 1994).
  3. Szpir, M, "Spacetime Hypersurfing?", In American Scientist, Vol. 82, p. 422-423, (September-October 1994)
  4. Clarke, A. C., "Space Drive: A Fantasy That Could Become Reality", In Ad Astra, p. 38, (Nov-Dec 1994)
  5. Matthews, R., "Inertia: Does Empty Space Put Up the Resistance?", In Science, Vol. 263, p. 612-613, (4 Feb 1994).
  6. Peterson, I., "A New Gravity?, Challenging Einstein's General Theory of Relativity", In Science News, Vol. 146, p. 376-378, (Dec 3, 1994).
  7. Alcubierre, M., "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity", In Classical and Quantum Gravity, Vol 11, p. L73- L77, (1994).
  8. Bennett, G., "Warp Speed, Fact or Fiction?", In Final Frontier, p. 35-39, (September-October 1994).
  9. Pool,R., "Closing in On Einstein's Special Theory of Relativity", In Science, Vol. 250, p. 1207-1208, (Nov. 9, 1990).
  10. Misner,C.W., Thorne,K.S., and Wheeler,J.A., Gravitation, W.H.Freeman and Co., New York (1973).
  11. Haisch, B., Rueda, A., and Puthoff, H.E., "Inertia as a Zero-Point Field Lorentz Force", In Physical Review A, Vol. 49, No. 2, p. 678- 694, (FEB 1994)
  12. Puthoff,H.E., "Gravity as a zero-point-fluctuation force", In Physical Review A, Vol. 39, N. 5, (A89-33278), p. 2333-2342, (Mar 1, 1989).
  13. Boyer,T.H., "The Classical Vacuum", In Scientific American, p. 70-78, (Aug 1985).
  14. Sparnaay, M. J., Measurements of Attractive Forces between Flat Plates, In Physica, Vol. 24, p. 751-764, (1958).
  15. Casimir,H.B.G., and Polder, D., "The Influence of Retardation on the London-van der Waals Forces", In Physical Review, Vol.73, N.4, p.360-372, (February 15, 1948).
  16. Boyer,T.M., "Random Electrodynamics: The Theory of Classical Electromagnetic Zero-Point Radiation" In Physical Review D, Vol.11, N.4, p.790-808, (Feb 15, 1975).
  17. Puthoff,H.E., "Ground State of Hydrogen as a Zero-Point-Fluctuation- Determined State", In Physical Review D, Vol.35, No.10, p.3266-3269, (15 May 1987).
  18. Haroche,S. and Kleppner,D., "Cavity Quantum Electrodynamics" In Physics Today, p.24-30, (January, 1989).
  19. Millis, M. G., "Exploring the Notion of Space Coupling Propulsion", In Vision 21: Space Travel for the Next Millennium, Symposium Proceedings, Apr 1990, NASA-CP-10059, p. 307-316, (1990).
  20. Yilmaz, H., "Toward a Field Theory of Gravitation", In Il Nuovo Cimento, Vol. 107B, no. 8, p. 941-960, (Aug 1992).
  21. Muller, R. A., "The Cosmic Background Radiation and the new Aether Drift", In Scientific American, Vol. 238, N. 5, p. 64-74, (May 1978).
  22. Kaufmann, W. J. III, Black Holes and Warped Spacetime, pp 206-208, W. H. Freeman and Co., San Francisco, (1979).
  23. Krauss, L. M., "Dark Matter in the Universe", In Scientific American, p. 58-68, (Dec 1986).
  24. Mead, F. B. ,Jr., et al, Advanced Propulsion Concepts - Project Outgrowth, AFRPL-TR-72-31, (JUN 1972).
  25. Forward, R. L., "Feasibility of Interstellar Travel: A Review", In Acta Astronautica, Vol. 14, p 243-252, (1986)
  26. Mead, F. B. ,Jr., "Exotic Concepts for Future Propulsion and Space Travel", In Advanced Propulsion Concepts, 1989 JPM Specialist Session, (JANNAF) Chemical Propulsion Information Agency, CPIA Publication 528, p.93-99, (May 24, 1989).
  27. Cravens,D.L., Electric Propulsion Study, AL-TR-89-040, Final Report on Contract FO4611-88-C-0014, Air Force Astronautics Lab (AFSC), (Aug 1990).
  28. Evans, R.A., British Aerospace Ltd. Co (BAe) University Round Table on Gravitational Research, Report on Meeting held at the NOVOTEL Conf. Ctr., Preston , on March 26-27, 1990, FBS 007, (Nov 1990).
  29. Forward, R. L., 21st Century Space Propulsion Study, AL-TR-90-030, Final Report on Contract FO4611-87-C- 0029, Air Force Astronautics Lab (AFSC), (Oct 1990). --AND-- Forward,R.L., 21st Century Space Propulsion Study (Addendum), PL-TR-91-3022, Final (Addendum), OLAC Phillips Lab, formally known as Air Force Astronautics Lab (AFSC), (June 1991).

Papildomai skaitykite:
Antigravitacija
Visatos modeliai
Greičiau už šviesą!
Visatos mechanika
Antigravitacijos paieškos
Trumpa laiko istorija
JAV antigravitacinė eskadrilė
Tolimojo poveikio reiškinys
Antigravitacijos paieškų istorija
NASA susidomėjimas antigravitacija
Visata: nuo čia link begalybės
Ar visad tai tik paramokslinės idėjos?
Tarpžvaigždinio skrydžio ir kontakto įvertinimas
Išilginės bangos ir kelionės laike
Tamsioji materija ir tamsioji energija
Savaime besiorganizuojantis kvantinis pasaulis
NASA liečiasi su privačiu verslu
Neapibrėžtumas, tikimybė ir prognozė
Kokoni, Morisonas. Tarpžvaigždinio ryšio paieškos
Nepaprastai suderinta Visatos sandara
Higso bosonas: labai prasta balerina
Laiko ir erdvės atskyrimas
Nepaprasti Visatos skaičiai
Stabilios būsenos teorija
Hadronų koliderio kūrėjas
Juodųjų skylių portretas
Privačiai – į kosmosą
Saga apie neutronus
Papildomas matavimas
Lygiagrečios visatos
Alcubierre pavara
Laiko ratas

NSO apsireiškimai ir neįprasti fenomenai Lietuvos danguje ir po juo

Maloniai pasitiksime žinias apie bet kokius Jūsų pastebėtus sunkiai paaiškinamus reiškinius. Juos prašome siųsti el.paštu: san-taka@lithuanian.net arba pateikti šiame puslapyje.

san-taka station

UFO sightings and other phenomenas in/under Lithuanian sky. Please inform us about everything you noticed and find unexplainable in the night sky or even during your night dreams, or in the other fields of life.

Review of our site in English

NSO.LT skiltis
Vartiklis