Kas Star Wreki "lõime ajamine" on võimalik?

Üks võtmeplaaniseadmeid peaaegu igas "Star Trek"episood ja film on tähelaevade võime liikuda kiirusel ja kaugemal. See juhtub tänu jõuseadmele, mida nimetatakse lõime ajam. See kõlab "ulmeliselt" ja on - lõime ajamit tegelikult ei eksisteeri. Teoreetiliselt võiks selle käitursüsteemi mõne versiooni siiski ideest luua - selleks oleks piisavalt aega, raha ja materjale.

Võib-olla näib lõime ajamine olevat võimalik just seetõttu, et seda pole veel ümber lükatud. Seega võib FTL-iga (kiiremini kui valgus) reisida, kuid mitte kunagi nii kiiresti.

Teaduskirjanduses on lõime ajam see, mis võimaldab laevadel valguse kiirusest kiiremini liikudes kosmosest üle pääseda. See on oluline detail, kuna kiiruse kiirus on kosmilise kiiruse piirang - universumi ülim liiklusseadus ja tõke.

Niipalju kui me teame, ei saa miski liikuda kiiremini kui valgus. Einsteini sõnul relatiivsusteooriad, objekti kiirendamiseks massiga kuni valguse kiirus. (Põhjus, miks see asjaolu valgust ennast ei mõjuta, on see, et footonitel - valguse osakestel - puudub mass.) Selle tulemusel näib, et kosmoselaevaga, mis sõidab valguse kiirusel (või üle selle), on lihtsalt võimatu.

Siiski on kaks lünka. Üks on see, et tundub, et tulede kiirusele võimalikult lähedale sõitmist ei keelata. Teine on see, et kui me räägime valguse kiiruse saavutamise võimatusest, siis tavaliselt räägime objektide tõukejõust. Kuid lõimeülekande kontseptsioon ei põhine tingimata ainult laevadel või objektidel, mis ise lendavad valguse kiirusel, nagu allpool täpsemalt selgitatakse.

Ussiaugud on sageli osa vestlusest, mis ümbritsevad kosmosereise kogu universumis. Reisida siiski läbi ussiaugud eristuks selgelt lõime ajami kasutamisest. Kui lõime ajamine hõlmab teatud kiirusega liikumist, siis ussiaugud on teoreetilised struktuurid, mis võimaldavad kosmoselaevadel liikuda ühest punktist teise hüperruumi läbi tunneldades. Tegelikult laseksid nad laevadel otsetee teha, kuna nad jäävad tehniliselt normaalse ruumi-ajaga seotuks.

Selle positiivne kõrvalprodukt on see, et tähelaev võib vältida selliseid soovimatuid tagajärgi nagu aja laienemine ja reaktsioonid inimkeha massilise kiirendusele.

Meie praegune arusaam füüsikast ja sellest, kuidas valguse liikumine välistab objektide jõudmise kiirusele, mis on suurem kui kiiruse kiirus, kuid see ei välista võimalust ruum ise sellel kiirusel või sellest üle sõites. Tegelikult väidavad mõned probleemi uurinud inimesed, et varases universumis laienes kosmose aeg superluminaalsel kiirusel, kui ainult väga lühikese intervalli jooksul.

Kui need hüpoteesid tõesteks osutuvad, võiks lõime ajam seda lünka ära kasutada, jättes järele teema objektide tõukejõud ja selle asemel teadlastele ülesandeks anda küsimus, kuidas genereerida liikumiseks vajalikku tohutut energiat ruumi-aeg.

Kui teadlased kasutavad seda lähenemisviisi, saab lõime ajamit sel viisil mõelda: lõime ajam on see, mis loob tohutult energiat mis tõmbab aegruumi tähelaeva ees, laiendades samal ajal ruumi-aega võrdselt, luues lõpuks lõime mull. See põhjustaks mullist ruumi-aja järkjärgulise suurenemise - laev püsib liikumatult oma piirkonnas, kui lõime liigub ülemisse suunda kulgedes uude sihtkohta.

20. sajandi lõpus tõestas Mehhiko teadlane Miguel Alcubierre, et lõime ajamine oli tegelikult kooskõlas universumit reguleerivate seadustega. Ajendiks tema vaimustus Gene Roddenberry revolutsioonilisest proovijuhist, Alcubierre'i tähelaevast disain - tuntud kui Alcubierre'i ajam - sõidab ruumi-aja "lainel", samamoodi nagu surfar sõidab mööda lainet ookean.

Hoolimata Alcubierre'i tõenditest ja asjaolust, et meie praeguses arusaamas teoreetilisest pole midagi füüsika, mis keelab lõimeülekande arendamise, on idee tervikuna endiselt alles spekulatsioon. Meie praegune tehnoloogia pole veel päris olemas ja ehkki inimesed töötavad selle kosmosereisimise tohutu funktsiooni saavutamise võimaluste kallal, on veel palju lahendamist vajavaid probleeme.

Lõimemulli loomine ja liikumine tingib selle ees oleva ruumi hävimise, samas kui tagaosa peab kiiresti kasvama. Seda hävitatud ruumi nimetatakse negatiivseks massiks või negatiivseks energiaks, väga teoreetiliseks mateeria tüübiks, mida pole veel "leitud".

Sellega öeldes on kolm teooriat viinud meid lähemale negatiivse massi reaalsusele. Näiteks näeb Casimiri efekt ette seadistuse, kus kaks paralleelset peeglit asetatakse vaakumis. Kui neid liigutatakse üksteisele äärmiselt lähedale, näib, et nendevaheline energia on madalam kui nende ümber olev energia, luues seega negatiivset energiat, isegi siis, kui seda on tehtud vaid väikestes kogustes.

2016. aastal tõestasid LIGO (Laserinterferomeetri gravitatsioonilainete vaatluskeskuse) teadlased, et aeg-aeg võib tohutute gravitatsiooniväljade juuresolekul "väänduda" ja painduda.

Ja alates 2018. aastast kasutasid Rochesteri ülikooli teadlased lasereid, et näidata veel ühte võimalust negatiivse massi loomiseks.

Ehkki need avastused on inimkonnale lähemal toimivale lõimeajamisele, on need minimaalsed negatiivse massi kogused kaugeleulatuvad negatiivse energiatiheduse suurusjärk, mida oleks vaja 200-kordse FTL-i läbimiseks (kiirus, mis on vajalik mõistliku koguse lähima täheni jõudmiseks aeg).

Nii Alcubierre'i 1994. aasta kui ka teiste disainilahenduste puhul tundus, et ainulaadne energiakogus vajalik aegruumi laienemine ja kokkutõmbumine ületaks 10 miljardi aasta jooksul päikese kiirgust eluaeg. Edasised uuringud suutsid siiski vähendada vajaliku negatiivse energia kogust gaasihiiglaste planeedile, mis on küll parandamine, kuid mille lahendamine on endiselt väljakutse.

Üks selle takistuse lahendamise teooria on eraldada sellest loodud tohutu energiakogus mateeria-antimaterjal hävitamine - samade osakeste plahvatused vastandlike laengutega - ja kasutada seda laeva "lõimetuumas".

Isegi kui teadlastel õnnestub ruumi kosmoseaega antud kosmoselaeva ümber painutada, tekitaks see kosmosereisimisega seotud küsimusi ainult rohkem.

Teadlased teoreetiliselt väidavad, et koos tähtedevahelise liikumisega kogub lõimemull potentsiaalselt palju osakesi, mis võib kohalejõudmisel põhjustada suuri plahvatusi. Muud sellega seotud probleemid on küsimus, kuidas navigeerida kogu lõime mullis, ja küsimus, kuidas rändurid Maaga suhelda saaksid.

Tehniliselt oleme lõimedest ja tähtedevahelisest liikumisest veel kaugel, kuid tehnoloogia arenguga ja innovatsiooni poole liikudes on vastused lähemal kui kunagi varem. Inimesed, nagu Elon Musk ja Jeff Bezos, kes soovivad muuta meid kosmosest kaugeks tsivilisatsiooniks, on stiimulid, mis on vajalikud lõime ajami koodi lõhendamiseks. Esmakordselt aastakümnete jooksul on kosmoselendude osas tekkinud rock and roll-like põnevust ja selline entusiasm on veel üks hädavajalik teos universumi uurimisel.