Zu den Sternen zu fliegen ist ein langjähriger Traum der Menschheit. Die Entfernungen zu ihnen sind jedoch so groß, und die Geschwindigkeit aller uns bekannten technischen Mittel ist so gering, dass es den Anschein hat, als würde der Traum für immer eine künstlerische Fantasie bleiben. Dennoch haben Physiker eine Idee, wie sie die Naturgesetze täuschen und in den interstellaren Raum ausbrechen können.
BEGRENZTE GESCHWINDIGKEIT
Bis zum Beginn des 17. Jahrhunderts glaubte man, dass sich das Licht sofort ausbreitet. Entgegen dieser Meinung glaubte der große Galileo Galilei, dass er eine bestimmte Geschwindigkeit hatte, und erfand sogar ein Experiment mit einer Laterne, um es zu messen, aber es gelang ihm nicht. Infolgedessen wurde es zuerst vom dänischen Astronomen Olaf Roemer gemessen, der 1676 die Finsternisse von Io, dem Mond des Jupiter, beobachtete und feststellte, dass die Zeit zwischen den Finsternissen kürzer wird, wenn die Entfernung von diesem riesigen Planeten zur Erde abnimmt, und länger, wenn sie zunimmt. Er erkannte, dass der Unterschied auf die Lichtgeschwindigkeit zurückzuführen ist, die eine größere Strecke "zurücklegt", wenn Jupiter zurücktritt, und konnte sie leicht berechnen. Roemer hat sich natürlich geirrt, den genauen Wert zu bestimmen, aber er hat die Reihenfolge korrekt festgelegt - 214.000 km / s.
Spätere Physiker führten viele andere Messungen durch und stellten zu Beginn des 20. Jahrhunderts fest: Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt 299.910 km / s - dies lag bereits nahe am modernen Wert. Aber niemand konnte sich vorstellen, dass es das Ultimative für unser Universum ist.
1905 akzeptierte Albert Einstein als Postulat für seine spezielle Relativitätstheorie (SRT) nicht nur die Aussage, dass die Lichtgeschwindigkeit das maximal mögliche ist, sondern auch, dass sie unveränderlich ist, dh nicht von der Bewegung der Lichtquelle oder vom Bezugsrahmen abhängt Beobachter. Daraus folgten ungewöhnliche Konsequenzen. Beispielsweise stellte sich heraus, dass die Zeit umso langsamer fließt und die Masse umso bedeutender wird, je näher die Geschwindigkeit eines Objekts an der Lichtgeschwindigkeit liegt. Das heißt, kein materieller Körper kann auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, sonst wird seine Masse unendlich.
PARADOX DER TELEPORTATION
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Die Lichtgeschwindigkeit ist also begrenzt, und selbst das Licht erreicht in nur 4,2 Jahren den nächsten Stern Proxima Centauri. Wenn wir moderne Raketentechnologien einsetzen, deren Rekord die Geschwindigkeit von 20 km / s bleibt, wird es mehr als 70.000 Jahre dauern, bis wir dort ankommen! Es ist klar, dass es in einem solchen Zeitrahmen nicht notwendig ist, ernsthaft über Expeditionen zu den nächsten Sternen zu sprechen.
Die suchenden Köpfe versuchten jedoch fast sofort, einen Weg zu finden, um Geschwindigkeitsbegrenzungen zu überwinden. Eine dieser Möglichkeiten könnte die Teleportation sein.
Interessanterweise wurde die Idee erfunden, Objekte mit ihrer anschließenden Wiederherstellung in Atome zu zerlegen, noch bevor die Diskussion über die technische Realität der Teleportation im Prinzip entstand. Wir finden es in der Geschichte des Amerikaners Edward Mitchell "Der Mann ohne Körper", die bereits 1877 veröffentlicht wurde. Dann glaubte man, dass die Wissenschaft die Struktur von Molekülen und Atomen gelernt hat, und so glaubte der Autor, dass es einfach sein würde, ein in elementare "Steine" zerlegtes Objekt nachzubilden. Im zwanzigsten Jahrhundert stellte sich heraus, dass die Idee von Science-Fiction-Autoren gefragt war, und heute ist es schwierig, sich eine Arbeit über interstellare Flüge vorzustellen, bei der es keine Teleportation geben würde.
Was die Wissenschaft betrifft, so dachten Philosophen vor den Physikern über die wahrscheinlichen Folgen der Teleportation nach. Angenommen, ein Teleport zerlegt eine Person in Atome, dann werden Informationen über sie zum Mars übertragen, und dort sammelt ein anderer Teleport eine Person aus lokalen Materialien. Kann eine Person auf dem Mars als dieselbe Person betrachtet werden, die den Teleport auf der Erde betreten hat? Es stellte sich heraus, dass es keine ausreichenden Kriterien gibt, um eine Person zu identifizieren. Das heißt, bis wir feststellen, auf welcher materiellen Basis die „Seele“steht, ist es verfrüht, über die Anwendbarkeit des Teleports zu sprechen.
Aber wenn Sie es verwenden, um Artikel zu senden? Und hier ist nicht alles einfach! Das von Werner Heisenberg entdeckte Unsicherheitsprinzip verbietet die genaue Messung aller Eigenschaften eines Teilchens: Für die numerische Fixierung einer Eigenschaft muss man eine andere „opfern“, damit wir ein Objekt auf elementarer Ebene niemals vollständig beschreiben können.
Dann dachten Wissenschaftler über die Möglichkeit nach, die Merkmale der Quantenmechanik für die Teleportation zu nutzen. Wie Sie wissen, gibt es eine Quantenverschränkung - ein Phänomen, bei dem die Quantenzustände von Objekten voneinander abhängig sind, selbst wenn die Objekte selbst im Raum durch eine große Entfernung voneinander getrennt sind. Natürlich kann man mit Hilfe der Quantenverschränkung keine Materie oder Energie übertragen, aber es ist möglich, Informationen mit einer Geschwindigkeit zu übertragen … viel höher als Licht! In der Praxis sieht es so aus. Sie haben ein Objekt, das mit einem Objekt verwickelt ist, das zum Mars gesendet wird. Sie ändern den Quantenzustand Ihres Objekts. Danach ändert sich der Zustand des Objekts auf dem Mars sofort entsprechend.
Seit 1997 werden Experimente zur Quantenteleportation durchgeführt, und heute wurde sogar eine Art Rekord für die Übersetzung der Zustände von Photonen auf 143 km aufgestellt. Die Erfolge der Physiker sind beeindruckend, aber die Natur ist ihrem Druck noch nicht erlegen: Um die Bedeutung der auf diese Weise empfangenen Nachricht zu entschlüsseln, werden zusätzliche Informationen benötigt, die über einen herkömmlichen Funkkanal übertragen werden.
BUBBLE ALCUBIERRE
Eine weitere Idee, wie man die Naturgesetze täuscht, erfand der sowjetische Physiker Sergei Snegov in der fantastischen Trilogie People are Gods, die in der zweiten Hälfte der 1960er Jahre veröffentlicht wurde. Die von ihm beschriebenen "Tanev-Motoren" konnten den Raum aktiv beeinflussen und Vakuum in Materie umwandeln, wodurch die Charaktere eine willkürlich hohe Geschwindigkeit entwickeln konnten.
Ähnliches wurde viele Jahre später vom theoretischen Physiker Miguel Alcubierre vorgeschlagen. In seiner 1994 erschienenen Arbeit „Warp Drive: Ultraschnelles Reisen in der Allgemeinen Relativitätstheorie“beschrieb er eine Methode zum Verziehen des Raums, die es theoretisch ermöglicht, schneller als Licht zu beschleunigen. Der hypothetische Motor bildet eine Art "Blase" ("Warp-Kugel"), hinter der sich der gewöhnliche Raum ausdehnt und vor ihm zusammenzieht. Tatsächlich wird im lokalen Band das Modell der frühen Jugend des Universums neu erstellt, als sich das Raumgefüge ausdehnte. Es braucht jedoch exotische negative Energie, um ein Raumschiff in einer Blase zu platzieren. Es kann wiederum durch den Casimir-Effekt erzeugt werden, der virtuelle Partikel erzeugt.
Natürlich gibt es auch Probleme. Die Physiker haben berechnet, dass zur Erzeugung einer "Blase" von ausreichender Größe gewöhnliche Energie erforderlich ist, deren Leistung mit der vergleichbar ist, die durch Umwandlung der gesamten Jupitermasse in Energie erhalten würde. Trotzdem wurde bei der NASA-Weltraumbehörde eine Gruppe gebildet, die von dem Physiker Harold White geleitet wurde, der seit 2011 hart daran arbeitet, die Idee eines Warp-Laufwerks zu verbessern, und es geschafft hat, eine "Blase" in eine "Scheibe" zu konfigurieren, wodurch die erforderlichen Energiekosten auf akzeptabel reduziert wurden Mengen. Darüber hinaus wird angekündigt, dass seine Gruppe in absehbarer Zukunft einen Prototyp eines Warp-Laufwerks auf den Markt bringen wird, bei dem leistungsstarke Laser zur Bildung einer "Scheibe" verwendet werden.
Es ist bemerkenswert, dass der Künstler-Designer Mark Redmaker parallel zu den Physikern an dem Konzept eines überluminalen Raumschiffs arbeitet, das als IXS Enterprise bezeichnet wird. Seine Zeichnungen und Gemälde helfen dabei, die Tiefe der technischen Probleme besser zu verstehen, die von Ingenieuren gelöst werden müssen, wenn der Warp-Antrieb gebaut wird. Berechnungen zufolge wird das Raumschiff in nur zwei Wochen die Entfernung zu Proxima Centauri zurücklegen können.
Es gibt zwar keine feste Gewissheit, dass die Harold White-Gruppe erfolgreich sein wird, aber wir können mit Sicherheit sagen: Wissenschaftler werden ihre Versuche, die bestehenden Gesetze der Physik zu täuschen und einen Weg zu den Sternen zu finden, nicht aufgeben.
Anton Pervushin
