Hvis du allerede er fan af stjernekrig, ved du, at historierne finder sted i en galakse langt, langt væk, så fysikkens love bør stadig gælde. På den anden side er dette naturligvis fiktion; er der nogen mening i at anvende disse love? Min bog gør sagen, der er både sjov og værd at gøre det for en række Stjernekrigsteknologier, herunder den vigtigste: hyperspace.i 1905 formaliserede Einstein sin teori om særlig relativitet. Ifølge denne teori er lysets hastighed ikke kun en konstant, men også den universelle hastighedsgrænse. Teorier, der foreslår, hvordan man kunne rejse hurtigere end lysets hastighed, er blevet fremsat, lige fra ormehuller til tesseracts til tidsrejser. Nogle af disse teorier drager fordel af yderligere dimensioner, som vi ikke kan se. Men hvor realistiske er disse forslag? Er der mere end tre dimensioner? Er det muligt at rejse hurtigere end lys? Hvad er et ormehul, og hvordan ville det give os mulighed for at rejse store afstande på kort tid?
baggrundshistorie
i stjernekrig er hyperspace ekstradimensionelt rum, gennem hvilket skibe kan rejse for at bevæge sig hurtigere over galaksen, end det ville være tilladt ved at rejse gennem det virkelige rum. For at gøre dette skal et skib være udstyret med en hyperdrive. Men at gå til hyperspace er ikke uden dets farer. “At rejse gennem hyperspace er ikke som at støve afgrøder,” som Han Solo forklarer. “Uden præcise beregninger kunne vi flyve lige igennem en stjerne eller hoppe for tæt på en supernova.”Med så alvorlige risici er det vigtigt at stole på hyperdrive-computere.
fysikken i stjernekrig
Hyperspace er i teorien et sæt ekstra dimensioner ud over de tre, som vi oplever dagligt. Disse ekstra dimensioner er i stand til at forbinde fjerne punkter i det virkelige rum. Dette giver mulighed for hurtigere end lyshastigheder (på en måde). For eksempel overveje flyvningen fra Tatooine til Alderaan. Hvis han tændte en laser, der pegede direkte på Alderaan (og vi antager, at der ikke er nogen forhindringer, og strålen vil forblive nøjagtigt rettet nok til at kunne påvises ved Alderaan) i samme øjeblik Millennium Falcon sprang ind i hyperspace, Millennium Falcon ville ankomme, før laserstrålen nåede Alderaan. Det ser ud som om Millennium Falcon rejste “hurtigere end lys.”
der er problemer med denne teoretiske forklaring. Den ene er ideen om, at årsag og virkning er afhængige af, at ting sker i en bestemt rækkefølge. Mere enkelt, for at en begivenhed kan forårsage en anden begivenhed, skal den første begivenhed ske før den anden. Det virker let nok og ikke relateret til hyperspace, men begrebet samtidighed kaster en skruenøgle i alt.
overvej følgende: du sidder på en stol ved siden af et højhastighedstog, og du beslutter at starte to fyrværkeri på samme tid, en på hver side. Fra dit perspektiv starter de på nøjagtigt samme øjeblik. Hvis din ven skulle køre på et tog, der rejste tæt på lysets hastighed, da fyrværkeriet blev lanceret, ville den ven se fyrværkeriet lancere på forskellige tidspunkter. En begivenhed, der er samtidig for dig, ville ikke være samtidig for din ven. På samme måde kan du starte fyrværkeriet på forskellige tidspunkter, således at de i din vens referenceramme starter samtidigt.
fangsten er, hvis din vens tog skulle rejse hurtigere end lysets hastighed, den rækkefølge, hvor fyrværkeriet lanceres, vises anderledes end dig (som en stationær observatør) versus din ven (som en observatør, der rejser hurtigere end lys).
du tror måske, fyrværkeri er et dumt eksempel. Hvem bekymrer sig, hvis du er uenig i rækkefølgen, hvor fyrværkeriet blev lanceret? Dette tankeeksperiment viser os imidlertid sammenhængen mellem hastighed og rækkefølgen af begivenheder. Fysikkens love er ligeglade med, hvad disse begivenheder er. Forestil dig at skyde en blaster (begivenhed 1) og bolten rammer målet (begivenhed 2). Eller læse en bog (begivenhed 1) og fortælle en ven om, hvad du læser (begivenhed 2). Som du kan se, ville rækkefølgen, hvor disse begivenheder sker, være meningsløs, når de vendes. Teknisk set ville det være muligt for Millennium Falcon at flyve hurtigere end lys forbi Alderaan, da det eksploderer og ankommer til Death Star i tide for at stoppe våbenet fra at skyde i første omgang.
der er måder, hvorpå rejser gennem hyperspace ikke ville kræve en krænkelse af relativitet. Ideen om, at to punkter i det virkelige rum er forbundet med en “tunnel”, der drager fordel af yderligere dimensioner, er ikke uhørt i fysikteorier. Disse forbindelser mellem punkter i rumtiden kaldes ormhuller. Sådan fungerer et ormhul: Hold et stykke papir foran dig og fold det i to. Tag nu en blyant (eller anden skarp genstand) og stik et hul gennem det foldede papir. Forestil dig nu, at en myr ønsker at gå fra den ene side af papiret til den anden. Hvis det går langs papirets overflade, skal det gå helt op og rundt om folden. På den anden side, hvis myren går gennem hullet, kan den komme fra den ene side af papiret til den anden meget hurtigere. Myren selv rejste aldrig hurtigere; den kom bare hurtigere fra det ene sted til det andet.
mens papiret er en todimensionel overflade, kan tredimensionelt rum, som vi forstår det, foldes gennem en fjerde dimension for at skabe forbindelser mellem to punkter. Fordi vores sind kun nogensinde har oplevet tredimensionelt rum, er dette umuligt at visualisere fuldt ud. Stadig, hvis en hyperdrive var i stand til at fordreje rumtiden, så den skævede og skabte et hul mellem Tatooine og Alderaan, ville rejse gennem hyperspace ikke krænke nogen fysiske love. Det ville bare kræve enorme mængder energi for at opnå disse spring.
det virkelige livs fysik
dette lyder sandsynligvis alle fantastiske; noget der ikke kunne ske i virkeligheden. Hvad angår eksperimentelt verificeret fysik, er det sandt. Der er dog teorier, der tyder på, at der kan være yderligere dimensioner af virkeligheden, men alligevel uopdaget. Måske er det mest kendte eksempel på dette strengteori. På dette tidspunkt er der fem forskellige formaliseringer af strengteori, som alle ikke kan forfalskes af aktuelle data. M-teori er en mulig forening af alle strengteorier, ifølge hvilke hver enkelt strengteori er et specielt eksempel på den generaliserede M-teori.
den grundlæggende forudsætning for alle strengteorier er, at alt i universet består af små strenge, som enten er pakket ind i en løkke eller findes i en lige linje. Ligesom strenge på en guitar oscillerer på bestemte måder at lave noter i en sang, svinger strengene, der udgør universet, på forskellige måder for at skabe subatomære partikler.
en af de andre ideer om strengteori er, at der er mere end de tre rumlige dimensioner og engangsdimension, som vi kender. Afhængig af den specifikke formulering af strengteori, du refererer til, er der forskellige foreslåede antal dimensioner. For eksempel, i bosonisk strengteori, der er en foreslået seksogtyve dimensioner.
så Hvor er disse ekstra dimensioner? Hvorfor kan vi ikke se dem eller opleve dem? Som de fleste ting, der er involveret i fysik på grænsen til menneskelig viden, bruger vi analogier til at beskrive resultaterne. Forestil dig, at du er en astronaut i Den Internationale Rumstation, der ser ned på Ny York City. Du vil være i stand til at se gitteret af gader lyser op om natten. Fra dit perspektiv vil gaderne se ud som endimensionelle linjer; ting kan gå langs dem, men der er ingen bredde at gå på tværs af dem. Når du har været på en gade, ved du, at du kan gå over en gade (ikke bare gå langs den), og at du endda kunne hoppe op og ned, mens du krydser gaden, men fra rummet er du for langt væk til at se disse detaljer. På samme måde kan vi i vores menneskelige størrelse være så langt væk fra disse kompakte dimensioner, at vi ikke kan se deres intricacies.
disse dimensioner er ofte beskrevet i form af hvad der er kendt som Planck længde. Nogle mennesker antyder, at dette er den kortest mulige længde. Planck-længden kan visualiseres på denne måde: Se på bredden af et menneskehår. Dette er omkring en tiendedel af en millimeter på tværs. Hvis dette hår blev skaleret op til størrelsen af det observerbare univers (ca.1027 meter på tværs), ville Planck-længden i den opskalerede version være bredden af et menneskehår. En anden måde at sige dette på er, at et menneskehår er omkring 1031 Planck længder på tværs. Det er ti millioner gange antallet af stjerner i det observerbare univers.