Ha már Star Wars rajongó vagy, tudod, hogy a történetek egy távoli, távoli galaxisban zajlanak, tehát a fizika törvényeinek továbbra is alkalmazniuk kell. Másrészről, ezek nyilvánvalóan fikciós művek; van-e értelme ezeknek a törvényeknek a alkalmazásában? A könyvem teszi azt az esetet, amely egyszerre szórakoztató és érdemes megtenni egy sor Csillagok háborúja technológiához, beleértve az egyik legfontosabbat: a hipertér.
1905-ben Einstein formalizálta a speciális relativitáselméletét. Ezen elmélet szerint a fénysebesség nemcsak állandó, hanem az univerzális sebességkorlátozás is. Elméletek azt javasolják, hogyan lehet gyorsabban utazni, mint a fénysebesség kerültek elő, kezdve a féreglyukaktól a tesseracts-ig az időutazásig. Ezen elméletek némelyike kihasználja azokat a további dimenziókat, amelyeket nem látunk. De mennyire reálisak ezek a javaslatok? Több mint három dimenzió van? Lehetséges-e gyorsabban utazni, mint a fény? Mi az a féregjárat, és hogyan engedné meg, hogy rövid idő alatt nagy távolságokat utazzunk?
Backstory
a Csillagok háborújában a hipertér extra dimenziós tér, amelyen keresztül a hajók utazhatnak, hogy gyorsabban mozogjanak a galaxisban, mint amennyit a valós térben való utazás lehetővé tenne. Ehhez egy hajót hiperhajtóművel kell felszerelni. De a hipertérbe való belépés nem veszélytelen. “A hipertérben való utazás nem olyan, mint a növények porozása” – magyarázza Han Solo. “Pontos számítások nélkül repülhetünk egy csillagon keresztül, vagy túl közel ugrálhatunk egy szupernóvához.”Ilyen súlyos kockázatok esetén fontos a hiperhajtómű számítógépekre támaszkodni.
A Csillagok háborúja fizikája
a hipertér elméletileg egy sor extra dimenzió azon a háromon túl, amelyet naponta tapasztalunk. Ezek az extra méretek képesek távoli pontokat összekapcsolni a valós térben. Ez lehetővé teszi a fénynél gyorsabb sebességet (bizonyos értelemben). Például fontolja meg a repülést Tatooine-ból Alderaanba. Ha Owen kapcsolva egy lézer hegyes közvetlenül Alderaan (de feltételezzük, hogy nincs akadály a sugár marad pontosan célja ahhoz, hogy kimutatható az Alderaan) ugyanabban a pillanatban a Millennium Falcon ugrott be a hipertérbe, a Millennium Falcon fog érkezni, mielőtt a lézersugár elérte az Alderaanra. Úgy tűnik, mintha a Millennium Falcon “gyorsabban utazott, mint a fény.”
problémák vannak ezzel az elméleti magyarázattal. Az egyik az az elképzelés, hogy az ok-okozati támaszkodnak dolgok történnek egy adott sorrendben. Egyszerűbben: ahhoz, hogy egy esemény egy második eseményt okozzon, az első eseménynek a második előtt kell megtörténnie. Ez elég könnyűnek tűnik, és nem kapcsolódik a hipertérhez, de az egyidejűség fogalma mindent belead egy csavarkulcsba.
vegye figyelembe a következőket: egy széken ül egy nagysebességű vasúti pálya mellett, és úgy dönt, hogy egyszerre két tűzijátékot indít, egyet mindkét oldalon. Az Ön szemszögéből pontosan ugyanabban a pillanatban indulnak. Ha a barátod volt, hogy lovagolni a vonaton utazik közel a fénysebesség, mint a tűzijáték indult, hogy barátja látta a tűzijáték dob különböző időpontokban. Az Ön számára egyidejű esemény nem lenne egyidejű a barátja számára. Hasonlóképpen, különböző időpontokban is elindíthatja a tűzijátékot, hogy a barátja referenciakeretében egyszerre induljanak el.
a fogás az, ha a barátja vonata gyorsabban haladna, mint a fénysebesség, akkor az a sorrend, amelyben a tűzijáték elindítása különbözik tőled (álló megfigyelőként), szemben a barátoddal (megfigyelőként, aki gyorsabban utazik, mint a fény).
azt gondolhatja, jól, tűzijáték egy buta példa. Kit érdekel, ha nem ért egyet a tűzijáték elindításának sorrendjével? Ez a gondolatkísérlet azonban megmutatja nekünk a sebesség és az események sorrendje közötti összefüggést. A fizika törvényeit nem érdekli, hogy mik ezek az események. Képzelje el, hogy elsüt egy robbantót (1.esemény) és a célt eltaláló csavart (2. esemény). Vagy könyvet olvas (1. esemény), és elmondja egy barátjának, hogy mit olvas (2. esemény). Mint látható, a sorrend, amelyben ezek az események történnek lenne értelmetlen, ha fordított. Technikailag lehetséges lenne, hogy a Millennium Falcon gyorsabban repüljön, mint a fény Alderaan mellett, amikor felrobban és időben megérkezik a Halálcsillaghoz, hogy megakadályozza a fegyver elsütését.
vannak olyan módok, amelyekben a hipertéren való utazás nem igényli a relativitás megsértését. Az a gondolat, hogy a valós térben két pontot egy “alagút” köti össze, kihasználva a további dimenziókat, nem ismeretlen a fizikai elméletekben. Ezeket a kapcsolatokat a téridő pontjai között féreglyuknak nevezik. Így működik egy féregjárat: tartson előtted egy darab papírt, majd hajtsa fel felére. Most vegyen egy ceruzát (vagy más éles tárgyat), majd szúrjon egy lyukat a hajtogatott papíron. Most képzeld el, hogy egy hangya a papír egyik oldaláról a másikra akar járni. Ha a papír felületén sétál, akkor egészen a hajtás körül kell járnia. Másrészt, ha a hangya áthalad a lyukon, akkor a papír egyik oldaláról a másikra sokkal gyorsabban juthat el. Maga a hangya soha nem utazott gyorsabban; csak az egyik helyről a másikra gyorsabban tette.
mivel a papír egy kétdimenziós felület, háromdimenziós tér, amint megértjük, egy negyedik dimenzión keresztül lehet összehajtani, hogy két pont közötti kapcsolatokat hozzon létre. Mivel elménk csak háromdimenziós teret tapasztalt, ezt lehetetlen teljes mértékben megjeleníteni. Mégis, ha egy hiperhajtómű képes lenne eltorzítani a téridőt úgy, hogy az megreped és lyukat teremt Tatooine és Alderaan között, a hipertérben való utazás nem sértené meg a fizika törvényeit. Csak óriási mennyiségű energiát igényelne ezeknek az ugrásoknak a megvalósításához.
A valós élet fizikája
Ez valószínűleg fantasztikusan hangzik; valami, ami a valóságban nem történhet meg. Ami a kísérletileg ellenőrzött fizikát illeti, ez igaz. Vannak elméletek, bár, amelyek azt jelzik, hogy a valóság további dimenziói lehetnek, még nem fedezték fel. Talán a legismertebb példa erre a húrelmélet. Ebben az időben a húrelmélet öt különböző formalizációja létezik, amelyek mindegyike nem hamisítható meg a jelenlegi adatokkal. Az M-elmélet az összes húrelmélet lehetséges egyesítése, amely szerint minden egyes húrelmélet az általánosított M-elmélet különleges példája.
az összes húrelmélet alapfeltétele az, hogy az univerzumban minden apró húrokból áll, amelyek vagy hurokba vannak csomagolva, vagy egyenes vonalban léteznek. Csakúgy, mint a gitáron lévő húrok különös módon oszcillálnak, hogy jegyzeteket készítsenek egy dalban, az univerzumot alkotó húrok különböző módon oszcillálnak a szubatomi részecskék létrehozásához.
a húrelmélet egyik másik elképzelése az, hogy több van, mint a három térbeli dimenzió és az egyszeri dimenzió, amit ismerünk. Attól függően, hogy a konkrét megfogalmazása húrelmélet Ön hivatkozik, vannak különböző javasolt számok dimenziók. Például, a bosonic string elméletben, van egy javasolt huszonhat dimenzió.
tehát hol vannak ezek az extra méretek? Miért nem látjuk őket, vagy tapasztaljuk meg őket? Mint a legtöbb dolog, amely a fizikával foglalkozik az emberi tudás határán, analógiákat használunk az eredmények leírására. Képzeld el, hogy egy űrhajós a Nemzetközi Űrállomáson lenézett New York City. Ön képes lesz arra, hogy a rács utcák világít éjjel. Az Ön szempontjából az utcák egydimenziós vonalaknak tűnnek; a dolgok végigmenhetnek rajtuk, de nincs Szélesség, hogy áthaladjanak rajtuk. Miután egy utcán voltál, tudod, hogy sétálhatsz egy utcán (nem csak menj végig rajta), és hogy akár fel-le is ugorhatsz az utcán való átkelés közben, de az űrből túl messze vagy ahhoz, hogy megnézhesd ezeket a részleteket. Hasonlóképpen, az emberi méretű skálán olyan messze lehetünk e kompakt méretektől, hogy nem látjuk a bonyolultságukat.
ezeket a dimenziókat gyakran leírják a Planck hossza néven ismert módon. Egyesek azt sugallják, hogy ez a lehető legrövidebb hosszúság. A Planck hossza így ábrázolható: nézze meg az emberi haj szélességét. Ez körülbelül egy tized milliméter. Ha ezt a hajat a megfigyelhető univerzum méretére méretezték (körülbelül 1027 méter), a méretezett változatban a Planck hossza az emberi haj szélessége lenne. Egy másik módja ennek az, hogy egy emberi haj körülbelül 1031 Planck hosszúságú. Ez tízmilliószorosa a megfigyelhető univerzumban lévő csillagok számának.