Voler vers les étoiles est un rêve de longue date de l'humanité. Cependant, les distances qui les séparent sont si grandes et la vitesse de tous les moyens techniques que nous connaissons est si faible qu'il semble que le rêve restera à jamais un fantasme artistique. Et, néanmoins, les physiciens ont une idée comment tromper les lois de la nature et percer dans l'espace interstellaire.
VITESSE LIMITE
Jusqu'au début du 17e siècle, on croyait que la lumière se propage instantanément. Contrairement à cette opinion, le grand Galileo Galilei a cru qu'il avait une certaine vitesse, et a même inventé une expérience avec une lanterne pour la mesurer, mais il n'a pas réussi. En conséquence, il a été mesuré pour la première fois par l'astronome danois Olaf Roemer, qui en 1676 a observé les éclipses d'Io, la lune de Jupiter, et a constaté que le temps entre les éclipses devient plus court lorsque la distance de cette planète géante à la Terre diminue, et davantage lorsqu'elle augmente. Il s'est rendu compte que la différence est due à la vitesse de la lumière, qui «parcourt» une plus grande distance lorsque Jupiter recule, et a pu la calculer facilement. Roemer, bien sûr, s'est trompé en déterminant la valeur exacte, mais il a correctement établi l'ordre - 214 000 km / s.
Par la suite, les physiciens ont effectué de nombreuses autres mesures et au début du XXe siècle, ils ont établi: la vitesse de la lumière dans le vide est de 299 910 km / s, ce qui était déjà proche de la valeur moderne. Mais personne ne pourrait même imaginer que c'est le nec plus ultra pour notre Univers.
En 1905, Albert Einstein a accepté comme postulat pour sa théorie de la relativité restreinte (SRT) non seulement l'affirmation que la vitesse de la lumière est le maximum possible, mais aussi qu'elle est invariante, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas du mouvement de la source lumineuse ou du cadre de référence observateur. Des conséquences inhabituelles en découlèrent. Par exemple, il s'est avéré que plus la vitesse d'un objet est proche de la vitesse de la lumière, plus son temps s'écoule lentement et plus la masse devient importante. Autrement dit, aucun corps matériel ne peut accélérer à la vitesse de la lumière, sinon sa masse deviendra infinie.
PARADOXE DE LA TÉLÉPORTATION
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Ainsi, la vitesse de la lumière est limitante, et même la lumière atteint l'étoile la plus proche Proxima Centauri en seulement 4,2 ans. Si nous utilisons des technologies de fusées modernes, dont le record reste la vitesse de 20 km / s, alors il faudra plus de 70 mille ans pour y arriver! Il est clair qu'avec un tel délai, il n'est pas nécessaire de parler sérieusement d'expéditions vers les étoiles les plus proches.
Pourtant, les esprits en quête ont presque immédiatement tenté de trouver un moyen de surmonter les limites de vitesse. L'un de ces moyens pourrait être la téléportation.
Il est intéressant de noter que l'idée de décomposer des objets en atomes avec leur reconstruction ultérieure a été inventée avant même que la discussion sur la réalité technique de la téléportation ne surgisse en principe. On la retrouve dans l'histoire de l'Américain Edward Mitchell "L'homme sans corps", publiée en 1877. Ensuite, on a cru que la science avait appris la structure des molécules et des atomes, de sorte que l'auteur pensait qu'il serait facile de recréer un objet démonté en "briques" élémentaires. Au XXe siècle, l'idée s'est avérée très demandée par les écrivains de science-fiction, et il est aujourd'hui difficile d'imaginer une œuvre sur les vols interstellaires dans laquelle il n'y aurait pas de téléportation.
Quant à la science, avant les physiciens, les philosophes ont réfléchi aux conséquences probables de la téléportation. Supposons, ont-ils dit, qu'une téléportation démonte une personne en atomes, puis des informations à leur sujet sont transmises à Mars, et là une autre téléport recueille une personne à partir de matériaux locaux. Une personne sur Mars peut-elle être considérée comme la même personne qui est entrée dans la téléportation sur Terre? Il s'est avéré qu'il n'y avait pas de critères suffisants pour identifier une personne, c'est-à-dire que tant que nous n'avons pas établi la base matérielle de l '«âme», il est prématuré de parler de l'applicabilité de la téléportation.
Mais si vous l'utilisez pour envoyer des articles? Et tout n'est pas simple ici! Le principe d'incertitude, découvert par Werner Heisenberg, interdit la mesure précise de toutes les caractéristiques d'une particule: pour la fixation numérique d'une caractéristique, il faut en «sacrifier» une autre, de sorte qu'on ne peut jamais décrire complètement un objet à un niveau élémentaire.
Ensuite, les scientifiques ont réfléchi à la possibilité d'utiliser les fonctionnalités de la mécanique quantique pour la téléportation. Comme vous le savez, il y a un enchevêtrement quantique - un phénomène dans lequel les états quantiques des objets sont interdépendants, même si les objets eux-mêmes sont séparés dans l'espace par une distance énorme. Bien sûr, avec l'aide de l'intrication quantique, on ne peut pas transmettre de matière ou d'énergie, mais il est possible de transmettre des informations, et à une vitesse … bien supérieure à la lumière! En pratique, ça ressemble à ça. Vous avez un objet enchevêtré avec un objet envoyé sur Mars. Vous modifiez l'état quantique de votre objet, après quoi l'état de l'objet sur Mars change instantanément en conséquence.
Des expériences de téléportation quantique ont été menées depuis 1997, et aujourd'hui même une sorte de record a été établi pour la translation des états des photons à 143 km. Les succès des physiciens sont impressionnants, mais la nature n'a pas encore succombé à leur pression: pour déchiffrer le sens du message ainsi reçu, il faut des informations complémentaires, transmises sur une radio conventionnelle.
ALCUBIERRE À BULLES
Une autre idée de la manière de tromper les lois de la nature a été inventée par le physicien soviétique Sergei Snegov dans la fantastique trilogie People are Gods, publiée dans la seconde moitié des années 1960. Les "moteurs Tanev" décrits par lui étaient capables d'influencer activement l'espace, convertissant le vide en matière, grâce à quoi les personnages étaient capables de développer arbitrairement une vitesse élevée.
Quelque chose de similaire a été suggéré plusieurs années plus tard par le physicien théoricien Miguel Alcubierre. Dans son article de 1994 «Warp Drive: Ultra-Fast Travel in General Relativity», il décrit une méthode de déformation de l'espace qui permet théoriquement d'accélérer plus vite que la lumière. Le moteur hypothétique forme une sorte de "bulle" ("sphère de distorsion"), derrière laquelle l'espace ordinaire va se dilater et se contracter devant lui. En fait, dans le volume local, le modèle de la première jeunesse de l'Univers est recréé, alors que le tissu même de l'espace se développait. Cependant, il faut une énergie négative exotique pour placer un vaisseau spatial dans une bulle. Il, à son tour, peut être généré grâce à l'effet Casimir, qui génère des particules virtuelles.
Bien sûr, il y a aussi des problèmes. Les physiciens ont calculé que pour créer une "bulle" de taille suffisante, il faut une énergie ordinaire, dont la puissance est comparable à celle qui serait obtenue en convertissant la masse entière de Jupiter en énergie. Malgré cela, un groupe a été formé à l'agence spatiale de la NASA, dirigé par le physicien Harold White, qui travaille dur depuis 2011 pour améliorer l'idée d'un lecteur de distorsion et a réussi à configurer une "bulle" en un "disque", grâce à quoi les coûts énergétiques requis ont été réduits à un niveau acceptable. quantités. De plus, il est annoncé que dans un avenir prévisible son groupe va lancer un prototype de lecteur de distorsion qui utilise des lasers puissants pour former un "disque".
Il est à noter qu'en parallèle avec les physiciens, l'artiste-concepteur Mark Redmaker travaille sur le concept d'un vaisseau ultra-luminal, baptisé IXS Enterprise, dont les dessins et les peintures permettent de mieux comprendre la profondeur des problèmes techniques qui devront être résolus par les ingénieurs si le warp drive est construit. Selon les calculs, le vaisseau pourra couvrir la distance jusqu'à Proxima Centauri en seulement deux semaines.
Bien qu'il n'y ait pas de certitude ferme que le groupe Harold White réussira, mais nous pouvons le dire avec certitude: les scientifiques n'abandonneront pas leurs tentatives de tromper les lois existantes de la physique et de trouver un moyen d'atteindre les étoiles.
Anton Pervushin
