Самое мощное топливо — антивещество
В будущем, когда начнется эра освоения космоса, ученым предстоит решить проблему сверхмощного топлива, которое обеспечит полеты на дальние расстояния.
Самое мощное топливо на сегодня — это антивещество. Оно было открыто в середине XX века, когда выяснилось, что для каждой частицы существует парная античастица с противоположным зарядом. При столкновении частиц с античастицами происходит взрыв со стопроцентным выбросом энергии. Таких результатов не дает ни одно топливо в мире. Открытие антивещества дает нам надежду в будущем на сверхдальние межгалактические путешествия.
Помимо плюсов у антивещества есть два существенных минуса.
• Цена. Это самое дорогое вещество в мире. Например, несколько триллионных грамма антивещества обошлись CERN в $20 млн.
• Взрывоопасность. Любой контакт вещества и антивещества порождает мощный взрыв, поэтому хранение антивещества требует необычайных предосторожностей.
Поскольку производство антивещества в земных условиях очень дорого, ученые предположили, что, возможно, запасы антивещества, уцелевшего после Большого взрыва, удастся обнаружить в космосе. Пока поиски безуспешны, но в будущем, если удастся удешевить производство антивещества или обнаружить его естественные запасы за пределами Земли, а также разработать двигатель на антивеществе, полеты в другие галактики могут стать реальностью.
Технологии и открытия далекого будущего
Еще в 1964 г. российский ученый Николай Кардашев разделил цивилизации, которые, возможно, существуют в других галактиках, на три типа в зависимости от вида потребляемой энергии:
• цивилизации I типа — используют в качестве источника энергии ресурсы своей планеты.
• цивилизации II типа — используют энергию Солнца.
• цивилизации III типа — используют энергию всей галактики.
Согласно шкале Кардашева, мы являемся цивилизацией I типа, которая работает на энергии горения нефти и угля, а также в небольших количествах использует альтернативные источники энергии (солнечную, ветряную энергию, энергию приливных электростанций, геотермальных источников).
Технологии, о которых пойдет речь дальше, могут быть реализованы либо в далеком будущем, либо цивилизациями более высокого уровня. Сейчас мы находимся на первом уровне, но, по прогнозу Кардашева, со временем перейдем на следующую ступень развития, и нам станут доступны технологии, о которых пойдет речь дальше.
Быстрее скорости света
В начале XX века Эйнштейн перевернул существовавшие представления о природе света, времени и пространства, сформулированные Ньютоном и Максвеллом.
Он открыл, что скорость света — величина постоянная, а пространство и время могут меняться в зависимости от скорости света. Они образуют ткань, которая может деформироваться, сжиматься, растягиваться или рваться.
Также Эйнштейн пришел к выводу, что скорость света преодолеть невозможно: энергия движения объекта переходит в массу, и чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится.
Согласно знаменитой формуле Эйнштейна E=mc2, если бы какой-либо объект (ракета, звездолет) начал двигаться со скоростью света, то время в нем остановилось бы, его длина схлопнулась бы до нуля, а масса увеличилась до бесконечности. Поскольку это невозможно, Эйнштейн пришел к выводу, что световой барьер непреодолим.
Всевозможные эксперименты подтверждают правоту Эйнштейна. В Большом адронном коллайдере ученые научились разгонять частицы до околосветовых скоростей, но превысить их пока не удалось никому.
Так можно ли преодолеть скорость света? Как ни парадоксально, ответ на этот вопрос можно найти в самой теории относительности.
Можно рассмотреть два возможных решения, основанных на свойствах пространства и времени:
• Растянуть пространство. Если бы мы научились сжимать пространство позади себя и растягивать перед собой, то, оставаясь на месте, перемещались бы в пространстве со скоростью большей, чем скорость света. В 1994 г. Мигель Алькубьерре разработал модель двигателя, разрывающего пространство. Сложность здесь в том, что для работы этого двигателя и преодоления светового барьера нужно отрицательное вещество (не путать с антивеществом), которое пока не найдено в природе.
• Разорвать пространство. «Кротовая нора» — это разрыв в пространстве, который может соединить две вселенные.
Существование «кротовых нор» вычислил Шварцшильд в результате решений уравнений Эйнштейна. Его находку подтвердил Роберт Оппенгеймер.
Сложность с «кротовой норой» заключается в том, что ее окружает линия горизонта событий. Того, кто захочет его пересечь, поджидают две опасности: астронавта может разорвать при пересечении горизонта событий, и даже если он все-таки чудом сможет его преодолеть, то никогда не сможет вернуться назад, так как чтобы выбраться из «кротовой норы», нужно преодолеть скорость света.
Но в 1988 г. Кип Торн рассчитал уравнение для обратимой «кротовой норы». Однако его решение также предусматривает наличие отрицательного вещества.
Теоретически способы преодоления скорости света найдены, но для их практического применения нужна энергия, которая еще не обнаружена в природе, и технологии, которые пока не изобретены. Возможно, эти идеи будут реализованы в течение нескольких тысячелетий.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 245; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!