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Come viaggiare più veloci della luce

Nella lunga lettura di questa settimana, l'esperta scientifica di Pingtwitter Laura Mears esplora la fisica dei viaggi più veloci della luce, la meccanica quantistica e la teoria delle stringhe, nonché il modo in cui queste vengono presentate in alcuni dei più popolari fantascientifici odierni.


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Perché non puoi andare più veloce della luce?

È tutta colpa di Einstein. Più è veloce una navicella spaziale, più diventa massiccia e più energia devi inserire per farlo andare più veloce. Più energia metti, più il veicolo spaziale diventa massiccio, e più diventa massiccio, più il tempo all'interno inizia a rallentare.

Ma niente paura, ilFondotinta Tau Zerostanno lavorando per accelerare i nostri viaggi nello spazio. Dicono che se corrispondessero alla velocità delViaggiare, potrebbero arrivare alla nostra stella più vicina in 80.000 anni.Vele solaripotrebbe accelerarlo fino a qualche migliaio di anni. Razzi alimentati dafissione nuclearepotrebbe ridurlo a centinaia erazzi a fusionea decenni.

Purtroppo, ritengono che avremmo bisogno di una nuova fisica per rompere la barriera della velocità della luce, quindi quale metodo sci-fi è il migliore?

Velocità di curvatura e azionamenti Alcubierre


(Credito immagine: raggi X: NASA / CXC / UA / J. Irwin et al; Ottico: NASA / STScI)

Secondo Einstein, lo spazio e il tempo sono collegati come un tessuto spaziotemporale quadridimensionale: sinistra e destra, su e giù, avanti e indietro, passato e futuro.

Quando la massa viene aggiunta a questo tessuto, crea curve come le ammaccature fatte dalle palle da bowling su un trampolino. Maggiore è la massa, più grandi sono le ammaccature e più grandi sono le ammaccature, maggiore è l'attrazione gravitazionale che sentiamo mentre passiamo.


Quindi se lo spaziotempo di Einstein ci sta rallentando, cosa succederebbe se potesse deformarlo?

Il TARDISpuò, e così possono fare le navi in ​​Star Trek.


(Credito immagine: NASA)

Il fisico e osservatore di Star Trek, Miguel Alcubierre, hanno suggerito che questo tipo di FTL potrebbe essere ottenuto circondando una nave con una bolla che manteneva lo spaziotempo piatto all'interno (mantenendo la massa e il tempo a lato della nave normale), ma schiacciandola all'esterno.

Il suo ipoteticoAlcubierre drivepiega lo spaziotempo davanti alla nave e lo espande dietro, avvicinando efficacemente la tua destinazione e allontanando il punto di origine.

Tecnicamente non viaggeresti più veloce della velocità della luce, ma ti sembrerebbe di essere.


(Credito immagine: AllenMcC)

In Star Trek, questo viene fatto schiacciando insieme materia e antimateria in cristalli fatti di una sostanza chiamatadilitio, trasformando il gas in plasma per alimentare un motore a curvatura.

Sfortunatamenteci vorrebbero quantità folli di energia e massa negativa, per far funzionare un drive Alcubierre nella vita reale, il che ci porta direttamente a Mass Relays, il prossimo dei nostri hack fantascientifici per FTL.

Portali galattici e massa negativa

(Credito immagine: Bioware)

Se non vuoi aspettare per arrivare a destinazione, un jump drive potrebbe essere il miglior mezzo di trasporto per te. Questi sono essenzialmente un'estensione del motore a curvatura, ma soffiano la velocità della luce fuori dall'acqua per un arrivo quasi istantaneo.

Nell'universo Mass Effect di Bioware, è fatto usandoelemento zero; un tipo di materia esotica che fa cose strane alla massa e allo spaziotempo.

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Quando esposto a una corrente elettrica, eezo crea aCampo di Mass Effectche può aumentare o diminuire la quantità di massa in una determinata area. E questa è la chiave per ottenere FTL.

Se rimuovi la massa dall'equazione, improvvisamente diventa possibile la velocità della luce. E se rendi negativa la massa, puoi andare più veloce di un fotone, sfrecciando attraverso la Via Lattea in un batter d'occhio.

Questa tecnologia consente l'apertura dei portali galatticicorridoi privi di massaattraverso lo spazio che consente il viaggiomigliaia di voltela velocità della luce.

(Credito immagine: Electronic Arts)

Incredibilmente, all'inizio di quest'anno, i ricercatori dell'Università di Washingtonha creato un fluido con massa negativache si muove all'indietro quando viene spinto.

Lo hanno fatto rendendo gli atomi di rubidio così freddi che hanno smesso di comportarsi come particelle e hanno iniziato a comportarsi come onde. Quindi hanno usato i laser per disturbare il fluido, invertendo la rotazione di alcuni degli atomi e facendoli comportare come se avessero massa negativa.

Non proprio la cosa di cui abbiamo bisogno per alimentare un portale galattico, ma è uno strumento interessante per indagare sui buchi neri e sui loro cugini sfuggenti: i wormhole. Il che ci porta a Portal.

Portal gun e wormhole

(Credito immagine: Valve)

Lo spaziotempo di Einstein può essere curvato, quindi cosa impedisce che si ritorni su se stesso per collegare un luogo con un altro? Niente,apparentemente. I wormhole sono comode scorciatoie cosmiche che si adattano abbastanza comodamente alla matematica della Relatività Generale.

Sfortunatamente non ci sono ancora prove che esistano davvero, ma nel Portale di Valve puoi aprirli su richiesta.

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Ponti Einstein-Rosensono stati inizialmente ipotizzati come alternativa matematica ai buchi neri, evitando la singolarità e sostituendola con un imbuto che collega un luogo all'altro. Ma sono orribilmente instabili, si aprono e si chiudono così velocemente che nemmeno un puntino di luce potrebbe passare.

A meno che tu non usiEnergia Casimir,questo è. Questo approfondisce il campo di fusione ancora più cerebrale della fisica quantistica e consente energia negativa e il prestito di energia. Altro nel video qui sotto.

Secondo Luke Butcher, un fisico dell'Università di Cambridge, Casimir Energypotrebbe essere in grado di tenere aperti wormhole lunghi e sottiliquel tanto che basta per far passare un impulso di luce.

Non è ancora abbastanza per far passare Chell prima che il portale crolli, figuriamoci un'intera astronave, ma l'universo di Halo ha una soluzione che prende in prestito dalla teoria delle stringhe.

Slipstream e teoria delle stringhe

I teorici delle stringhe ritengono che ci siano 10 dimensioni invece delle quattro di Einstein.

Quelli extra o sono così piccoli che non li percepiamo - un trucco che chiamano 'compattificazione'. Oppure formano uno spazio dimensionale superiore chiamatomassa, ma tutto ciò che sappiamo è stipato in un file superstringtheory.com/experm/exper51.

Il fisico teorico Kip Thorpe spiega nel video sopra.

(Credito immagine: Bungie)

Nella fantascienza, queste dimensioni extra costituiscono un iperspazio che essenzialmente corre lungo lo spazio normale come un'autostrada, solo senza tutte le scomode leggi della fisica che normalmente ci rallentano. Ed è così che le navi si muovono in Halo.

Nel loro universo, ci sono 11 dimensioni di 'slipspace ', e non obbediscono alle regole della fisica einsteiniana oGeometria euclidea. Con l'aiuto di aMotore Translight Shaw-Fujikawa, l'UNSC crea buchi neri microscopici che consentono loro di saltare dentro, viaggiando da un luogo all'altro attraverso una dimensione diversa.

(Credito immagine: XMM-Newton, ESA, NASA)

Sembra una fantasia completa, giusto? Beh, non proprio. Il CERN in realtàalla ricerca di prove di dimensioni extracercando minuscoli buchi neri, cosa che, proprio come nella tradizione di Halo, farebbescompaiono in frazioni di secondo dal momento in cui sono apparse.

Certo, la fisica completamente nuova è un po 'un salto, ma la fantascienza prevedevavisite alla luna,clonazioneecuffie., quindi speriamo che abbiano ragione anche su FTL.

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