Kdo by neznal warpový pohon? Vesmír je veliký a pachtit se skrz něj v kosmické lodi rychlostí nižší než rychlost světla je zoufalou ztrátou času a optimismu. Ve Star Treku a mnoha dalších vizích budoucnosti řeší tenhle problém jednoduše a elegantně právě warpový pohon. Lstivě využívá skulinu ve zcela zatvrzelém pravidle einstenovské fyziky o nepřekonatelnosti rychlosti světla a to tak, že zkroutí časoprostor a dovolí poháněnému plavidlu proklouznout na místo určení mnohem dřív, než by tam dorazilo světlo. V roce 1994 jistý mexický teoretický fyzik Miguel Alcubierre, inspirovaný sledováním Star Treku, navrhl na základě platného řešení Einsteinových rovnic z obecné teorie relativity koncept pohonu, který by kolem kosmické lodi vytvořil warpovou bublinu v časoprostoru a tu poté prohnal do plánovaného cíle cesty. Byl to tehdy pozoruhodný nápad, ale počáteční jásot kosmických cestovatelů rychle zchladily další výpočty, podle nichž by takové zařízení spotřebovalo bláznivé množství energie.
Otázka Alcubierrova pohonu už byla považována za vyřešenou, situace se ale kupodivu změnila. Na ostře sledované konferenci 100 Year Starship Symposium, která před pár dny (2012) proběhla v americkém Houstonu, se totiž mezi odborníky objevil názor, že pohon Miguela Alcubierra může běžet s mnohem menší energií, než se myslelo. Že by se warpový pohon vrátil z říše vědecko-fantastických příběhů do náruče vědy? Harold White z Johnsonova kosmického centra NASA se nechal slyšet, že je naděje.
Jak Alcubierrův motor funguje? Představte si kosmickou loď tvaru míče na americký fotbal, kolem které pohonná jednotka vytvoří prstenec z exotické hmoty. Ten pak působí způsobí zborcení (anglicky „to warp“) okolního časoprostoru, přičemž loď samotná zůstane v nezhroucené bublině. V ní by se pak mohla přesunout způsobem, který odpovídá pohybu až desetinásobkem rychlosti světla, aniž by ovšem ve skutečnosti prolomila nepřekonatelnou konstantu rychlosti světla. I v astrofyzice se podle všeho vlk může nacpat a koza zůstane celá.
Jak už bylo řečeno, až doposud byl háček v odhadech potřebného množství energie, které se pohybovaly minimálně v řádech spotřeby celé planety Jupiter. Jenže White nedávno propočítal, že když by původně plochý prstenec exotické hmoty Alcubierrova pohonu měl tvar podobný donutu (pro nezasvěcené koblize s otvorem uprostřed), postačilo by k jeho vytvoření jen směšně malé množství energie. White ho přirovnává ke hmotě o velikosti americké sondy Voyager 1, jejíž hmotnost při vypuštění v roce 1977 činila zhruba 722 kilogramů. Oproti planetě Jupiter je to poměrně příjemná změna. Jeho výpočty také naznačují, že když by intenzita warpového pole kolísala v čase, pohon by spotřeboval ještě méně energie.
Whitovy rovnice jsou natolik zajímavé, že jejich autor s dalšími odborníky rozběhl laboratorní testy s miniaturní verzí warpového pohonu. Za tím účelem sestavili laserový White-Judayův interferometr warpového pole, s nímž se pokoušejí v časoprostoru vytvářet mikroskopické warpové bublinky. Zatím je pochopitelně ještě hodně brzo na oslavy a vlastně na jakýkoliv optimismus, protože na cestě k případné mezihvězdné lodi nepochybně bude spousta ohromných obtíží, které se mohou v určitém bodě ukázat jako nepřekonatelné. Na druhou stranu, mnozí komentátoři jásají už nad smělostí samotných úvah o reálném warpovém pohonu. Je to fantazie, že se před hvězdami a světelnými roky jenom netřeseme posvátnou hrůzou. Odborníci také jedním dechem dodávají, že by záležitost kolem Alcubierrova pohonu mohla definitivně vyřešit fungující teorie kvantové gravitace, pokud se ovšem objeví v dohledné době. To je ale samozřejmě ve hvězdách.
Prameny:
SPACE.com 17.9. 2012, Wikipedia (Alcubierre drive).
O2 Pursuit – kříženec Yamahy s potápěčskou láhví
Autor: Josef Pazdera (07.11.2012)
Mikromotorky pro maličké satelity
Autor: Stanislav Mihulka (19.08.2012)
Reluktanční motor znovu na scéně
Autor: Josef Pazdera (28.07.2011)
Scruderiho motor prý překonal klasický spalovací motor
Autor: Josef Pazdera (28.01.2011)
Zvuk jako cesta k přeměně tepla na elektřinu
Autor: Josef Pazdera (07.06.2007)
Diskuze:
K čemu obyčejný pohon?
Jana Vosecká,2019-06-14 17:47:12
Ve Star Treku se používá krom Warpu i obyčejný pohon. Ale to by podle mě jak u nového tak u toho původního seriálového neměli ani zabudovávat. U klasického pohonu hrozí, že se posádka vrátí domů později. Pouze u warpu je zajištěno, že čas plyne stejně jako na zemi. Měli by používat warp i na lety pod rychlostí světla.
Ochrana proti kolizi
Jana Vosecká,2019-06-13 09:29:26
Teď mě ještě napadla jedna důležitá věc. Jakou u toho Warpu mají ochrano proti srážce s jiným objektem, např. planetou, který stojí v jejích dráze?
Re: Ochrana proti kolizi
Jana Vosecká,2019-06-14 15:39:34
Mohli by tam mít aspoň nějaký detektor proti střetu, který by zastavil stroje. A museli upravit dráhu a pokračovali dál. Ale pokud poletí na delší cestu, tak by museli každou chvíli zastavovat a upravovat dráhu. Ideálně když tam budou mít automat, který upraví dráhu automaticky. U Star Treku to nehrozilo, protože použili subprostor, ale oni to plánují v běžném prostoru, pokud jsem to tobře pochopila
Palivo
Jana Voseck8,2019-06-12 17:41:19
Ve Star Treku se použilo jako palivo antihmotu. Ale co plánujou použít oni? Benzínka ve vesmíru není na každém kroku. Na jednu cestu by to možná stačilo ty zásoby, ale na další by byli vyřízení.
Je to nezmysel.
Radoslav Porizek,2012-10-05 14:04:17
Postulat s teorie relativity nas poucuje o univerzalnosti gravitacneho posobenia - jeho ucinky sa nedaju nijako zosilnit ani zoslabit.
Nemame ziaden generator gravitacie/zakrivenia. Toto vieme vytvorit iba tak, ze naplacame na jedno miesto vela hmoty.
Nazov exotickej hmoty prekvapivo generajucaej gravitaciu/zakrivenie skor odkazuje na autora tohto napadu - exota.
Vie mi niekto vysvetlit, ako mohol niekto prist na vyznamu usporu energie uplne neznameho procesu uplne neznamou hmotou?
Vyzera to na poriadnu novinarsku kacicu, skoda, ze sa jej podarilo doletiet az osla.
Nemáte pravdu
Pavel A1,2012-10-05 19:45:48
Generátor gravitace máme. Protože zdrojem gravitačního pole není hmota, ale energie (a hmota je jen jednou z forem energie), generujete gravitační pole při každém dobytí baterky, roztočení kola nebo při chůzi. Ovšem je to samozřejmě zdroj velmi slabý.
Ta exotická hmota se dá generovat třeba jako silná magnetická pole, ale je to samozřejmě za hranicí našich současných technických možností.
A že pro warpový pohon je nutná exotická hmota je terminus technikus používaný od jeho objevu, nikoliv autorův výmysl.
Exotická hmota a kauzalita
Radim Ress,2012-10-04 21:42:40
Té exotické hmoty je potřeba jen pár miligramů, všeobecně jsou dneska brány jako první
virtualní částice (~negativní hmoty?) ty v Casimirově jevu, ZPE/energie vakua. Problém je spíš v zážehu motoru, kde jsou potřeba tachyony a je
i při zamýšlené laboratorní realizaci nepříliš osvětleno počáteční urychlení
materiálu na nadsvětelnou rychlost. Alternativně by to šlo prý s využitím černé díry
vpředu nebo předpřipravených "kolejí". Ovšem aby to nebylo málo, takováto železnice musí
být stavěna také při nadsvětelné rychlosti....
Dál je problém i s přežitím vůbec v té kabině-při cestě-kvůli maličkostem jako přemrštěná teplota apod.
Nesouhlasim ale s planými tvrzeními níže co se týče narušení kauzality.
Pokud někdo tvrdí že tachyony neexistují z důvodu
http://en.wikipedia.org/wiki/Tachyonic_antitelephone
potom ani takové plavidlo by Tolmanův paradox nevyvolalo, uvažujeme totiž nad tim,
že se samo o sobě nepohybuje. K paradoxu může dojít pouze v případech kdy jsou příjemce a odesílající mezi sebou v pohybu - a to významné velikosti
přibližující se řádově k rychlosti světla.
Pokud se místa A i B nehýbou k žádnemu paradoxu nikdy nedochází! Co se u Alcubierrova pohonu děje je snad jasné, dochází k deformacím prostoru
okolo plavidla, tímto se loď dostane k cíli B, deformace se zruší a plavidlo
vstupuje a začíná ovlivňovat prostor s rychlostí pohybu stejnou jakou mělo
při svém startu z bodu A. Pokud B však velmi rychle někam letí cestovatel
projde při ovlivňování běžnými relativistickými mechanismy než bude
spatřen.
viz např.
http://www.alan-shapiro.com/the-physics-of-warp-drive/
http://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive
Hm skoro jako článek v blesku
Pavel Aron,2012-10-01 21:06:51
Fyzikálně nedefinovaná exotická hmota a nedefinovaný způsob zhroucení prostoru.A pak už můžete fabulovat cokoliv. Nebo někdo znáte definici té exotické hmoty a způsob zhroucení prostoru :-)
Ad: identita bodu v prostoru
Martin Vajsar,2012-09-29 23:23:23
Myslím, že "absolutní identita bodu v prostoru" neexistuje obecně (stejně jako neexistuje absolutní čas), a rozhodně to není pravda ve smyslu Vašeho "měkkého omezení": podle STR se dvě události (např. právě Vaše příčina a následek) mohou v jedné vztažné soustavě odehrát na jednom místě, ale v jiné vztažné soustavě na dvou různých místech. Obě takové vztažné soustavy jsou přitom naprosto rovnocenné a stejně "pravdivé". Je to poměrně základní důsledek speciální teorie relativity a celá řada tzv. paradoxů TR (některé z nich byly rozebírány i v článcích a diskusích zde na Oslu) to velmi dobře ilustruje.
osloviny na oslu
Miroslav Bezouška,2012-09-22 09:23:00
se, zdá se, začínají množit. Srdcem "warpového pohonu" má být jakási exotická hmota, jejíž podstata, původ, fyzikální vlastnosti, způsob obstarávání i zacházení s ní nejsou tak nějak definovány. Vezmeme-li v úvahu například potíže s tak řečenou temnou hmotou, u které jsou ovšem, na rozdíl od její "exotické" kolegyně celkem spolehlivě zjištěny alespoň účinky, můžeme warpy bez váhaní uložit k ledu. Ví snad někdo, zda exotická hmota vůbec může existovat?
WTF ?!
Liquid Oxygen,2012-09-21 17:54:27
Takže informace půjde přenést nadsvětelnou rychlostí ? Už jen to by mělo dost nedozírné následky, nebo příčiny :-D ? To ani nešpekulu o energii... Celé mi to připadá jako totální fake nebo to mělo vyjít na apríla asi.
Aprýl, to vůbe ne.
Libor Zak,2012-09-21 22:10:26
Přenášet informaci rychleji než světlo jde už dnes. Patrně jste nikdy neslyšel o kvantové provázanosti na jejímž principu fungují již dnes jednoduché kvantové čipy, vzdálenost nehraje roli. Ve svém PC jej nehledejte. Pokud neznáte, wikipedie ráda napoví. Jde jen o to, že se nic nemůže pohybovat v běžném prostoru rychleji než světlo a warp to prostě jen bere zkratkou.
Já uvažuji, že jednou se bude cestovat Warpem
Karel Rabl,2012-09-20 13:08:58
stejně jako nadzvukovým letadlem, kde jde jen o náběžnou hranu či čelo prvku, který chceme urychlit.Rychlostí také vytváříme gravitační rázovou vlnu a je možné že za určitých okolností pomocí kavitace toto půjde překonat.
2m.s.
Mr Magnifico,2012-09-20 13:08:29
Tezko rict, nejsem fyzik, ani "amatersky", ale pokud by tato castice mela energii(coz by asi mela mit :) a pokud by interagovala alespon trochu s hmotou, potom bychom ji samozrejme mohli detekovat. Ale asi vite jak narocne je to napr. s takovymi neutriny, ktere s hmotou interaguji velmi malo.
otazky a odpovedi :)
Milan Tuček,2012-09-20 11:58:29
No, navigace hvezdnych letu se myslim uz dlouho resi snahou zmapovat mlecnou drahu - kdo chce pomoci, muze se pridat na http://milkyway.cs.rpi.edu/milkyway/
Zbytek jsou asi dotazy pro Scottyho ;)
Co to udělá s hmotou?
Tomáš Petrásek,2012-09-20 11:02:50
Ne že bych věřil, že něco takového někdy v dohledné době rozchodíme, ale i když to beru jako ryzí teoretické cvičení a myšlenkový experiment, tak si říkám, co to warpování asi tak udělá s hmotou ležící v dráze lodi - a naopak, co taková hmota udělá s tím warpem. Ve vesmíru je sice z normálního pohledu skoro úplné vakuum, ale právě že jenom skoro - když ta loď poletí X světelných let, potká tam zatraceně hodně prachu a plynu, občas nějakou kometu apod. Tohle je samozřejmě problém i při hluboce podsvětelné rychlosti (viz důvěrně známé kosmické smetí), ale co by to dělalo při nadsvětelné, to si neumím moc představit.
Roman Rodak,2012-09-20 11:45:59
Ak to dobre chápem, tak trik je v tom, že loď letí bežnou podsvetelnou rýchlosťou a pohon zaisťuje deformáciu okolitého vesmíru tak, aby sa loď ako keby "ocitla" inde.Ak by som mal použiť štandardnú sci-fi terminológiu, tak si loď okolo seba vytvára taký malý, dočasný hyperpriestor. Zrážka s okolitým prachom a plynom sa potom odohráva za bežných podsvetelných rýchlostí podobne ako sa s prachom zráža napr. ISS. Iná otázka (na ktorú ja neviem odpovedať) je čo sa stane s hmotou keď sa dostane na okraj warpovej "bubliny"
informácia
Maroš Štulajter,2012-09-20 10:54:41
keď si predstavím že objekty ktoré mi vidíme zaznamenávajú čas kedy vyžiarili energiu vo forme fotónov, ktorých rýchlosť je daná rýchlosťou svetla ktoré sa oproti iným objektom vždy šíria rýchlosťou svetla. čo by sa ale stalo keby čiste teoreticky boli častice rýchlejšie ako svetlo. zaznamenali by sme skôr tie objekty. zatiaľ je v našom ponímaní najmenšia hmotnosť 0.
Re: informácia
Pavel Bílek,2012-09-20 22:46:04
Warpový pohon je o tom dostat se někam dřív než světlo, aniž by se jakákoli částice pohybovala prostorem rychleji než světlo. Není to protimluv - podobně se díky rozpínání prostoru vzdálené galaxie od sebe vzdalují rychleji než světlo, přičemž jejich vzájemný pohyb prostorem je podsvětelný a může být i nulový. Prostor je unáší od sebe pryč.
Často se říká, že přenos informace nadsvětelnou rychlostí porušuje kauzalitu. Je ovšem potřeba rozlišovat soumístnou kauzalitu od "kauzality" nesoumístné. Když se na nadsvětelný přenos informace uvalí určité měkké omezení, k žádnému paradoxu nemůže dojít. Za paradox považuju obrácení pořadí příčiny a následku na jednom místě v prostoru. Domnívám se, že stačí, aby pro vysílajícího i přijímajícího platilo, že napřed vysílající informaci vyslal a až potom přijímající tuto informaci přijal, a neexistuje scénář, jak takovou komunikací dosáhnout soumístného obrácení pořadí příčiny a následku.
Soumístná a nesoumístná kauzalita
Martin Vajsar,2012-09-27 19:02:50
Reaguji trochu opožděně, ale nedá mi to: je nutné si uvědomit, že podle teorie relativity nejen absolutní současnost, ale ani absolutní soumístnost neexistuje. Jsem pouze laik, ale i mně je zřejmá velká slabina Vašeho "měkkého" omezení - existuje totiž vztažná soustava, ve které se "příčina" a "následek" neodehrají na tomtéž místě. Co potom s tím omezením?
Domnívám se také, že paradoxy plynoucí z překročení rychlosti světla vyplývají už z matematického vyjádření teorie relativity a žádné sebetvrdší omezení je nemůže eliminovat. Obecně platí, že pokud připustíte překročení rychlosti světla, lze najít inerciální vztažnou soustavu, ve které se následek odehrál před příčinou. Viz např. http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light#Upper_limit_on_speeds nebo http://en.wikipedia.org/wiki/Special_relativity#Causality_and_prohibition_of_motion_faster_than_light
Re: Soumístná a nesoumístná kauzalita
Pavel Bílek,2012-09-29 20:35:59
Vzdálenost mezi dvěma odlišnými body je relativní, avšak identita bodu v prostoru se sebou samým je absolutní i podle teorie relativity.
Re: Soumístná a nesoumístná kauzalita
Pavel Bílek,2013-02-10 11:00:03
Beru zpět svůj komentář z 29.09.2012.
Komentář z 20.09.2012 o měkkém omezení je v pořádku.
Výhodnější je každopádně se pojmu "soumístnost" vyhnout a říct, že paradox nastane, když světlo stihne od následku doletět k příčině, nebo když uvažovaný rychlejší-než-světlo přenos informace stihne komunikovat od následku k příčině. Když světlo od následku k příčině doletět nestihne a je splněno popsané měkké omezení na přenos informace, pak myslím si není důvod trvat na všeobecném dodržení pořadí napřed příčina a až po ní následek. Podrobněji o tom píšu na http://www.quantum-mechanics.eu/czech.html v kapitole Kauzalita.
Re: Soumístná a nesoumístná kauzalita
Pavel Bílek,2013-08-06 00:02:56
Omlouvám se, našel jsem ve své úvaze chybu. Neuvážil jsem možnost, že dva subjekty mohou prolétnou kolem sebe a předat si informaci v okamžiku, kdy se míjejí.
Informaci o tom, že došlo k nějaké události, můžeme předat do jiné vztažné soustavy, aniž by nás omezovala rychlost jejího pohybu. Když kolem nás prolétá velké množství přijímačů jeden za druhým a každý z nich je připraven přijmout náš signál a provést návaznou akci, tak jejich rychlost neomezuje naši komunikaci s nimi, protože k nim vyšleme signál kolmo k jejich pohybu. Díky možnosti předávat informaci mezi vztažnými soustavami bez ohledu na rychlost jejich vzájemného pohybu lze nadsvětelným přenosem informace kauzalitu porušit a mnou uvažované omezení tomu nezabrání.
hmmm
Mr Magnifico,2012-09-20 10:49:05
Jako otazkou astronavigace je trochu usmevne se v tuto chvili zabyvat, kdyby slo o takove prekazky pak by to byla fantazie (: A nemalo uz toho bylo ve scifi klasice popsano (napr. rozdeleni letu do velkeho mnozstvi skoku etc.) Myslim, ze takove veci spocitat neni tak narocne. Jde spis o to, ze se jedna o cistou teorii, ktera zatim nema ani nejmensi odraz v experimentu (mozna se mylim a neco malo se jiz testovalo, ale silne pochybuji). Kdyby nekdo odborne zdatnejsi shrnul, bylo by to skvele, myslim, ze tohle by zajimalo hodne lidi, jedna se o dosti bulvarni myslenku (:
pane Broz? (:
Tak to je dobry
Michal Lenc,2012-09-20 10:11:32
Tak to je dobry, budeme mit warpovy pohon, ale nebudeme mit termojadernou fuzi abychom jej mohli pohanet. A kdyz konecne budeme v tom abychom mohli tu lod postavit, tak bude receno ze je treba ty penize investovat do boje s globalnim oteplovanim.
Jsou veci ktere se proste ve sci-fi proste neresi.
re: Jakub Rint
Petr Obadal,2012-09-20 08:47:20
Jasně, ale to je špatné přirovnání: Tempomat souvisí se způsobem jízdy a pohodlím, kdežto já se zaměřuji na problémy, které se musí řešit, aby mělo cestování WARpem vůbec smysl, bylo bezpečné a použitelné - tedy problémy, které přímo souvisí s otázkou cestování warpem...pokud má auto tempomat nebo esp - respektive nemá, stále může úspěšně jezdit, pokud nebude mít vesmírná loď fungující pohon a navigaci, tak se nepohne... !!! Jinak se samozřejmě stále bavíme v rámci teorií, vyvinout něco tak komplexního je samozřejmě problém, který se nevyřeší za týden, ale za roky, možná desetiletí.
Jakub Rint,2012-09-20 08:30:44
Rudolf Diesel také neřešil ESP a tempomat, když konstruoval naftový motor...
Warp pohon
Petr Obadal,2012-09-20 07:16:34
Souhlasím, už by bylo na čase, ovšem dle článku mě napadají různé otázky a problémy s tím spojené... Samozřejmě velikost warpového pole, s tím spojená spotřeba energie a emise exotických částic (kterých ?) roste s velikostí objektu, který by se měl polem pohybovat a rychlostí, jako by se měl pohybovat - samozřejmě je možnost dosažení teoreticky až nekonečné rychlosti (pokud by došlo ke smrštění celého vesmíru - ale to je pouze teorie. Pokud by chtěli vytvořit warp bublinu okolo projektu, který by měl rozměry velikosti například jablka, bude samozřejmě potřeba energie daleko menší než u například hvězdné lodi a podobně. Osobně si ale myslím, že energie potřebná k vytvoření bubliny bude větší, než se v článku uvádí, tedy 722kg [E = m*c na 2 lez vypočítat množství energie]. Další vyvstávající otázkou je pak samozřejmě navigace a výpočet dráhy letů. Přece jenom proletět, ikdyž "warpovanou" - smrštěnou, hvězdou by asi nikdo z nás nechtěl :-D. Samozřejmě jsou zde otázky vlivu pole a exiotických částic na budoucí posádku atd...atd.... Jsem fanoušek SCI-FI seriálů snad všech, co jsou natočené, ovšem skutečnost je diametrálně odlišná od filmů :-D. Držím palce a doufám, že se brzy dočkám mezihvězných letů...
Bylo na čase
Vít Výmola,2012-09-20 00:21:30
Jak už jsem psal jinde, už bylo na čase, rok 2063 se blíží. :)
Nicméně... Potřebuje to exotickou hmotu. 722 kilo, kde to vezmem? A existuje vůbec? Jak to chtějí v laboratoři testovat, to snad nějakou mají? Laserový White-Judayův interferometr warpového pole, WTF?, to je jak na nějakém sci-fi conu. :)
Taky by mě zajímalo, proč "až desetinásobkem rychlosti světla". Když už bublina, proč ne víc? Co tomu brání?
Předchozí otázky jsou napůl řečnické, z druhé půlky se zřejmě dají vygooglovat. Berte je jako podnět k zamyšlení.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
