Jakie eksperymenty naukowe otworzą nam drzwi do przyszłości?

Współpraca ALPHA przeprowadził najbardziej dokładne eksperyment z wszystkich pomiaru zachowania neutralnego antymaterii w polu grawitacyjnym. W zależności od wyników, to może otworzyć drzwi do niesamowitych nowych technologii. Wiele sci-fi technologii przez długi czas (lub na stałe) pozostaną w dziedzinie literatury, jeśli tylko fizyki się nie zmieni. Ale przecież wielu eksperymenty mogą sprawdzić i to?

Marzenie o natychmiastowej komunikacji międzygwiezdnej statkach kosmicznych i zdolność do podróżowania w czasie – wyświechtane komunały science fiction. W dużej mierze, są największe nadzieje ludzkości, a jednak opierają się na technologii, które wykraczają poza to, co jest znane w chwili obecnej. Jednak nieustannie prowadzone i rozwijane są nowe eksperymenty. Jeśli mamy szczęście, że możemy znaleźć się za horyzontem? Ethan Зигель z Medium.com odpowiada na następujące pytanie:

", pod warunkiem, że dopisze nam szczęście, jakie eksperymenty naukowe, które odbędzie się w ciągu najbliższych kilku dekad, może otworzyć przed nami naukowo-fantastyczne możliwości?".

Istnieje kilka fantastycznych funkcji, które mogą перетряхнуть naszą rzeczywistość do końca 21 wieku.

Wszelkie pociski, które kiedykolwiek zostały stworzone, wymagają paliwa. Ale gdybyśmy stworzyli silnik na ciemnej materii, nowe paliwa można było znaleźć dosłownie na każdym kroku, wiodącym przez galaktykę

Ciemna materia może być nieograniczonym źródłem paliwa, który nam nie trzeba nosić ze sobą. Jedną z największych tajemnic w nauce – to właśnie jest natura ciemnej materii. Wiemy, że ona istnieje, dzięki pośrednim obserwacji, i wiemy, że jej wiele. Jeśli podsumować całą zwykłą materię w wielkiej galaktyce, okaże się, że ciemnej materii pięć razy więcej. I jest prawie pewne, że składa się z cząstek, z pewnymi wspólnymi cechami:

• u nich jest masa
• nie mają elektrycznego lub kolorowego baterii
• oddziałują grawitacyjnie
• muszą, na pewnym poziomie, zderzają się między sobą i/lub z normalną materią

Ze słynnego wzoru Einsteina E = mc² dowiedzieliśmy się, że w ciemnej materii zawiera ogromną ilość energii: pięć razy więcej, niż w całej zwykłej materii w sumie. Jeśli Wszechświat będzie do nas dobra, możemy spróbować się go pozbyć.

Rozkład masy gromady Abell 370, zrekonstruowany za pomocą grawitacyjnego soczewkowania, pokazuje dwóch dużych, rozproszonych halo masy, odpowiednich ciemnej materii dwóch łączących się klastrów. W pobliżu i wewnątrz każdego skupiska zwykłej materii istnieje pięć razy więcej ciemnej materii

W ramach wielu eksperymentów wyszukiwanie jest prowadzone kolizji ciemnej materii jak ze zwykłą materią, jak i z samą sobą. Generalnie, istnieją dwa rodzaje cząstek: фермионы (z полуцелым wirowania) i bozony (z całym wirowania). Jeśli ciemna materia jest бозоном, to oznacza, że jest to najprawdopodobniej jej własna античастица, a to znaczy, że jeśli weźmiemy dwie cząstki ciemnej materii i ich interakcji między sobą, wzajemnie się уничтожатся. I jeśli zabijają, to produkują czystą energię. Innymi słowy, jest to darmowe, nieograniczone źródło energii, który jest wszędzie i tyle. I nawet nie trzeba brać ze sobą, jeśli zdecydujesz się przejść przez Wszechświat. Dlatego, gdy słyszysz o eksperymentach poszukiwania ciemnej materii, nieograniczona, wolna energia – to jest nasz ostateczny, pożądany cel.

Ilustracja warp-pola z "Star Treka", który zmniejsza przestrzeń przed sobą, przedłużyć przestrzeń za sobą

Antymateria może mieć ujemną masę, co oznacza, że może być kluczem do rdzenia silnika. Jeśli chcesz podróżować do gwiazd, konwencjonalne źródła energii i paliwa zmniejszy się tylko od ogrodzenia i do obiadu. Czy będą poruszać się szybciej od prędkości światła. Najbliższa gwiazda typu Słońca z potencjalnie zamieszkałe światy, Tau Wieloryba, znajduje się około 12 lat świetlnych od nas. Jeden tylko podróż tam i z powrotem zajmie co najmniej pół życia. Ale jeśli możemy skompresować przestrzeń przed sobą, podróżując po межзвездному przestrzeni, jednocześnie rozszerzając go za sobą, możemy dostać się tam znacznie szybciej. Właśnie taki pomysł przyszedł do głowy астрофизику Miguelowi Алькубьерре w 1994 roku, który później zdobył ją według kanonów ścisłej nauki.

Tylko oto aby rozwiązać Алькубьерре potrzebna jest ujemna masa

Aby osiągnąć prawidłowej konfiguracji czasu i przestrzeni, niezbędnej do podkręcania rdzenia silnika, trzeba spełnić dwa warunki: ogromną ilość energii i istnienie ujemnej masy. Ta negatywna masa, o której na razie wiadomo tylko na papierze, jest potrzebna do prawidłowej krzywizny czasoprzestrzeni, a więc i dla warp-ruchu. Ale nigdy nie mierzono masę cząstek antymaterii; spadają one "w dół" lub "w górę" w polu grawitacyjnym, to na razie nie wiadomo. ЦЕРНовский eksperyment ALPHA obecnie mierzy grawitacyjne efekty antymaterii i jego zachowanie w polu grawitacyjnym. Jeśli odpowiedzią będzie spadek "w górę" w polu grawitacyjnym, możemy po prostu mieli swoją negatywną masę i zbierzemy warp-silnik.

Narzędzia Virtual IronBird pozwala stworzyć sztuczną grawitację, ale wymaga sporo energii i pozwala zapewnić tylko specyficzną центростремительную życie. Prawdziwa sztuczna grawitacja wymaga ujemnej masy

Ujemna masa równieżpozwolił nam stworzyć sztuczną grawitację. Ta sama możliwość istnienia ujemnej masy we Wszechświecie – pozwolił nam stworzyć sztuczne pole grawitacyjne. Istnienie dodatnich i ujemnych ładunków w электромагнетизме pozwala nam tworzyć przewodnicy, manipulować elektrycznymi polami i ekranizować te pola elektryczne. Grawitacja, jak my teraz wiemy, ma tylko jeden typ baterii: pozytywna masą. Istnienie samo ujemnej masy pozwolił nam stworzyć prawdziwą środę z zerową grawitacją i zapewniał nas możliwość tworzenia sztuczne pole grawitacyjne dowolnej wielkości między dwoma systemami dodatniej i ujemnej masy.

Pomysł podróży w czasie stale pojawia się w science fiction. Ale jeśli we Wszechświecie są zamknięte времениподобные krzywe, to nie tylko możliwe, ale i nieuchronnie

Obrotowe Wszechświat może pozwolić nam cofnąć się w czasie. Z tym, że podróż w czasie jest nie tylko możliwe, ale i nieuchronnie w kierunku do przodu. Ponieważ czas i przestrzeń są połączone tkanką czasu i przestrzeni, konieczne jest istotna wstrząsnąć znanej nam fizyki, aby czas płynąć w odwrotnym kierunku. W przestrzeni wrócić do pozycji wyjściowej po prostu: Ziemia sama robi to, gdy wykonuje obrót wokół Słońca, ale przy tym przechodzi znaczną odległość w czasie do przodu, czyli z upływem czasu, około jeden rok. "Zamknięty czasowo-podobną krzywą" zrobić łatwo. Jednak aby wrócić do punktu startu w czasie, trzeba będzie coś niezwykłego: "zamknięty времениподобная krzywa" — jest to cecha, której w naszej rozwijającej się, wypełnionej materii Wszechświata nie ma. Chyba, że Wszechświat się obraca.

We Wszechświecie, która obraca się, jest dokładne rozwiązanie, w którym gęstość materii i stała kosmologiczna (jest ciemna energia) mają pewne wartości, a Wszechświat musi mieć zamknięte времениподобные krzywe. Do tej pory mamy tylko nakładają ograniczenia na ogólny, globalny obrót Wszechświata, ale nie wyklucza jej całkowicie. Jeśli Wszechświat obraca się z określoną prędkością, która jest równoważona zadanej gęstości materii i stała kosmologiczna, będzie absolutnie możliwe udać się z powrotem w czasie i wrócić do dokładnego miejsca, z którego zaczynaliśmy, nie tylko w przestrzeni, ale i w przestrzeni-czasu. Zakrojone na szeroką skalę badania struktur głębokiego kosmosu, które będą w stanie zapewnić obserwacji obserwatoriów WFIRST lub LSST, mogą ujawnić to jest obrót, jeśli istnieje.

Koncepcyjne obraz z satelity NASA WFIRST, który wyruszy w kosmos w 2024 roku i zapewni nam najbardziej dokładne pomiary ciemnej energii, a także dokona inne otwarcia

Zawsze jest bardziej egzotyczne możliwości, niż pozwala nauka teleportacji obiektów fizycznych, błyskawiczne przemieszczanie się pomiędzy biegunami lokalizacji (tunel) lub komunikacji szybciej niż z prędkością światła — ale do tego potrzebne jest znacznie bardziej skomplikowane taniec z bębnami, niż przeprowadzenie prostego eksperymentu z dwoma możliwymi wynikami. Niemniej jednak, nadal będziemy szukać. Nauka – to nie jest historia z jednym końcem. To trwający detektyw, gdzie każde odkrycie, każdy punkt danych i każdy eksperyment nieuchronnie prowadzą do głębszych spraw w przyszłości. Na całej tej drodze ważne jest, aby zachować otwarty umysł.