Interstellar. Sayansi nyuma ya pazia "- kitabu kwa wale ambao hawajaridhika na filamu

2024 Mwandishi: Malcolm Clapton | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 04:11

Lifehacker huchapisha dondoo kutoka kwa kitabu cha Kip Thorne, mwanafizikia wa nadharia wa Marekani, mwandishi wa wazo la filamu ya Interstellar. Nadharia nyingi za kisasa za kimwili na mawazo yameunganishwa katika njama ya picha, maelezo ambayo kwa sehemu kubwa yaligeuka kuwa nyuma ya pazia. Kwa hivyo, tuna hakika kwamba kitabu kitavutia mashabiki wa filamu na wale wanaopenda fizikia.

Ndege ya nyota

Katika mkutano wa kwanza, Profesa Brand anamwambia Cooper kuhusu safari za Lazaro kutafuta makao mapya ya ubinadamu. Cooper ajibu hivi: “Hakuna sayari zinazoweza kukaa katika mfumo wa jua, na nyota iliyo karibu iko umbali wa miaka elfu moja. Hii ni, kuiweka kwa upole, isiyo na maana. Kwa hivyo umewapeleka wapi, profesa? Kwa nini hii haina maana (ikiwa hakuna wormhole karibu), ni wazi ikiwa unafikiri juu ya jinsi umbali wa nyota za karibu ni mkubwa.

Umbali wa Nyota za Karibu

Nyota ya karibu zaidi (bila kuhesabu Jua) katika mfumo ambao sayari inayofaa kwa maisha inaweza kupatikana ni Tau Ceti. Ni miaka 11.9 ya mwanga kutoka duniani; yaani, kusafiri kwa kasi ya mwanga, itawezekana kuifikia katika miaka 11, 9. Kinadharia, kunaweza kuwa na sayari zinazofaa kwa maisha, ambazo ziko karibu na sisi, lakini sio sana.

Ili kutathmini umbali wa Tau Ceti kutoka kwetu, hebu tutumie mlinganisho kwa kiwango kidogo zaidi. Hebu fikiria kwamba huu ni umbali kutoka New York hadi Perth nchini Australia - karibu nusu ya mzingo wa dunia. Nyota iliyo karibu nasi (tena, bila kuhesabu Jua) ni Proxima Centauri, miaka 4, 24 ya mwanga kutoka Duniani, lakini hakuna ushahidi kwamba kunaweza kuwa na sayari zinazoweza kukaa karibu nayo. Ikiwa umbali wa Tau Ceti ni New York - Perth, basi umbali wa Proxima Centauri ni New York - Berlin. Karibu kidogo kuliko Tau Ceti! Kati ya vyombo vyote vya anga visivyo na rubani vilivyorushwa na wanadamu kwenye anga za juu, Voyager 1, ambayo sasa iko umbali wa saa 18 za mwanga kutoka duniani, ilifika mbali zaidi. Safari yake ilidumu miaka 37. Ikiwa umbali wa Tau Ceti ni umbali kutoka New York hadi Perth, basi umbali kutoka Dunia hadi Voyager 1 ni kilomita tatu tu: kutoka Jengo la Empire State hadi ukingo wa kusini wa Greenwich Village. Hii ni kidogo sana kuliko kutoka New York hadi Perth.

Iko karibu zaidi na Zohali kutoka Duniani - mita 200, vitalu viwili kutoka Jengo la Jimbo la Empire hadi Park Avenue. Kutoka Dunia hadi Mars - mita 20, na kutoka Dunia hadi Mwezi (umbali mkubwa zaidi ambao watu wamesafiri hadi sasa) - sentimita saba tu! Linganisha sentimita saba na nusu ya safari ya ulimwengu! Sasa unaelewa ni hatua gani inapaswa kutokea katika teknolojia ili wanadamu waweze kushinda sayari zilizo nje ya mfumo wa jua?

Kasi ya ndege katika karne ya XXI

Voyager 1 (iliyoharakishwa kwa slings za mvuto kuzunguka Jupiter na Zohali) inasonga mbali na mfumo wa jua kwa kasi ya kilomita 17 kwa sekunde. Katika Interstellar, chombo cha anga za juu cha Endurance husafiri kutoka Duniani hadi Zohali katika miaka miwili, kwa kasi ya wastani ya kilomita 20 kwa sekunde. Kasi ya juu zaidi inayoweza kufikiwa katika karne ya 21 wakati wa kutumia injini za roketi pamoja na kombeo za mvuto, kwa maoni yangu, itakuwa kama kilomita 300 kwa sekunde. Ikiwa tutasafiri hadi Proxima Centauri kwa kilomita 300 kwa sekunde, safari ya ndege itachukua miaka 5,000, na safari ya kuelekea Tau Ceti itachukua miaka 13,000. Kitu kirefu sana. Ili kufikia umbali kama huo haraka na teknolojia za karne ya XXI, unahitaji kitu kama shimo la minyoo.

Teknolojia za siku zijazo za mbali

Wanasayansi na wahandisi Dodgy wamejitahidi sana kukuza kanuni za teknolojia za siku zijazo ambazo zitafanya safari ya karibu-mwepesi kuwa ukweli. Utapata taarifa za kutosha kuhusu miradi hiyo kwenye mtandao. Lakini ninaogopa itachukua zaidi ya miaka mia moja kabla ya watu kuwa na uwezo wa kuwafufua. Hata hivyo, kwa maoni yangu, wanaamini kwamba kwa ustaarabu wenye maendeleo makubwa husafiri kwa kasi ya moja ya kumi ya kasi ya mwanga na ya juu inawezekana kabisa.

Hapa kuna chaguzi tatu za usafiri wa karibu-mwepesi ambazo naona zinanivutia sana *.

Mchanganyiko wa nyuklia

Fusion ni maarufu zaidi kati ya chaguzi hizi tatu. Kazi ya utafiti na maendeleo juu ya uundaji wa mitambo ya nguvu kulingana na mchanganyiko wa nyuklia unaodhibitiwa ilianza mnamo 1950, na miradi hii haitafanikiwa kikamilifu hadi 2050. Karne ya utafiti na maendeleo!

Hiyo inasema kitu kuhusu ukubwa wa utata. Acha mimea ya nguvu ya nyuklia ionekane Duniani ifikapo 2050, lakini ni nini kinachoweza kusemwa juu ya safari za anga za juu kwenye msukumo wa nyuklia? Injini za miundo iliyofanikiwa zaidi zitaweza kutoa kasi ya kilomita 100 kwa sekunde, na mwisho wa karne hii, labda hadi kilomita 300 kwa sekunde. Walakini, kwa kasi ya karibu-mwanga, kanuni mpya kabisa ya kutumia athari za nyuklia itahitajika. Uwezekano wa mchanganyiko wa thermonuclear unaweza kutathminiwa kwa kutumia mahesabu rahisi. Wakati atomi mbili za deuterium (hidrojeni nzito) zinapoungana na kuunda atomi ya heliamu, takriban 0.0064 ya wingi wao (takriban inayozunguka asilimia moja) hubadilishwa kuwa nishati. Ikiwa utaibadilisha kuwa nishati ya kinetic (nishati ya mwendo) ya atomi ya heliamu, basi atomi itapata kasi ya moja ya kumi ya kasi ya mwanga **.

Kwa hivyo, ikiwa tunaweza kubadilisha nishati yote inayopatikana kutoka kwa mchanganyiko wa mafuta ya nyuklia (deuterium) kuwa mwendo wa mwelekeo wa chombo cha anga, basi tutafikia kasi ya karibu c / 10, na ikiwa sisi ni smart, hata juu kidogo. Mnamo mwaka wa 1968 Freeman Dyson, mwanafizikia wa ajabu, alielezea na kuchunguza chombo cha anga cha zamani chenye uwezo wa - katika mikono ya ustaarabu wa kutosha - kutoa kasi ya utaratibu huu wa ukubwa. Mabomu ya nyuklia (mabomu ya "hidrojeni") hulipuka mara moja nyuma ya mshtuko wa mshtuko wa hemispherical, ambayo kipenyo chake ni kilomita 20. Milipuko hiyo inasukuma meli mbele, na kuharakisha, kulingana na makadirio ya kuthubutu ya Dyson, hadi thelathini ya kasi ya mwanga. Muundo wa hali ya juu zaidi unaweza kuwa na uwezo zaidi. Mnamo 1968, Dyson alifikia hitimisho kwamba itawezekana kutumia injini ya aina hii mapema kuliko mwisho wa karne ya XXII, miaka 150 kutoka sasa. Nadhani tathmini hii ni ya matumaini kupita kiasi.

[…]

Ingawa teknolojia hizi zote za siku zijazo zinaweza kuonekana kuvutia, neno "baadaye" ni muhimu hapa. Kwa teknolojia ya karne ya 21, hatuwezi kufikia mifumo mingine ya nyota kwa chini ya maelfu ya miaka. Tumaini letu pekee la kizuka kwa ndege kati ya nyota ni shimo la minyoo, kama vile Interstellar, au aina nyingine kali ya kupindika kwa muda wa anga.