Interstellar. Agham sa likod ng mga eksena "- isang libro para sa mga hindi nasisiyahan sa pelikula

2024 May -akda: Malcolm Clapton | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 04:13

Ang Lifehacker ay nag-publish ng isang sipi mula sa isang libro ni Kip Thorne, isang American theoretical physicist, may-akda ng ideya para sa pelikulang Interstellar. Maraming mga modernong pisikal na teorya at ideya ang pinagsama sa balangkas ng larawan, ang paliwanag kung saan sa karamihan ay naging nasa likod ng mga eksena. Samakatuwid, sigurado kami na ang libro ay mag-apela sa parehong mga tagahanga ng pelikula at sa mga interesado sa pisika.

Interstellar flight

Sa unang pagpupulong, sinabi ni Propesor Brand kay Cooper ang tungkol sa mga ekspedisyon ni Lazarus upang makahanap ng bagong tahanan para sa sangkatauhan. Sumagot si Cooper: "Walang matitirahan na mga planeta sa solar system, at ang pinakamalapit na bituin ay isang libong taon ang layo. Ito ay, upang ilagay ito nang mahinahon, walang kabuluhan. Saan mo sila ipinadala, propesor?" Bakit ito ay walang kabuluhan (kung walang wormhole sa kamay), malinaw kung iisipin mo kung gaano kalaki ang mga distansya sa pinakamalapit na mga bituin.

Mga Layo sa Pinakamalapit na Bituin

Ang pinakamalapit (hindi binibilang ang Araw) na bituin sa sistema kung saan matatagpuan ang isang planeta na angkop para sa buhay ay ang Tau Ceti. Ito ay 11.9 light years mula sa Earth; ibig sabihin, naglalakbay sa bilis ng liwanag, posibleng maabot ito sa loob ng 11, 9 na taon. Sa teorya, maaaring may mga planeta na angkop para sa buhay, na mas malapit sa atin, ngunit hindi gaanong.

Upang masuri kung gaano kalayo ang Tau Ceti sa atin, gumamit tayo ng pagkakatulad sa mas maliit na sukat. Isipin na ito ang distansya mula New York hanggang Perth sa Australia - halos kalahati ng circumference ng mundo. Ang pinakamalapit na bituin sa atin (muli, hindi binibilang ang Araw) ay ang Proxima Centauri, 4, 24 light years mula sa Earth, ngunit walang katibayan na maaaring may matitirahan na mga planeta sa tabi nito. Kung ang distansya sa Tau Ceti ay New York - Perth, kung gayon ang distansya sa Proxima Centauri ay New York - Berlin. Medyo malapit sa Tau Ceti! Sa lahat ng unmanned spacecraft na inilunsad ng mga tao sa interstellar space, ang Voyager 1, na ngayon ay 18 light-hours mula sa Earth, ay umabot sa pinakamalayo. Ang kanyang paglalakbay ay tumagal ng 37 taon. Kung ang distansya sa Tau Ceti ay ang distansya mula sa New York hanggang Perth, kung gayon ang distansya mula sa Earth hanggang Voyager 1 ay tatlong kilometro lamang: mula sa Empire State Building hanggang sa katimugang gilid ng Greenwich Village. Ito ay mas mababa kaysa mula sa New York hanggang Perth.

Mas malapit pa ito sa Saturn mula sa Earth - 200 metro, dalawang bloke mula sa Empire State Building hanggang Park Avenue. Mula sa Earth hanggang Mars - 20 metro, at mula sa Earth hanggang sa Buwan (ang pinakamalaking distansya na nalakbay ng mga tao sa ngayon) - pitong sentimetro lamang! Ihambing ang pitong sentimetro sa isang kalahating pag-ikot ng paglalakbay sa mundo! Ngayon naiintindihan mo na ba kung ano ang dapat mangyari sa teknolohiya upang masakop ng sangkatauhan ang mga planeta sa labas ng solar system?

Bilis ng paglipad sa XXI century

Ang Voyager 1 (pinabilis gamit ang gravitational slings sa paligid ng Jupiter at Saturn) ay lumalayo mula sa solar system sa bilis na 17 kilometro bawat segundo. Sa Interstellar, ang Endurance spacecraft ay naglalakbay mula sa Earth hanggang Saturn sa loob ng dalawang taon, sa average na bilis na humigit-kumulang 20 kilometro bawat segundo. Ang pinakamataas na bilis na maaabot sa ika-21 siglo kapag gumagamit ng mga rocket engine kasama ng gravitational slingshots ay, sa palagay ko, ay mga 300 kilometro bawat segundo. Kung maglalakbay tayo sa Proxima Centauri sa bilis na 300 kilometro bawat segundo, aabutin ng 5,000 taon ang paglipad, at aabutin ng 13,000 taon ang paglipad patungong Tau Ceti. Isang bagay na masyadong mahaba. Upang makarating sa ganoong distansya nang mas mabilis gamit ang mga teknolohiya ng XXI century, kailangan mo ng isang bagay tulad ng isang wormhole.

Mga teknolohiya ng malayong hinaharap

Ang mga tusong siyentipiko at inhinyero ay nagsagawa ng matinding pagsisikap upang bumuo ng mga prinsipyo ng mga teknolohiya sa hinaharap na gagawing isang katotohanan ang malapit-liwanag na paglipad. Makakahanap ka ng sapat na impormasyon tungkol sa mga naturang proyekto sa Internet. Ngunit natatakot ako na aabutin ng higit sa isang daang taon bago sila mabubuhay ng mga tao. Gayunpaman, sa aking opinyon, nakumbinsi nila na para sa mga super-binuo na sibilisasyon, ang paglalakbay na may bilis na isang ikasampu ng bilis ng liwanag at mas mataas ay posible.

Narito ang tatlong malapit-liwanag na opsyon sa paglalakbay na sa tingin ko ay partikular na kawili-wili *.

Thermonuclear fusion

Ang Fusion ang pinakasikat sa tatlong opsyong ito. Ang gawaing pananaliksik at pagpapaunlad sa paglikha ng mga power plant batay sa kinokontrol na thermonuclear fusion ay nagsimula noong 1950, at ang mga proyektong ito ay hindi mapuputungan ng ganap na tagumpay hanggang 2050. Isang siglo ng pananaliksik at pag-unlad!

May sinasabi iyon tungkol sa sukat ng pagiging kumplikado. Hayaang lumitaw ang mga thermonuclear power plant sa Earth pagsapit ng 2050, ngunit ano ang masasabi tungkol sa mga flight sa kalawakan sa thermonuclear thrust? Ang mga makina ng pinakamatagumpay na disenyo ay makakapagbigay ng mga bilis na humigit-kumulang 100 kilometro bawat segundo, at sa pagtatapos ng siglong ito, marahil ay hanggang 300 kilometro bawat segundo. Gayunpaman, para sa malapit-liwanag na bilis, isang ganap na bagong prinsipyo ng paggamit ng mga thermonuclear na reaksyon ay kinakailangan. Ang mga posibilidad ng thermonuclear fusion ay maaaring masuri gamit ang mga simpleng kalkulasyon. Kapag nag-fuse ang dalawang atom ng deuterium (mabigat na hydrogen) upang bumuo ng isang helium atom, humigit-kumulang 0.0064 ng masa ng mga ito (humigit-kumulang na rounding isang porsyento) ay na-convert sa enerhiya. Kung iko-convert mo ito sa kinetic energy (enerhiya ng paggalaw) ng isang helium atom, ang atom ay magkakaroon ng bilis na isang ikasampu ng bilis ng liwanag **.

Samakatuwid, kung maaari nating i-convert ang lahat ng enerhiya na nakuha mula sa pagsasanib ng nuclear fuel (deuterium) sa direksyon na paggalaw ng spacecraft, pagkatapos ay maaabot natin ang bilis na humigit-kumulang c / 10, at kung tayo ay matalino, kahit na mas mataas. Noong 1968 si Freeman Dyson, isang kahanga-hangang physicist, ay inilarawan at nag-imbestiga sa isang primitive fusion-powered spacecraft na may kakayahang - sa mga kamay ng isang sapat na advanced na sibilisasyon - upang magbigay ng bilis ng ganitong uri ng magnitude. Ang mga thermonuclear bomb ("hydrogen" bomb) ay sumabog kaagad sa likod ng hemispherical shock absorber, ang diameter nito ay 20 kilometro. Ang mga pagsabog ay nagtulak sa barko pasulong, na pinabilis ito, ayon sa pinakamatapang na mga pagtatantya ni Dyson, sa isang-tatlumpung bilis ng liwanag. Ang isang mas advanced na disenyo ay maaaring magkaroon ng higit pa. Noong 1968, dumating si Dyson sa konklusyon na posible na gumamit ng isang makina ng ganitong uri nang hindi mas maaga kaysa sa pagtatapos ng XXII siglo, 150 taon mula ngayon. Sa tingin ko ang pagtatasa na ito ay labis na maasahin sa mabuti.

[…]

Kahit gaano kaakit-akit ang lahat ng mga teknolohiyang ito sa hinaharap, ang salitang "hinaharap" ay susi dito. Sa teknolohiya ng ika-21 siglo, hindi namin maabot ang iba pang mga star system sa loob ng wala pang libong taon. Ang aming tanging makamulto na pag-asa para sa isang interstellar flight ay isang wormhole, tulad ng sa Interstellar, o ilang iba pang matinding anyo ng space-time curvature.