Jak złamać obowiązujące we wszechświecie ograniczenie prędkości

To naprawdę frustrujące, że wszechświat jest dla człowieka nie tylko zbyt duży, żeby ten mógł go zrozumieć, ale też zbyt duży, żeby mógł go eksplorować.

Wszystko dlatego, że, jak zauważył Albert Einstein, we wszechświecie obowiązuje ograniczenie prędkości, którym jest wynosząca 299 792 458 metrów na sekundę prędkość światła* . To tak blisko 300 000 000 metrów na sekundę, że można zacząć się zastanawiać, dlaczego nie zmieniliśmy definicji metra, by ułatwić sobie nieco rachunki. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina masa obiektu rośnie wraz z jego prędkością, co oznacza, że rośnie również energia potrzebna do tego, aby ten obiekt poruszał się szybciej. Masa obiektu poruszającego się z prędkością światła jest nieskończenie duża, co oznacza, że aby przyspieszyć do tej prędkości obiekt o dowolnej masie, potrzeba nieskończonej ilości energii.

Cóż za niedogodność. W najbliższym czasie żaden statek kosmiczny zbudowany przez człowieka nie rozwinie takiej prędkości.

Trzeba przyznać, że światło porusza się dosyć szybko. Drogę ze Słońca do Ziemi, czyli 150 milionów kilometrów, pokonuje w 8 minut i 20 sekund. Jednak wspomniane ograniczenie

* Mówiąc ściśle, jest to prędkość światła rozchodzącego się w próżni, ale nie bądźmy nadmiernie drobiazgowi.

prędkości oznacza, że ogromna, ogromna, ogromna większość wszechświata znajduje się dalej, niż można by dotrzeć w ciągu ludzkiego życia. Nawet osiągnięcie najbliższych Ziemi gwiazd zajęłoby nam lata, i to przy założeniu, że podróżowalibyśmy z prędkością światła, co obecnie nie jest możliwe* .

Takie realia oznaczają nie tylko nudną przyszłość, ale też – gdyby się ich trzymać – nudną fantastykę naukową. W jaki więc sposób pisarze tworzący w tym nurcie obeszli w swoich książkach fundamentalne prawa fizyki?

STAR TREK Dzięki napędowi warp statki kosmiczne (którym zazwyczaj nadaje się nazwę Enterprise, choć nie jest to żelazna reguła) nie muszą przekraczać prędkości światła, ponieważ mogą zakrzywiać przestrzeń wokół siebie. W jednym z odcinków okazuje się, że napędy warp niszczą przestrzeń kosmiczną, jednak (w prawdopodobnie najbardziej realistycznej scenie, jaka kiedykolwiek rozegrała się w tym serialu) wszyscy to ignorują i używają ich mimo tego†.

To wszystko to oczywiście science fiction, ale serial stanowił inspirację dla prawdziwych naukowców. W 1994 roku meksykański fizyk Miguel Alcubierre przedstawił pomysł stworzenia hipotetycznego napędu, który, jakże skromnie, nazwał napędem Alcubierre’a. Napęd taki miałby kurczyć przestrzeń przed statkiem kosmicznym i jednocześnie rozszerzać przestrzeń za nim,

* W chwili gdy to piszę, najszybszym obiektem stworzonym przez człowieka jest powstała w 2018 roku sonda Parker Solar Probe, która do Wigilii 2024 roku ma osiągnąć prędkość 200 kilometrów na sekundę. Podróżując z taką prędkością, dotarlibyśmy z Londynu do Nowego Jorku w mniej niż 30 sekund. Ale 200 km/s to zaledwie 0,07 procent prędkości światła. † W świecie Star Treka wciąż jednak istnieje ograniczenie prędkości, z jaką mogą przemieszczać się statki kosmiczne. W czwartym serialu z serii, zatytułowanym

Star Trek: Voyager, jeden z bohaterów łamie to ograniczenie i natychmiast zamienia się w jaszczurkę. Na szczęście udaje mu się odzyskać ludzką postać.

co przyciągałoby statek ku miejscu przeznaczenia z prędkością większą niż prędkość światła. W mailu do Williama Shantera, czyli Kapitana Kirka we własnej osobie, Alcubierre przyznał, że to właśnie ten serial zainspirował go do stworzenia jego teorii.

GWIEZDNE WOJNY Do podróży międzygwiezdnych statki wykorzystują hiperprzestrzeń będącą czymś w rodzaju innego wymiaru, w którym każdy punkt ma swój odpowiednik w realnej przestrzeni, ale – tak się szczęśliwie składa – punkty te znajdują się znacznie bliżej siebie. Porównując ze sobą te dwie filmowe franczyzy, nie sposób nie zauważyć, że Star Trek lubuje się w naukowych bzdurach i technobełkocie, podczas gdy Gwiezdne wojny nie zawracają sobie czymś takim głowy i skupiają się na snuciu opowieści.

BABILON 5 Statki kosmiczne korzystają z tak zwanych wrót skokowych generujących tunele czasoprzestrzenne, za pomocą których przenoszą się do niebieskiej, wirującej hiperprzestrzeni bardzo podobnej do tej z Gwiezdnych wojen, tyle że bardziej niebieskiej i intensywniej wirującej.

GWIEZDNE WROTA Tunele czasoprzestrzenne stworzone przez martwych od dawna kosmitów, którzy byli uprzejmi odwalić za nas całą ciężką robotę, umożliwiają podróże między punktami w realnej przestrzeni oddalonymi od siebie o wiele lat świetlnych.

Ten film również bazuje na prawdziwych ustaleniach naukowych. Tunele czasoprzestrzenne, nazywane też na cześć dwóch wybitnych umysłów mostami Einsteina-Rosena, to hipotetyczne skróty między dwoma odległymi punktami w czasoprzestrzeni. Ogólna teoria względności dopuszcza ich istnienie, co nie oznacza jednak, że faktycznie istnieją.

AUTOSTOPEM PRZEZ GALAKTYKĘ W napisanej przez Douglasa Adamsa książce i bazujących na niej filmach, serialach i słuchowiskach radiowych pojawiają się odniesienia do „tego całego nudnego pałętania się w hiperprzestrzeni”, ale pokazano w nich też dwa inne sposoby przekraczania prędkości światła. Pierwszym jest bistromatyka, nowa gałąź matematyki, która powstała dzięki obserwacji, że liczby zapisane na restauracyjnych rachunkach nie podlegają tym samym prawom co liczby w jakichkolwiek innych okolicznościach. Drugim, bardziej znanym sposobem, jest napęd nieskończonego nieprawdopodobieństwa. Zasadniczo można by go uznać za argument przeciwko możliwości przemieszczania się z prędkością większą niż prędkość światła, ponieważ napęd ten oblicza, jak bardzo nieprawdopodobne jest to, że statek po prostu zniknie z powierzchni Ziemi i pojawi się w innym miejscu, a następnie generuje dokładnie taki poziom nieprawdopodobieństwa, aby rzeczywiście do tego doszło. Niestety, w przeciwieństwie do napędu warp ze Star Treka wszystkie te szalone teorie nie przyczyniły się do faktycznego rozwoju nauki.

THE EXPANSE Akcja tego serialu w całości rozgrywa się w Układzie Słonecznym, więc scenarzyści nie trudzili się wymyślaniem sposobów na podróże z prędkością przekraczającą prędkość światła. Nie udawali też, że przyspieszenie potrzebne do osiągnięcia prędkości bliskiej prędkości światła jest możliwe czy choćby w najmniejszym stopniu przyjemne dla tych, którzy go doświadczają. Za każdym razem gdy statek przyspiesza, widzimy, jak członkowie załogi pompują w siebie całe mnóstwo leków mających zniwelować wpływ przeciążenia, które – gdyby pozbawić ich tej farmakoterapii – doprowadziłoby ich do omdlenia i/lub śmierci. To sprawia, że kosmos wygląda w tym serialu dosyć groźnie.

DOKTOR WHO Doktor Who również nie pokaże wam żadnych trików pozwalających obejść podstawowe prawa fizyki, bo po prostu w ogóle się nimi nie przejmuje. Przemieszczanie się szybciej niż światło? Łatwizna! Podróże w czasie? No jasne! Obiekty, które wewnątrz są większe niż na zewnątrz? A dlaczego, do licha, nie? Ludzie, którzy po śmierci zamieniają się w innych ludzi? Jedziemy z tematem! Jeśli lubicie prawdziwą, twardą naukę, możecie darować sobie serial, którego główny bohater zmienia wygląd i płeć, a także podróżuje w czasie zamknięty w niebieskiej budce.