עוד בקטגוריה זו:
אל ''המרחב''
מאמרים / איתי ליבנה
13/09/14
תגובות: 0
אלים וז'אנר
מאמרים / ניקולה גריפית'
02/08/14
תגובות: 2
האם איבדנו את העתיד?
מאמרים / ג'ו וולטון
22/02/14
תגובות: 4
הכפירה הקדושה נוסח מאדים
מאמרים / אבינועם ביר
01/02/14
תגובות: 2
האם יש ''גל חדש'' חדש במדע הבדיוני?
מאמרים / דייויד ברנט
29/06/13
תגובות: 4
בילבו בגינס: גיבור עם חרב ומטפחת
מאמרים / רחל מרדכוביץ'
26/01/13
תגובות: 12
מקדים את המאוחר
מאמרים / אהוד מימון
24/11/12
תגובות: 11
הסכנות שבדמיון פעיל יתר על המידה
מאמרים / גיא חסון
13/10/12
תגובות: 4
קולר האשמה
מאמרים / אהוד מימון
25/08/12
תגובות: 11
הכוח חזק עמו
מאמרים / רז גרינברג
15/03/12
תגובות: 1
המוסר הרובוטי של דוקטורוב
מאמרים / אהוד מימון
31/12/11
תגובות: 0
השתלהבויות מדע בדיוני של ימים עברו
מאמרים / ג'יימי טוד רובין
08/04/11
תגובות: 5
מחזור 2010
מאמרים / שריל מורגן
12/02/11
תגובות: 3
גיהינום חדש
מאמרים / לורה מילר
28/08/10
תגובות: 4
קדימה במלוא הקיטור
מאמרים / פול די פיליפו
24/04/10
תגובות: 8
|
 |
אל המאדים בשלוש שעות
מאמרים / אהרון האופטמן
יום ראשון, 30/04/2006, שעה 10:10
ואיך לנוע מהר מהאור בלי לעבור על המהירות המותרת
|
|
מאמר זה ראה אור בגליון מספר 28 של המימד העשירי, אפריל 2006
המכון האמריקני לאווירונאוטיקה ולאסטרונאואיקה (AIAA) הוא ארגון בינלאומי מכובד (הוא קיים כבר כ-70 שנה) הכולל כ-35 אלף מהנדסי תעופה וחלל, ועוסק מטבע הדברים בכל הטכנולוגיות הקשורות לטיסה באוויר ובחלל. אין שום דבר מפליא בכך שארגון זה מציין לשבח מאמר שדן, למשל, במודל של ''מכניקת זרימה חישובית לחקירת זרימה דרך רוטור במדחס עבר-קולי עם מרווחי קצה גדולים'' או ''שיפור בזיהוי קונפליקטים לצורך צמצום שגיאות תפעוליות בבקרת תנועה אווירית''. למי שאינו מהנדס תעופה נושאים אלה נשמעים מן הסתם מעוררי פיהוק, למרות שבזכותם אנחנו מעזים להיכנס לתוך מיכל משונה ורועש עם כנפיים ולהמריא אל מעבר לים.
אבל כאשר AIAA מעניק פרס מיוחד למאמר העוסק באפשרות לבנות חלליות שמהירותן עולה על מהירות האור, זה כבר משהו שחובבי מד''ב צריכים להתרגש ממנו. ואם הדבר נעשה בעזרת שימוש ב''על-חלל'' רב-מימדי, קוראי ''המימד העשירי'' בהחלט רשאים להתלהב.
וזה אכן מה שקרה לפני חודשים אחדים. AIAA מעניק בסוף כל שנה פרסים למאמרים הטובים ביותר בקטגוריות שונות. אחת הקטגוריות היא ''המאמר הטוב ביותר בנושא טיסה עתידית וגרעינית''. הפרס הראשון בקטגוריה זו לשנת 2005 ניתן למאמר בשם היבש למראה ''קווים מנחים להנעת חלל על בסיס תאוריית הקוואנטום של היים'', מאת וולטר דרושר, מדען מאוניברסיטת אינסברוק באוסטריה, ויוכם האוזר מהאוניברסיטה למדע שימושי בזלצגיטר, גרמניה. מאחורי השם התמים והיבש מסתתרת תקווה עתיקה וגדולה – תקווה להגיע אל כוכבים רחוקים. ולא רק תקווה, אלא אולי גם דרך נועזת להגשים אותה, בזמן קצר ובלי צורך במשאבי אנרגיה אדירים. זהו אתגר גדול, שהרי כולנו יודעים שבמהירויות של החלליות הקיימות היום מסע אל המאדים דורש כ-8 חודשים (לכיוון אחד), ועל מסע מאויש אל כוכבים מחוץ למערכת השמש אין מה לדבר. אמנם קיימים, על הנייר, רעיונות מלהיבים לבנות חלליות מהירות בהרבה, למשל בעזרת ''מפרש שמש'' הנדחף על ידי חלקיקי האור, הפוטונים. אך גם רעיונות אלה אינם מספיקים לנוכח המרחקים האדירים, המייאשים, של הגלקסיה ומעבר לה (נדרש זמן של שנים כדי להאיץ חללית לא גדולה במיוחד לעשירית ממהירות האור).
אז איך אפשר להתגבר על הבעיה? בעזרת פיסיקה חדשה של על-מרחב עם שמונה מימדים. לא עשרה מימדים – אפשר להסתפק בשמונה. אולי אפילו שישה.
המושג ''על-מרחב'' או ''על-חלל'' (Hyperspace) נולד ככל הנראה בספרות המדע הבדיוני. ''האנציקלופדיה של המדע הבדיוני'' (בעריכת פיטר ניקולס) מייחסת את המצאת המושג הזה לג'ון קמפבל, עורכו האגדי של המגזין ''אסטאונדינג סיינס פיקשן''. קמפבל טבע את המונח לראשונה בסיפור קצר שפרסם בשנת 1934. מאז רבים עשו בו שימוש שגרתי – סופרים ופיסיקאים כאחד. בסיפורי מד''ב רבים משמש מונח ה''על-חלל'' כתעלול נפוץ לעקוף את חסם מהירות האור: החללית עוברת ל''חלל-על'' המשמש מעין קיצור דרך אל קצוות הגלקסיה או אל גלקסיות אחרות. בפיסיקה המודרנית משמש המושג לעתים כאמצעי במסגרת הנסיונות, הכושלים לפי שעה, להגיע אל ''התאוריה של הכל'': איחוד תורת היחסות הכללית עם פיסיקת הקוונטים, ומתן הסבר לכל הכוחות הפועלים בטבע בעזרת גיאומטריה של מימדים גבוהים. למרות שהשאיפה הזאת די ברורה, העניין לא פשוט כלל וכלל, בלשון המעטה. מי שמעוניין ללמוד על זה משהו מספר מדע פופולרי מעולה ומרתק, מוזמן לעיין בספר ''על-מרחב'' של הפיסיקאי מיצ'יו קאקו (כותרת משנה: ''אודיסיאה מדעית ביקומים מקבילים, בעיוותי זמן ובמימד העשירי'', תרגם עמנואל לוטם, הוצאת הד ארצי, 1998).
למעשה, מדובר בצעד גדול ונועז קדימה בעקבות תורת היחסות הכללית של איינשטיין. בתורתו זו נתן איינשטיין פרוש גיאומטרי למה שאנחנו תופשים כ''כוח הכובד''. לפי תורת היחסות הכללית, מה שאנחנו חשים ככוח הכובד אינו אלא תוצאה של עיקום במרחב הארבעה-מימדי (מרחב-זמן). מיצי'ו קאקו מסביר זאת כך: נניח שאתה יצור דו-מימדי שחי על מישור, למשל על דף נייר ישר, כלומר בעולם דו-מימדי. אין לך מושג שקיים גם ''גובה'', הווה אומר מימד שלישי. ונניח שהמישור (דף הנייר) מתקפל או מתכופף מטה. אתה מגיע אל קו הקיפול וכדי להמשיך הלאה אתה נאלץ לנוע כלפי מטה, על הנייר המכופף. כלומר, אתה חש כאילו פעל עליך כוח שאילץ אותך לשנות כיוון, אך בעצם מה שאילץ אותך לעשות זאת היתה הגיאומטריה של העולם הדו-מימדי שלך, כפי שהיא נראית ''מלמעלה'', בעולם תלת-מימדי. מה המסקנה? נוסיף עוד מימדים ''גבוהים'' לעולם הארבע-מימדי של איינשטיין, ואז גם יתר הכוחות הפיסיקליים (הכוח האלקטרומגנטי והכוחות הגרעיניים) יתגלו כתולדה מעין-גיאומטרית של עיקומים במרחב רב-מימדי - ''על-מרחב''.
אחד האנשים שחשבו בכיוון זה עוד בשנות ה-50, תוך נסיון לאחד את תורת היחסות הכללית עם מכניקת הקואנטים (נסיון בו נכשל איינשטיין עצמו), היה פיסיקאי גרמני אלמוני למדי בשם בורקהרד היים. בתחילה הוסיף היים במודל התאורטי שלו ארבע מימדים ליקום הארבעה-מימדי של איינשטיין, ואחר כך הסתפק בהוספת שני מימדים בלבד. בעולם ששת המימדים של היים יש צימוד בין כוח הכובד והכוח האלקטרומגנטי, ולפי התאוריה שפיתח יש אפשרות להמיר אנרגיה אלקטרומגנטית לאנרגיית כבידה ולהיפך. אפשרות זאת העלתה במוחו מיד את האפשרות לנצל זאת להנעת חלליות. איך? על ידי ניטרול כוח הכובד באמצעות שדה מגנטי מסתובב ורב-עוצמה. גרסה מתוחכמת לרעיון ה''אנטי-כבידה'' הישן, המוכר לקוראי מד''ב עוד מימי ה. ג'. וולס. היים הציג את הרעיון שלו בשנת 1957, ועורר התעניינות רבה אצל אנשים כמו וורנר פון בראון (שהיה מעורב אז בפרויקט טילי ''סאטורן'' האמריקאי). היו אף כאלה שהציעו את מועמדותו לפרס נובל – אם רק יצליח לבצע ניסוי שיאשש את התאוריה. היים לא הצליח לעשות זאת, והוא אף לא שש מדי לפרסם את הגיגיו (כנראה בין השאר עקב נסיבות אישיות קשות שהיו קשורות לנכות פיסית: הוא חלם להיות מדען רקטות מגיל 6 ואיבד את שתי ידיו ואת רוב כושר ראייתו ושמיעתו כאשר התעסק עם חומרי נפץ בגיל 19). הוא המשיך לפתח את התיאוריה שלו בכיוון שונה במקצת – לחיזוי מדויק של מסות חלקיקים תת-אטומיים. כך נשכח כמעט הרעיון של היים בדבר הנעת על-חלל, עד שהתגלה מחדש בשנות ה-80 על ידי הצמד דרושר והאוזר. דרושר שיחזר למעשה את המודל הישן של היים, זה עם שמונת המימדים, ופיתח אותו הלאה. לפי התאוריה החדשה, מהשפעות גומלין שונות של שמונת המימדים נובעים שני כוחות חדשים: האחד הוא כוח כבידה שלילי (דחיה), הקשור מן הסתם למה שנקרא ''אנרגיה אפלה'' (המסבירה את האצת קצב ההתפשטות של היקום). השני הוא אותו צימוד של כבידה ואלקטרומגנטיות, שלטענת האוזר ודרושר יוצר צמדים של חלקיקים בשם ''גרביטופוטונים'', ה''מתווכים'' בתהליך ההמרה בין אנרגיית כבידה לאנרגיה אלקטרומגנטית. נשמע לכם מעורפל ומסובך? אתם בחברה טובה. גם פיסיקאים ידועי שם סבורים שהתאוריה אינה ברורה די צרכה, ובוודאי טעונה אישוש נסיוני. אך זה לא גורע מההתעניינות הרבה לה זכה המאמר של השניים, עד כדי זכייתם כאמור בפרס של AIAA. כי אם יש ממש בתאוריה, הדרך אל הכוכבים תתקצר באופן דרסטי. כיצד?
הדבר יחייב טבעת מסתובבת גדולת מימדים, שתמוקם מעל סליל מוליך-על כדי ליצור שדה מגנטי חזק. אם הסיבוב יהיה מהיר דיו והשדה המגנטי יהיה חזק דיו (ונתעלם כרגע מהשאלה אם יצור אנוש יכול לעמוד בעוצמת שדה של 25 טסלה), תיווצר אינטראקציה בין הגרביפוטונים לבין כוח הכבידה הרגיל, והתוצאה תהיה כוח דחיה או אנטי כבידה.
אם חשבתם שבכך נגמר הסיפור, טעות בידכם. תחזיקו חזק. כאן נכנסים דרושר והאוזר עמוק עוד יותר לאזור הספר של הספקולציות הפרועות שירגשו כל חובב מד''ב. לדבריהם, החללית בעלת השדה המגנטי המסוחרר תוכל ''להחליק'' אל העל-חלל הרב-מימדי שבו הקבועים הפיסיקליים שונים מאלה המוכרים לנו. ביניהם גם מהירות האור, שתהיה גבוהה בהרבה מזו שבעולמנו. כך תוכל החללית של דרושר והאוזר לטוס במהירת העולה על מהירות האור ''שלנו'', בלי להפר את תורת היחסות. לפי המאמר של השניים, תוכל החללית להגיע אל כוכב הנמצא במרחק 11 שנות אור מכדור הארץ, תוך 80 יום בלבד! ומסע אל המאדים יהיה דבר של מה בכך: לא יותר משלוש שעות.
הקהילה המדעית הגיבה בשלב זה למאמר של דרושר והאוזר בהתעניינות אך בספקנות רבה, כצפוי. ההתייחסות הרצינית, כמו גם הפרס של AIAA, קשורים במידה רבה למוניטין של התאוריה של היים, שעליה התבססו דרושר והאוזר, בתחום החיזוי המדויק של תכונות חלקיקים אלמנטריים. על פי העיתון ''ניו סיינטיסט'', שדיווח בהרחבה על הנושא בגליונו מה-5 בינואר 2006, גורמים במערכת הבטחון האמריקנית מגלים עניין רב בהנעת העל-חלל, ומעבדת סנדיה (של משרד האנרגיה האמריקני) בניו-מקסיקו המתמחה בין השאר ביצירת שדות מגנטיים רבי-עוצמה אף הציעה לתכנן ניסוי מתאים. יוכם האוזר עצמו מעריך שניתן יהיה לבנות מתקן נסיוני תוך כחמש שנים – אם ימצא המימון המתאים, כמובן.
אחד האנשים שהגיבו לאחרונה בזהירות על המאמר הוא מארק מיליס, לשעבר ראש הפרויקט ''פריצת דרך בפיסיקת הנעה'' של נאס''א. הוא הצביע על חלקים מעורפלים בתאוריה, ועל כך שגם אם היים הצליח בניבוי מסות של חלקיקים תת-אטומיים, הדבר לא מבטיח הצלחה בשטחי ישום אחרים, במיוחד אחר הוספת מימדים נוספים למודל של היים. הוא גם מתייחס לעלויות הגבוהות של הניסוי הנדרש לאישוש התאוריה, ומביע ספק אם זה באמת הכיוון בו צריך להשקיע כספים, במיוחד בתקופה שבה הופסק המימון של פרויקט ''פריצות הדרך בהנעה'' של נאסא, ולאור העובדה שבשטח מסתובבים רעיונות רבים אחרים, טובים לא פחות ואולי מעשיים יותר.
הפיסיקאי לורנס קראוס (מחבר ''הפיסיקה של סטאר-טרק'') היה בוטה יותר. באחד הבלוגים באינטרנט הוא צוטט כמי שאמר על המאמר ב''היו סיינטיסט'' שהוא ''טירוף מוחלט'', והאשים את העיתון ב''חוסר אחריות קיצוני'' בכך שניפח רעיון תאורטי לגמרי מעבר לכל פרופורציה, וזאת בלי לטרוח לשמוע חוות דעת של פיסיקאי חלקיקים על המאמר של דרושר והאוזר. הוא גם טען שאין במודל של דרושר והאוזר שום ''תאוריית שדה קוואנטית אמיתית''.
אבל יגידו מה שיגידו, כותב שורות אלה (שלא התיימר לרדת לעומק הנוסחאות של דרושר והאוזר) מוצא קסם מיוחד במשפט הבא המופיע בסיכום של מאמרם, שהתפרסם לא במגזין מד''ב אלא בכתב-עת מדעי: ''חללית עשויה להשיג מהירות על-אורית על ידי כניסה לחלל מקביל''.
AIAA
המימד העשירי
|
 |
|
