Kas būtų, jei galėtume pramoniniu būdu gaminti gravitaciją ir antigravitaciją?
Vaizduotę žadinantis bozonų, subdalelių ir inžinerijos ateities tyrinėjimas
Gravitacija: tai viena pagrindinių jėgų, formuojančių mūsų egzistenciją ir visą Visatą. Ji laiko mus ant Žemės paviršiaus, valdo planetų judėjimą aplink žvaigždes bei orkestruoja milžinišką galaktikų šokį. Kasdien ja naudojamės nesusimąstydami, dažniausiai pastebime, kai nukrenta telefonas ar išsilieja arbata. Visgi gravitacija išlieka savotiška mįsle šiuolaikinėje fizikoje. Nors žinome, kaip ji veikia, dar niekada nesame tiesiogiai stebėję dalelės (ar bozono), galinčio ją perteikti. Tokią hipotetinę dalelę vadiname gravitonu.
Įsivaizduokime ateitį, kurioje mes patys įvaldome gravitaciją – ne tik atrandame, kaip ji iš tikrųjų veikia, bet ir išmokstame ją „gamykliniu būdu“ sukurti. Kas, jei šalia gravitacijos panaudojimo atrastume būdą ją panaikinti, t. y. sukurti patikimą, lengvai pritaikomą antigravitaciją? Tai atvertų neaprėpiamas galimybes. Šiame straipsnyje pasvarstysime (labai hipotetiškai) apie tai, kaip gravitacija galėtų būti gaminama ir valdoma lygiai taip, kaip dabar gaminame šviesą LED lempomis ar radijo bangas siųstuvais. Pamėginsime įsivaizduoti – kartais su smagia fantazija – kaip toks revoliucinis atradimas galėtų vykti, kokias technologijas jis atvertų ir kaip inžinierius užimtų šimtametėms kartoms, paversdamas juos kosminių žaidimų aikštelių kūrėjais, besimėgaujančiais savo darbu.
1. Gravitacija kaip bozonas: trumpas įvadas
Prieš pasineriant į šią vaizduotės kelionę, trumpai apžvelkime pagrindinę teoriją. Kvantinėje mechanikoje jėgas paprastai perneša dalelės, vadinamos jėgų nešėjais arba bozonais. Pavyzdžiui, fotonai yra elektromagnetinės sąveikos bozonai; gliuonai perneša stipriąją branduolinę jėgą; W ir Z bozonai – silpnąją jėgą. Gravitacijai priskiriamas hipotetinis bozonas, vadinamas gravitonu. Nors iki šiol tiesiogiai nepastebėtas, gravitonas išlieka pagrindine teorine dėlione, siekiant suderinti kvantinę mechaniką ir Einšteino bendrąją reliatyvumą.
1.1. Kodėl didesnės masės kūnai turi stipresnę gravitaciją
Pagal klasikinę Niutono ir Einšteino gravitacijos sampratą, masyvus kūnas iškreipia aplink save erdvėlaikį, taip sukeldamas traukos jėgą kitų objektų atžvilgiu. Tačiau kvantinėje gravitacijos teorijoje galima kiek vaizdingesnė analogija: kuo didesnę masę turi objektas, tuo daugiau jis galėtų turėti gravitono dalelių (ar didesnį gravitacinio lauko srautą, jei vartotume klasikines sąvokas). Kitaip tariant, kuo daugiau „gravitonų“ išskiria objektas, tuo stipresnė jo trauka. Planetos ar žvaigždės nėra vien didelės masės – jos taip pat gali būti gausios šių hipotetinių gravitacijos dalelių „emisijos“.
1.2. Pasaulis, kuriame gravitaciją gaminame pramoniniu būdu
Iš esmės (nors tai – be galo fantastiška) jei išmoktume sukurti ir valdyti gravitono emisijas, galėtume efektyviai sukurti gravitaciją dėžėje. Įsivaizduokite prietaisą, kuris ne skleidžia šviesą, o kontroliuojamą gravitacinį lauką. Galėtume reguliuoti jį aukštyn ar žemyn, galbūt net apversti, jeigu rastume būdą generuoti neigiamą gravitacinę energiją. Iš to kyla antigravitacijos sąvoka, dažnai sukelianti didelę mokslinės fantastikos gerbėjų nuostabą.
2. „Gravitech“ aušra: technologijos, paremtos gaminama gravitacija
Kaip elektrinės energijos įvaldymas atnešė mums apšvietimą, variklius, telekomunikacijas bei kompiuteriją, taip ir gravitacijos (bei antigravitacijos) suvaldymas galėtų iššaukti tokio pat masto transformacijas. Pažvelkime į keletą galimų taikymų:
2.1. Plūduriuojantys miestai ir orbitoje sklandančios metropolijos
Jei antigravitacija taptų patikima, visus miestus galėtume pastatyti taip, kad jie tiesiog kabėtų virš Žemės. Nebebūtume pririšti prie konkrečios vietovės – dangoraižiai galėtų stiebtis į viršų be jokių konstrukcinių apribojimų, nes sumažėtų gravitacinė apkrova. Visaverčiai „debesų miestai“ galėtų keliauti po žemynus, rinkdamiesi regionus su palankiausiu klimatu ar gražiausiais saulėtekiais. Įsivaizduokite didžiulę miesto platformą, plūduriuojančią virš Ramiojo vandenyno, energiją gaunančią iš saulės elementų ir specialių gravitacinių generatorių. Tokie „miestai-laivai“ būtų atsparesni žemės drebėjimams ar potvyniams, nors draudimo įmokos galbūt padidėtų dėl galimų gravicinių sistemų trikdžių!
2.2. Lengva kelionė į kosmosą
Jeigu išmoktume manipuliuoti gravitacijos laukais, raketų technologija patirtų milžinišką proveržį. Užuot rišęsi prie sunkių, degalais pripildytų raketų, mes galėtume lenkti erdvėlaikį aplink erdvėlaivį, taip sumažindami inerciją ir be didelių pastangų ištrūkdami iš Žemės gravitacinės traukos. Kelionės į Mėnulį, Marsą ar dar toliau taptų ne ką sudėtingesnės nei šiuolaikinis skrydis lėktuvu. Įsivaizduokite tylų, aptakų diską, maitinamą gravitacinio variklio, švelniai pakylantį nuo kilimo tako ir greitai atsiskiriantį nuo Žemės traukos.
2.3. Skriejantys automobiliai, reaktyviniai kupriniai ir asmeniniai dronai
Ko gero seniausia mokslinės fantastikos klišė – skraidantis automobilis. Jei antigravitacijos generatorius taptų pakankamai mažas, kad tilptų į asmeninę transporto priemonę, pagaliau išsipildytų „Jetsons“ animacinės ateities vizija. Plėtojant nekilnojamąjį turtą – jokių problemų: gyvenamieji namai gali būti išdėstyti vertikaliai ore. Norite greitai nuvykti į miesto centrą? Užšokate ant asmeninės skraidančios lentos. Kelių spūstys taptų praeitimi, bet tuomet oro eismo valdymo sistemai tektų itin atsakingas uždavinys: juk kažkas turi neleisti tūkstančiams gravicinių automobilių susidurti ore. Tikėtina, kad tokia eismo kontrolė būtų patikėta dirbtiniam intelektui.
2.4. Statybų ir sunkiosios pramonės revoliucija
Pamirškite masyvius kranus ar sudėtingas pastolių sistemas. Pakanka tiesiog sumažinti gravitacinį lauką statybų aikštelėje. Nesvarbu, kokia masė statybinės medžiagos, ją taptų lengva perkelti. Inžinieriai galėtų kilstelėti ištisus pastatų segmentus tarsi lengvas putų bloko dalis. Tuo tarpu kasybos darbai kosmose būtų beveik juokingai paprasti. Asteroidas ar kitas dangaus kūnas galėtų būti švelniai nutemptas specialiais gravitacijos spinduliais, išgautas iš jo metalas ar kitos medžiagos ir pristatytos į gamyklas orbitoje.
2.5. Ateiviškų pasaulių formavimas
Jeigu galime valdyti gravitaciją, kodėl gi neperdarius visos planetos aplinkos, kad ji taptų tinkama žmonėms? Įsivaizduokite Marsą, kuriame įrengti stiprūs gravitono skleidėjai giliai planetos gelmėse, sukuriantys Žemei artimą trauką. Taip galėtume sukurti ir palaikyti stabilią atmosferą iš esmės negyvenamuose pasauliuose, tarsi perkeldami Žemės sąlygas kitur. Tai būtų didžiausias kosminės inžinerijos projektas, trunkantis tūkstančius (ar dešimtis tūkstančių) metų bei įdarbinantis visus mokslininkus ir inžinierius. Mes galėtume keisti gravitaciją, planetos posvyrį ir netgi klimatą, prisitaikydami sau, užuot patys adaptavęsi prie svetimų sąlygų.
3. Kokiu laipsniu tai būtų juokinga (ir galbūt absurdiška)?
Visa tai skamba kaip inžinerinė fantazija, kuri vietomis tampa komiška. Bet juk būtent čia ir slypi žavesys! Įsivaizduokime kasdieninį gyvenimą, kai kiekvienas mūsų galėtų valdyti gravitaciją – scenarijai gali būti juokingai beprotiški:
- Nesvarumo sporto lygos. Pamirškime dabartinį krepšinį ar futbolą. Gravitaciniai sportai leistų keisti gravitacijos intensyvumą aikštėje. Vieną akimirką – įprasta Žemės trauka, kitą – Mėnulio trauka, kurioje dėjimai per krepšį ir 50 metrų šuoliai būtų norma. Stebėtojų dėmesys garantuotas!
- Epas išdaigų karas. Biuro pokštai įgytų naują lygį. Kolegos galėtų sureguliuoti gravitaciją vieni kitiems, kad lengvi daiktai pradėtų skrajoti ar taptų beprotiškai sunkūs. O bandymas gerti arbatą neigiamoje gravitacijoje? Neįkainojama patirtis, nors klaviatūra gal ir nenudžiugtų.
- Žemo sunkio treniruočių studijos. Verslininkai galėtų siūlyti antigravitacijos jogą, kuri sumažintų traumų riziką ir leistų atlikti neįtikėtinas pozas. Tuo tarpu pusiau nesvarios jėgos treniruotės leistų jums pakelti šaldytuvą viena ranka – šaunu savivertei, nors neatitiktų realybės pojūčio!
- Skraidantys gyvūnai. Jei manėte, kad katės ir taip paslaptingos, palaukite, kol jos sugalvos pasivaikščioti jūsų nesvarumo svetainėje. Įsivaizduokite karves, tykiai besileidžiančias virš laukų ir ėdančias ore pakibusias žolių kekes. Nors tai skamba juokingai, norint sukurti stabilius ekosistemų modelius tektų nemenkai paplušėti biologams, veterinarams ir ūkininkams.
Tokio komiško potencialo gausa galėtų tapti kasdienybės dalimi ir pralenktų dabartines mūsų visuomenės fantazijas apie paprastąją gravitacijos jėgą.
4. Kiek darbo turėtų inžinieriai per dešimtis tūkstančių metų
Jeigu atvertume duris gravitacijos ir antigravitacijos gamybai, mokslininkai bei inžinieriai taptų užimti šimtmečiams į priekį. Kodėl? Nes atsirastų begalė kūrybiškų būdų formuoti pasaulį ir net visą Saulės sistemą ar galaktiką, vos tik įvaldytume šią jėgą.
- Infrastruktūros perplanavimas. Keliai, tiltai, tuneliai, architektūra – visa tai kuriama atsižvelgiant į gravitaciją. Apvertus šias taisykles, mechanikos, konstrukcijų ir civilinės inžinerijos sritys pasikeistų iš esmės. Miestai keistųsi vienu sluoksniu po kito, tarsi evoliucionuodami kas kelis dešimtmečius.
- Galaktikos masto statybos. Be planetų adaptavimo, ateityje civilizacija galėtų statyti didžiulius orbitinius būstus, žiedpasaulius ar Dyson sferas aplink žvaigždes. Gravitacijos valdymas būtų esminis būdas kurti ir stabilizuoti tokias megastruktūras. Inžinieriai taptų kosminės erdvės skulptoriais, organizuojančiais ištisas Saulės sistemas.
- Meniniai ir kultūriniai eksperimentai. Architektai, skulptoriai, šokėjai gautų naują raiškos erdvę, pasitelkę gravitacijos manipuliacijas. Baleto artistai galėtų pasirodyti arenoje, kur gravitacijos lygis kinta kartu su muzikos ritmu, leisdamas jiems tiesiogine prasme pakilti su kiekvienu crescendo. Dailininkai galėtų kurti 3D paveikslus, sklandydami nesvarumo sąlygomis, kur paveikslas – ne plokščias, bet ištisa erdvinė kompozicija.
- Tarpplanetinis ir tarpžvaigždinis transportas. Sugebėdami valdyti gravitaciją, galėtume mažinti inerciją ir efektyviai spartinti milžiniškus erdvėlaivius. Tarpplanetiniam krovinių gabenimui prireiktų laivynų, paremtų gravitacijos varikliais. Tokios logistinės grandinės, tęstųsi per visą Saulės sistemą – galbūt ir toliau – ir įdarbintų naujos kartos kosminių tiekimo grandinių inžinierius, tikruosius kosmoso logistikos asus.
- Naujoji eksperimentinė fizika. Fizikams dažnai trūksta milžiniškų greitintuvų, kad geriau suprastų Visatos prigimtį. Kai galėsime valdyti gravitaciją, atsivers nauji eksperimentų laukai. Galbūt atrasime reiškinius, leidžiančius manipuliuoti laiku, kurti kirminų skyles ar išnaudoti dar neatrastus kvantinius efektus, kuriems kol kas net neturime pavadinimų. Kiekvienas laimėjimas mus stumtų pirmyn nuolatinių naujovių kryptimi.
Kai nauji atradimai ves prie naujų taikymų, gimtų besitęsiantis išradimų ciklas, trunkantis dešimtis tūkstančių metų. Tai būtų tokia pat milžiniška transformacija kaip perėjimas iš akmens amžiaus į informacijos amžių, tik dabar tai būtų Gravitech amžius. Įsivaizduokite, kiek kūrybingumo tokiu atveju atsiskleistų, keičiantis kartoms, kol žmonija nė akimirką nebežinotų, kas yra nuobodulys.
5. Iššūkiai, pavojai ir moralinės dilemos
Savaime aišku, visa tai turi ir šešėlinių pusių. Ten, kur yra galios, visada atsiranda galimybė ja piktnaudžiauti. Galimybė manipuliuoti gravitacija gali kelti grėsmę planetų stabilumui, jei būtų naudojama neatsargiai. Karai galėtų pasiekti neįsivaizduojamą mastą, jei antigravitacija ar gravitaciniai ginklai būtų militarizuoti. O ką, jei kas nors sukurtų miniatiūrinį singularumą ar lokalią juodąją skylę kaip bombą? Tai jau būtų ne juokinga, o kraupi grėsmė.
Be to, iškiltų gilios etinės problemos: ar turime teisę pritaikyti ištisas planetas savo patogumui, galbūt aukojant ten galimai egzistuojančias gyvybės formas? Kaip užtikrinsime, kad gravitacinė technologija nepriklausytų tik turtingiausiems, kurie galėtų pažodžiui užgniaužti likusius visuomenės narius? Mums reikėtų tvirto valdymo ir tarptautinio sutarimo, kad tokia technologija būtų naudojama atsakingai ir etiškai.
6. Žvelgiant į ateitį su smalsumu
Vis dėlto, net suvokiant galimas grėsmes, tokios idėjos žadina milžinišką smalsumą. Mintis, kad vieną dieną galėsime gaminti gravitaciją „gamykliniu būdu“ arba ją reguliuoti vos palietus rankenėlę, skamba pribloškiančiai. Komiški aspektai – nuo skraidančių karvių iki išsipylusios kavos nesvarume – įkvepia prisiminti, kad žmonijai visuomet patinka žaisti su naujais įrankiais ir galimybėmis.
Ar mums pavyktų jau per pirmą bandymą? Veikiausiai ne. Prireiktų ilgų bandymų, klaidų, galbūt net tragedijų, kol išmoktumėme valdyti gravitaciją. Tačiau taip ir vyksta progresas. O turint omenyje, kad gravitacija veikia viską – nuo kosminių mastelių iki mūsų kavos puodelio – jos valdymas galėtų būti didžiausias (ir drauge linksmiausias) inžinerijos iššūkis žmonijos istorijoje.
7. Išvada: beribis Gravitech horizontas
Prieš mus – didinga minties eksperimentų erdvė. Nors šiandieninė fizika vis dar nepatvirtino gravitono egzistavimo ir nesuteikė mums „gravitacijos jungiklio“, smalsūs ateities spėjimai palaiko mūsų kūrybingumą. Jei kada nors mokslininkams pavyks pramoniniu mastu valdyti gravitaciją, mūsų civilizacija bus tiesiogine to žodžio prasme iškelta į naują technologijų amžių, kupiną nuostabos ir, be abejonės, juokingų kasdienybės akimirkų.
Nuo plūduriuojančių miestų ir nesudėtingų kelionių į kosmosą iki asmeninių levitacinių transporto priemonių, keičiamų gravitacinių sportų arenų ir ištisų pasaulių pertvarkymo – šių idėjų skalė beribė. Mokslininkai ir inžinieriai ras naują kūrybos erdvę, paversdami Visatą milžiniška meno erdve, o patys atradimai tęsis dešimtis ar net šimtus tūkstančių metų. Svarbu tik atsakingai naudotis šia galia, kad ji netaptų pražūtinga, bet leistų mums iš naujo kurti realybę.
Tad išlaikykime smalsų žvilgsnį į ateitį ir nebijokime neįtikėtinų idėjų. Nes galbūt vieną tolimą dieną gersite arbatą nesvarume pakibusioje kavinėje, stebėdami saulėtekį 10 000 metrų aukštyje, o inžinieriai, plačiai šypsodamiesi, eksperimentuos su naujausiais gravitacijos valdymo išradimais, kurie mūsų pasaulį – ir visą Visatą – pavers dar labiau stulbinančia vieta gyventi. Pramoga tik prasideda.