Nauka

Z kalendarza: Dzień „Gwiezdnych Wojen”

Shutterstock
„Gwiezdne wojny” prowokują do podniecającej myśli, że oszałamiająca technologia, którą widzimy na ekranie, może pewnego dnia zadziałać w naszej rzeczywistości – pisze prof. Carsten Welsch, fizyk z University of Liverpool. Czy jest to możliwe?

Moc jest sercem uniwersum Gwiezdnych Wojen. „To pole energetyczne stworzone przez wszystkie żywe istoty. Otacza nas, przenika, spaja galaktykę” – wyjaśniał kiedyś Obi Wan Kenobi Luke'owi Skywalkerowi. Ale czy można to potwierdzić naukowo?

Rozumiemy, że we wszechświecie istnieją cztery podstawowe siły: elektromagnetyczną, grawitacji i dwie, które kontrolują jądro atomowe i jego cząstki.

Ale do opisania tych sił potrzebne są różne teorie fizyczne. Mechanika kwantowa, która wyjaśnia działanie sił jądrowych, jest notorycznie niezgodna z ogólną teorią względności, która opisuje grawitację. Świętym Graalem fizyki jest próba połączenia tych teorii i zjednoczenia wszystkich sił w jedną „Moc”.

Nauka jednak zgadza się ideą pola energetycznego, które „otacza wszystko”. Jeśli usuniesz wszystkie rzeczy we wszechświecie – galaktyki, planety i ludzi – zostaniesz z egzotycznym rodzajem energii w samej pustej przestrzeni. Co ciekawe, ten rodzaj energii nicości może w rzeczywistości wywoływać siły, jak sugeruje się to w „Gwiezdnych Wojnach”. Efekt jest jednak niewielki i na pewno nie może dać nikomu specjalnych mocy.

Do tworzenia i badania cząstek związanych z siłami, które – w niektórych przypadkach – nie zostały wytworzone od czasu Wielkiego Wybuchu, fizycy używają akceleratorów. Jednym z przykładów był bozon Higgsa odkryty w 2012 r. przez Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) w CERN w Szwajcarii.

Szable świetlne to jedna z najsłynniejszych broni w historii kina. Są używane przez Jedi i Sithów. Wymagają znajomości Mocy, aby można było nimi sterować. Niestety, obecnie nie można wyprodukować prawdziwej szabli świetlnej. Jednym z problemów jest to, że nie ma sposobu, aby światło emanowało ze źródła i zatrzymywało się już po metrze – ono będzie płynąć w nieskończoność, chyba że w coś uderzy.

Istnieje jednak sposób na zrobienie czegoś podobnego do tej niesamowitej broni przy użyciu plazmy – czwartego stanu skupienia materii, składającego się z wysoce naładowanych cząstek. Ostrze może być wykonane z plazmy i być ograniczone polem elektromagnetycznym. Teoretycznie szabla plazmowa podobnie do mieczy świetlnych. Byłaby jednak bardziej śmiercionośna.

Plazmy są obecnie używane do wyrzucania naładowanych cząstek z dużą prędkością na bardzo krótkie odległości. Pomaga to naukowcom projektować i budować coraz bardziej kompaktowe akceleratory cząstek, potencjalnie nawet tysiąc razy mniejsze – i znacznie tańsze – niż obecne.

W tym podejściu laser o dużym natężeniu lub wiązka cząstek jest kierowana przez ośrodek plazmowy. Powoduje to powstanie w plazmie śladu bardzo podobnego do takiego, jaki tworzy łódź płynącą z dużą prędkością wzdłuż rzeki lub jeziora. Pozwala to na wytworzenie silnego pola elektrycznego, które można wykorzystać do przyspieszenia wiązki naładowanych cząstek, która jest wtryskiwana do tego śladu we właściwym czasie.

Istnieje nadzieja, że ​​akceleratory plazmowe utorują drogę dla kompaktowych obiektów wykorzystywanych do wszystkiego: od obrazowania ultraszybkich zjawisk po testowanie innowacyjnych materiałów dla przemysłu.

„Torped protonowych” do zniszczenia Gwiazdy Śmierci – gigantycznej stacji kosmicznej, która unicestwia planety – używa w pierwszym filmie o Gwiezdnych Wojnach Luke Skywalker. To rodzaj wybuchowej głowicy, która uwalnia chmury wysokoenergetycznych cząstek protonów (one tworzą jądro atomowe z neutronami). Broń ta jest wyjątkowo zwrotna, więc można ją używać przeciwko różnym celom. Nie dotyczy to jednak rzeczywistych torped.

Protony są za to używane w innej wojnie: przeciw rakowi. Wiązki protonów mogą penetrować tkankę na odległość określoną przez ich energię. Mogą zdeponować większość tej energii w określonym miejscu, niszcząc docelowy guz, ale oszczędzając zdrową tkankę. To szybko rozwijająca się metodą leczenia.

Instrumenty opracowane pierwotnie dla LHC służą do pomiaru szczegółowych właściwości wiązki zabiegowej. Pomaga to w celowaniu w guzy z większą precyzją, a także pomaga skrócić czas ustawiania maszyny, umożliwiając leczenie większej liczby pacjentów.

Droidów takich jak R2D2 czy C3PO, nie potrafimy jeszcze zbudować. Ale badania nad Big Data Science, uczeniem maszynowym i sztuczną inteligencją coraz bardziej przybliżają te możliwość. Sztuczna inteligencja może już sortować rzeczy, grać w gry, diagnozować choroby i przewidywać odkrycia naukowe. Jednak jest jeszcze daleka od rozwinięcia ogólnej inteligencji i notorycznie źle radzi sobie z mową.

W zwiastunie filmu „Gwiezdne wojny: Skywalker. Odrodzenie” pada zdanie: „Przekazaliśmy wszystko, co wiemy”. To jest dokładnie to, co ja i inni badacze próbujemy robić. Może ten artykuł zainspiruje niektórych czytelników, którzy ciekawi tego, co nauka może osiągnąć w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat, sami zostaną naukowcami.

____________________________________________

źródło: University of Liverpool (oryginał opublikowany w The Conversation w grudniu 2019 r.)

Reklama

Czytaj także

Reklama