A Star Wars és a fizika rajongója vagyok, de be kell vallanom, hogy nem tudom, mit jelent az “ugrás a hipertérbe”. Röviden, ez egy módja annak, hogy a Star Wars-univerzumban az űrhajók nagyon rövid idő alatt nagy távolságokat tegyenek meg. Világosnak kell lennie, hogy a hipertérben való utazás nem fénysebességgel történik. A fény sebessége 3 x 108 méter másodpercenként. Ez azt jelenti, hogy még a legközelebbi csillagig való utazás is (a Földről) néhány évig tartana. Einstein speciális relativitáselmélete szerint néhány más furcsa dolog is történne – de legyen elég annyi, hogy a hipertérbe való ugrás nem csupán a fénysebességgel való utazásról szól.
A hipertérrel kapcsolatos egyik általános elképzelés, hogy extra dimenziókkal jár. Talán ezen az extra dimenzión keresztül utazva egy csillaghajó rövidített utat tehet meg az űrben, így egy utazás, ami évekig tartana, csak órákba telik. Ez csak egy gondolat.
TOVÁBB
The WIRED Guide to Star Wars
De mi a helyzet azzal, amit valóban mérni is tudunk? Meg tudjuk-e határozni egy hajó gyorsulását, miközben a hipertérbe ugrik? Ó, igen – meg tudjuk, és meg is fogjuk. Ehhez az elemzéshez az Ezeréves Sólyom felvételét fogom használni, ahogy a Birodalom visszavág végén a hipertérbe ugrik. A gyorsulás becsléséhez megnézhetjük a Sólyom hátuljának szögméretét, ahogy távolodik.
Mi köze van egyáltalán a szögméretnek ehhez? A szemünk (és a filmkamerák) nem látják a dolgok méretét. Ehelyett a tárgyak szögméretét látják. Ha húzunk egy képzeletbeli vonalat a szemünkből egy tárgy egyik oldalára, majd egy másik vonalat a tárgy másik oldalára, akkor egy apró éket kapunk. A két vonal közötti szög a szögméret.
Ez az oka, hogy amikor a dolgok távolabbra kerülnek, kisebbnek tűnnek. De ha ismered a szögméretet (θ) radiánban és a tényleges méretet (L), akkor meg tudod találni a távolságot (r). Ó, tudom, mire gondolsz. Ez az összefüggés csak a kör ívhosszúságára működik. Igen, ez technikailag igaz. Ha azonban az objektum elég messze van, akkor az ívhosszúság és a szélesség közötti különbség szuperpici, és figyelmen kívül hagyhatjuk a különbséget.
Most néhány adat. Csak annyit kell tennem, hogy megmérem a Sólyom oldalainak helyzetét, és ez alapján kiszámítom a szögméretet a videó minden egyes képkockájában a hipertérbe ugrás során. Persze van egy nagy probléma. Valójában nem tudom a szögméretet az ugrás kezdetén. Csak meg kell becsülnöm. Tegyük fel, hogy a Millennium Falcon 25 méter széles, és a kamerától 100 méter távolságból indul. Ezzel be tudom állítani a jelenet szögletes látómezejét. Ez a következő diagramot adja a szögméret és az idő függvényében a Sólyom menekülése közben.
A szögméret és a Millennium Sólyom szélessége alapján ki tudom számítani a kamera és a csillaghajó közötti távolságot.
Ez a grafikon elég sok mindent tartalmaz. Csak nézd meg a végső pozíciót – 8000 méter körül. Tehát körülbelül fél másodperc alatt az Ezeréves Sólyom egy alig 100 méteres pozícióból körülbelül 5 mérföldre emelkedik. Ha figyelembe vesszük az átlagsebességet (a pozíció változása az idő változása alatt), akkor ez körülbelül 29 000 mérföld/óra (a birodalmi olvasóknak). Nem számít a mértékegység, ez egy szupergyors sebesség.
OK, de mi a helyzet a gyorsulással? Egy kvadratikus függvényt tudok illeszteni az adatokhoz (ahogy a grafikonon látható). Ez azért hasznos, mert egy állandó gyorsulással mozgó tárgy mozgásegyenlete is kvadratikus lesz. Mivel egy állandó gyorsulással mozgó tárgy mozgása elég gyakran előfordul a fizikaórákon, ezért ennek az egyenletnek külön nevet adunk – a kinematikai egyenletet. Ez a gyorsulás (valamint a kezdeti helyzet és sebesség) alapján adja meg egy tárgy helyzetét különböző időpontokban. Íme az illeszkedési egyenlet az állandó gyorsulás kinematikai egyenletével együtt.
Itt látható, hogy a t2 kifejezés elé illesztett számnak a gyorsulás felével kell megegyeznie. Így a Sólyom gyorsulása 33,922 méter/másodperc négyzetméter. Ummmm … ez egy szuper nagy gyorsulás. Ha leejtünk egy tárgyat a Föld felszínére, akkor az 9,8 m/s2 gyorsulást kap. Ha katapultál egy vadászrepülőgépből, akkor a fájdalmas gyorsulás valami 60 m/s2 lesz. Ez a hipertérbe ugró űrhajó ennél valamivel jobban gyorsul.
Mi a helyzet a g-erővel? Oké, tisztázzunk itt két dolgot. Először is, biztosan van az Ezeréves Sólyomnak valamilyen “tehetetlenségi csillapítója”, ami lehetővé teszi, hogy az űrhajóban lévő emberek úgy gyorsuljanak fel, hogy ne haljanak meg. Másodszor, a Star Wars nem a való élet, így ez nem számít (de azért jó móka elemezni). Most pedig a g-erő. Ez egy hamis erő. Ez egy módja annak, hogy egy gyorsuló vonatkoztatási rendszer úgy viselkedjen, mint egy nem gyorsuló vonatkoztatási rendszer. Ebben az esetben a hamis erő lényegében csak az Ezeréves Sólyom belsejének gyorsulását méri.
A hamis erő mértékegysége a Földre ható gravitációs erő – ez a gyorsulás g-ben kifejezve. Ha az űrhajó 9,8 m/s2 sebességgel gyorsulna, az 1 g hamis erő lenne. Az űrhajó belsejében ez olyan érzés lenne, mintha egy extra gravitációs súly nyomna rád az űrhajó gyorsulásával ellentétes irányban. Tehát a hipertérbe ugráskor a gyorsulás 3,461 g-nek megfelelő g-erő lenne. Ez elég nagy gyorsulás ahhoz, hogy könnyen összenyomjon egy embert, ha nincs valami tehetetlenségi csillapító.
De várjunk csak! Van egy elképzelésünk arról is, hogy milyen g-erők voltak a Millennium Falcon belsejében az ugrás során. Először is, láthatjuk, ahogy Leiát a pilótafülkében visszadobják az ülésébe. Másodszor, R2-D2 visszagurul és beleesik egy hozzáférési panelbe. Meglepő módon elég adat van ahhoz, hogy megmérjük R2 gyorsulását a hajón belül. Here is a plot of his position as a function of time along with a quadratic fit.
From this, it seems that there is an internal fake force of 2.73 m/s2 or 0.28 g’s. Yes, this is much less than the acceleration as seen from outside the ship. Obviously the inertial dampers are still mostly working.
More Great WIRED Stories
- It’s the World Slime Convention! Let’s goo!
- Ferrari’s latest sports car packs 986 HP—and it’s a hybrid
- How the EU’s far right will boost Big Tech
- A harrowing trek up one of the world’s highest mountains
- Moondust could cloud our lunar ambitions
- ✨ Optimize your home life with our Gear team’s best picks, from robot vacuums to affordable mattresses to smart speakers.
- 📩 Want more? Sign up for our daily newsletter and never miss our latest and greatest stories