Как построить червоточину для сверхсветовой связи? [вопрос скорее инженерный, чем физический]

Я пришел в SE WB, когда исследовал космические радиаторы для своей научной фантастики. Не помню, где именно я нашел ответ на свой вопрос ( Может быть? Идр ), но обалдел от этого сайта. Вы все выглядите потрясающе.

Я пытаюсь сделать эту историю максимально точной, начав ее много лет назад, чтобы научить своих детей некоторым простым понятиям, и с тех пор они растут:

В 2240 году Человечество находится в периоде разумного мира и процветания, последним гигантским бедствием была депрессия 2030-2050 годов. После этого наш вид разработал термоядерные реакторы, организовал политические институты в городах-государствах и единый глобальный парламент, построил космические лифты и геостационарное кольцо, как в последней главе « Фонтанов рая» в ок. 2100 год. Потом перенесли всю промышленность на орбиту, построили эффективные космические станции по кольцу, наподобие цилиндров О'Нила, населенные как городки. Некоторые из этих станций покидают кольцо после разногласий с правительством Земли и называют себя Странниками.

Планы по терраформированию и колонизации Марса и Венеры претворяются в жизнь, и марсианская колонизация начинается еще до того, как они создадут приличную атмосферу. Между 2120 и 2240 годами население Красной планеты увеличилось с 50 человек до 960 миллионов жителей. Они также построили геостационарное кольцо и космические лифты вблизи/на Марсе.

Космические корабли все еще используют ядерные реакторы деления, поскольку миниатюризация термоядерных реакторов продвигается медленно. Вместе с многообещающими новыми термоядерными реакторами идет разработка приводов с постоянным ускорением. К 2240 году космическая добыча очистила почти все астероиды на околоземной орбите. Странники все дальше удаляются от Земли и вслед за Марсом, обосновываются в поясе астероидов и распадаются на несколько кланов. Некоторые кланы имеют свои станции на орбитах крупных астероидов (Психея, Юнона, Гигиея...), в то время как Земля правит другими (Церера и Веста), а гигантские космические горнодобывающие компании владеют другими (Паллада, Немезида и другие мелкие).


Все идет хорошо, построить повествование и написать хорошо (на португальском языке! До английского — еще один долгий путь), чем создать всю предысторию, но одна деталь все еще беспокоит меня: много лет назад я читал о квантовой запутанности, которую я думал. возможное использование для связи FTL. Вскоре после этого я понял, что это действительно не так. Я ищу разные варианты, и единственный, который кажется возможным, это червоточины.

Это приносит один новый набор проблем: как построить червоточину является главной. Это видео Kurzgesagt дает некоторое представление. Я слышал о «Свете иных дней» Кларка, но до сих пор не могу найти и не уверен, стоит ли он для этой цели.

Строительство гравитационного колодца и создание червоточины из отрицательной материи, созданной в вакууме, по-прежнему кажется нормальным в сценарии. Однако с некоторыми вопросами, скажем, инженерными вопросами, мне нужна помощь:

1. Каков будет размер червоточины только для информации? Этот ответ Галактуса Ренана - хорошее начало.

2. Если у вас есть один стабильный гравитационный колодец, открытый двумя ртами, как бы вы его разделили? Или, наоборот, как бы вы довели каждый рот до назначенной ему точки?

Мм... Основано на науке. Это вызов. Я думаю, вы просите несколько докторских диссертаций, чтобы действительно ответить на ваши вопросы. Вы можете найти полезную информацию на arxiv.org.
Может быть, вы могли бы отредактировать свой вопрос, указав только то, что имеет отношение к вашему вопросу?
@puppetsock Описать некоторые из достижений — это простой способ ответить на вопрос о технологическом уровне. Я не нашел на него удовлетворительного ответа в других источниках. Кажется, что-то нужно какое-то творчество, чтобы представить. Работа одного строителя мира. ;)
Астероидов на околоземной орбите нет. Более того, нет никаких известных астероидов, которые вращаются вокруг Земли вообще.
@RodolfoPenteado «околоземный объект» - это вообще не что-то на орбите вокруг Земли, не говоря уже об «околоземной орбите». Кроме Луны у Земли нет естественных спутников. Объекты на околоземной орбите, такие как МКС, быстро падают на Землю, если их периодически не разгонять, поэтому, если бы у нас там были астероиды, Земля была бы в большой опасности.
@Anixx прочитал еще раз: «К 2240 году космическая добыча очистила почти все астероиды на околоземной орбите». Какой смысл? И что насчет маленьких тел, пойманных в ловушку земного притяжения? ;)
@RodolfoPenteado, этот объект на самом деле не находится на орбите Земли.
@Anixx, дорогой, «околоземная» орбита ни в коем случае не имеет той же орбиты, что и Земля. Означает, что орбита объекта близка к 1 а.е.

Ответы (2)

Галактус Ренан здесь :D

  1. Каков был бы размер червоточины только для информации?

Если вы хотите только передать информацию, то любого размера — вы можете направить на него лазеры, и свет должен выйти с другой стороны. Таким образом, вы могли бы использовать световые импульсы для общения на двоичном, компьютерном языке или языке квантового компьютера, если вы можете делать квантовые вещи с фотонами.

Наведение лазеров от отправителя к получателю должно быть очень сложным, но любое общество, способное создавать червоточины, в любом случае будет намного более продвинутым, чем мы, когда дело доходит до вычислений и инженерии. Я думаю, это выполнимо.

Я не знаю, как масса червоточины зависит от размера, но червоточину с массой астероида или маленькой планеты можно разместить вокруг звезды. Он будет вращаться вокруг звезды, как и все остальное, и даже если он будет размером, скажем, с баскетбольный мяч, вы все равно сможете стрелять сквозь него лазерами.

2. Если у вас есть один стабильный гравитационный колодец, открытый двумя ртами, как бы вы его разделили? Или, наоборот, как бы вы довели каждый рот до назначенной ему точки?

Если каждый рот имеет собственную гравитацию, все, что вам нужно сделать, это оттянуть его - с помощью гравитации!

Солнце вращается вокруг ядра Млечного Пути. По мере своего продвижения он тащит за собой планеты. Точно так же червоточина будет вращаться вокруг чего-то. Вам просто нужно переместить это что-то.

Конечно, перемещение звезды может привести к хаосу. Планеты могут ускользнуть или упасть на звезду, когда вы будете перемещать планетарные и звездные массы. Но эй, ты не можешь приготовить омлет без межзвездных разрушений.

Идеи о том, как двигать звезду, можно найти в книге Kurzgesagt: How to Move the Sun: Stellar Engines .

Червоточина шириной в один метр будет иметь массу Юпитера. Итак, предположим (просто предположим, прежде чем начать читать ), что сумма отрицательной массы масштабирует ширину, как закон квадрата-куба. Для червоточины шириной в один нанометр (10 ^ -9 м) требуется всего 1/10 ^ 27 массы Юпитера. Достаточно, чтобы пропустить свет, и всего 2 кг отрицательной массы. Я почти уверен, что этот расчет идет неправильно, но сначала нужно прочитать статью.

Я не могу ответить на вопрос номер 2, но я думаю, что ответить на вопрос 1 довольно просто.

Размер червоточины, которая должна нести только информацию, составляет всего несколько дюймов или меньше.

Волоконно-оптические кабели, по которым проходит большая часть всего Интернета, на удивление тонкие (я работаю в интернет-компании, и эти кабели случайно перерезаются экскаваторами как минимум раз в год). Те, что за океаном, имеют толщину всего в несколько дюймов, и большая их часть — это экранирование. И это с сегодняшними технологиями, можно только представить себе будущее.

Это предполагает, что вы либо пропускаете оптоволоконный кабель через червоточину, либо, возможно, это вакуум и прямой, поэтому вы можете просто использовать его как оптоволоконный кабель без особых изменений. Вам, вероятно, все равно придется бросить несколько усилителей сигнала вдоль пути, даже в будущем.

Редактировать: в комментарии есть некоторая обеспокоенность тем, что даже несколько дюймов — это достаточно тяжелая червоточина, чтобы уничтожить Землю . Я говорю, что потоковое вещание Netflix на Плутоне того стоит, НО давайте немного раздвинем границы. Предположим, что в течение следующих нескольких столетий мы начнем действительно хорошо стрелять лазером по очень прямой линии (с низким коэффициентом рассеивания). Тогда нам не нужны усилители сигнала или даже кабель. Сама червоточина действует как оптоволоконный кабель большой дальности.

В этом случае его ширина должна быть всего около 650 нанометров (примерно 0,000026 дюйма). Длина волны красного света. Таким образом, вы одновременно отправляете несколько сигналов по линии, используя разные цвета, и обеспечиваете довольно высокий уровень передачи данных.

Так что, может быть, мы только уничтожим Флориду? Я не уверен, какой здесь коэффициент конверсии, может быть, оно того стоит.

Места для данных должно быть достаточно для фотонов, проблема в всей структуре вокруг: негативная материя, скорее всего, заблокирует, гравитационному колодцу нужно что-то, чтобы удерживать эту гравитацию. Связанный ответ Ренана говорит, что для червоточины шириной в один метр нужно что-то вроде массы Юпитера.
Для сбора негативной материи нужно будет использовать космический вакуум, а построить все кажется невозможным на поверхности. Мой первоначальный план состоит в том, чтобы сделать что-то достаточно маленькое, чтобы космические корабли могли нести и устанавливать на космических станциях, но больше, чем масса, общая энергия и поля кажутся очень сложными. Ширина 650 нанометров в этом предыдущем расчете будет означать 521,403 кг отрицательной материи.