Zbigwie Zbigwie
1547
BLOG

Od Kopernika do Lema

Zbigwie Zbigwie Nauka Obserwuj temat Obserwuj notkę 58

W czasach starożytnych człowiek stanowił centrum świata, a cały stworzony Wszechświat obracał się wokół niego.

image

Na przestrzeni wieków nauka sprowadziła  naszą planetę do maleńkiego ziarnka piasku - „Pale Blue Dot”  zagubionego w pustce kosmosu. Ziemia jest piękną planetą dostrojoną do naszego życia na niej. Żyjemy w ładnej okolicy w ramieniu spiralnej galaktyki, daleko od czarnych dziur, supernowych i magnetarów. I mamy miłych sąsiadów Ziemi – cały zestaw planet w naszym systemie słonecznym. Wydaje się nam współcześnie, że stanowimy jedyną oazę życia w otaczającym nas Wszechświecie. Jakbyśmy stanowili najważniejsze jego miejsce – centrum życia Wszechświata.

W dniu swojej śmierci, 24 maja 1543 roku sparaliżowany Mikołaj Kopernik obejrzał tylko co wydane drukiem główne dzieło swego życia – traktat „O obrotach sfer niebieskich”. Dzieło to zapoczątkowało usuwanie ludzkości z centrum Wszechświata.

Mikołaj Kopernik zapoczątkował nasze rozumienie, ze Ziemia nie stanowi centrum Wszechświata i weszliśmy na drogę zrozumienia, że Słońce też nie jest centrum, że nasza galaktyka nie jest centrum i w końcu, że nie ma żadnego centrum.

Kopernik dał nam teorię dla pierwszego kroku, Galileusz ją rozwinął. Einstein dał teorię dla następnych kroków, a Edwin Hubble wpłynął na jej sukces w świecie -  Droga Mleczna to jedna z mnóstwa galaktyk, a Wszechświat rozszerza się równomiernie przyspieszając i nie ma centrum. W ten sposób Hubble jakby zakończył rewolucje kopernikańską.

image    

Zarówno Kopernik jak i Hubble mówili o centrum w sensie geometrycznym.

Lecz jeszcze nie nastał koniec rewolucji zapoczątkowanej przez Kopernika. Żyjemy  na trzeciej planecie układu słonecznego na skraju ogromnej galaktyki. A w niej znajdują się miliardy gwiazd z prawdopodobnie jeszcze większą ilością krążących wokół nich planet. I nasza Droga Mleczna stanowi jedną z ogromnej ilości galaktyk naszego Wszechświata. W ten sposób postępowało nasze odchodzenie od pojęcia o naszym szczególnym miejscu we Wszechświecie, co uczeni w drugiej połowie XX wieku zaczęli nazywać zasadą Kopernika.  Mówi ona, że Ziemia nie jest centrum Wszechświata, a my jako obserwatorzy nie znajdujemy się w jakimś wyróżnionym jego miejscu. Przyjęto tę zasadę nazywać Zasadą Kosmologiczną i formułować ją następująco: „Obserwacje prowadzone z dowolnego miejsca we Wszechświecie dadzą taki sam obraz wszechświata ,jaki otrzymujemy z obserwacji prowadzonych z Ziemi. Oznacza to tym samym, że wszechświat w dużej skali jest jednorodny i izotropowy.”

Ziemia nie jest unikalna we Wszechświecie. Czy jednak my  jesteśmy unikalni we Wszechświecie? Czy rozumne życie jest szeroko rozprzestrzenione we Wszechświecie?

Na to pytanie odpowiada nam Silentio Universum, czyli milczenie Wszechświata - negatywny wynik programu SETI. Jesteśmy jedyni we Wszechświecie – rozumne życie powstało tylko na planecie Ziemi. W starożytności uważaliśmy, że stanowimy centrum Wszechświata, a po wielu wiekach nauka przekształciła naszą planetę w drobinę zagubiona w pustce kosmosu. Te dwa przeciwstawne obrazy jednak w ostatnich latach połączyły się w jedną koncepcję, która otrzymała nazwę Zasada Antropiczna, która została wyartykułowana w Krakowie w 1973 na 500 lecie urodzin Mikołaja Kopernika: „Wszechświat powinien być takim, aby na określonym etapie umożliwiał pojawienie się w nim obserwatora”. Czyli w pewnym sensie możemy uważać, że znaleźliśmy się znowu w centrum tym razem nie geometrycznym, a na naszej planecie Ziemi jatko jedynym duchowym centrum Wszechświata, którego jesteśmy jedynym obserwatorem.

I tylko tutaj stworzył nas Bóg na podobieństwo swoje: "Rośnijcie i mnóżcie się, i napełniajcie ziemię, a czyńcie ją sobie poddaną...", jak to mówi Biblia. A dzisiaj powiedzielibyśmy, czynimy Ziemię sobie poddaną poszerzając naszą wiedzę. 

Załóżmy  także że rację bytu ma silna zasada antropiczna, co oznacza, ze Wszechświat został zaprojektowany w taki sposób,  jakim go postrzegamy w dzisiejszej postaci, specjalnie dla naszej w nim obecności. 

Powstaje jednak pytanie, czy naszą rolą miałaby być wyłącznie obserwacja Wszechświata?

Poszerzając naszą wiedzę, ciągle czyniliśmy i czynimy Ziemie sobie poddaną. Nasza wiedza jednak ciągle rośnie. A w ostatnich latach poszerzyliśmy mocno naszą wiedzę o istniejących miliardach planet oraz o naszym kosmicznym domie zawierającym według niektórych ocen trylion galaktyk.

z

The Universe within 14 bilion Light Years. The Visible Universe! Widzialny Wszechświat – kliknij!.

Astrofizyk Mario Livio uważa, że najlepszym instrumentem do oceny ilości galaktyk jest Kosmiczny Teleskop Hubble’a i szacuje ilość galaktyk na 100 do 200 miliardów.

Inny astrofizyk  Ethan Siegel szacuje tę ilość na 10^12, czyli trylion galaktyk.
Uwzględniając zaledwie połowę z  szacowanych przez astronomów 200 miliardów gwiazd w naszej galaktyce, otrzymujemy 10^23, czyli 100 miliardów trylionów gwiazd w widzialnej części naszego Wszechświata.

Ilość gwiazd podobnych do Słońca w Drodze Mlecznej astronomowie szacują na 20%, co daje ich ilość 20 miliardów w naszej galaktyce i 20 miliardów trylionów we Wszechświecie. Natomiast astrofizyk Natalie Batalha z NASA   szacuje ilość planet o wielkości 1-1,6 Ziemi w Drodze Mlecznej znajdujących się w strefie życia swoich gwiazd na 14 miliardów. Z czego tylko miliard krąży wokół gwiazd typu widmowego G podobnych do naszego Słońca.

Wyobraźnia podpowiada nam na podstawie rezultatów wyszukiwania planet przez Teleskop Hubble’a nieprawdopodobną wprost ilość planet we Wszechświecie. Według publikacji PNAS  oraz University of California Berkeley , częstość występowania planet w strefie życia gwiazd podobnych do Słońca  można oszacować na poziomie  22%.  

z

Analysis of four years of precision measurements from Kepler shows that 22±8% of Sun-like stars have Earth-sized planets in the habitable zone. Petigura/UC Berkeley, Howard/UH-Manoa, Marcy/UC Berkeley.

22% w widzialnym Wszechświecie  daje oszacowanie 4,4 miliardy trylionów planet o wielkości zbliżonej do Ziemi w strefie życia swoich gwiazd.

Strefa życia jest tam, gdzie nie jest za gorąco, ani za zimno, gdzie może istnieć woda w stanie ciekłym.

W najbliższych latach nowe, setki razy doskonalsze kosmiczne teleskopy, z których pierwszym Bedzie już w 2018 roku James Webb Space Telescope – JWST, skorygują te dane i umożliwią znalezienie planet przydatnych dla życia analogicznego jak na Ziemi. 

A ludzkość jak zawsze w swojej historii będzie ekstrapolować słowa Biblii poszerzając je poza naszą planetę. Naszym przeznaczeniem jest czynić sobie poddaną nie tylko Ziemię, ale Księżyc, planety Układu Słonecznego i wszelkie planety Drogi Mlecznej, a także i naszego Wszechświata. Przecież w tym celu zostały one stworzone w ramach ID!
Twierdzenie, ze podróże międzygwiezdne są nierealne z przyczyn ekonomicznych, energetycznych, czy fizjologicznych jest absolutnie nieuzasadnione. Wraz z rozwojem naszej wiedzy pojawią się nowe możliwości. Przecież jeszcze w XIX wieku uczeni twierdzili, ze nie mogą istnieć żadne aparaty cięższe od powietrza, które są zdolne do latania. Wszechświat zawiera mnóstwo energii dla dowolnych podróży kosmicznych, a wszelkie przeszkody natury fizjologicznej też będą do obejścia. 

No i trzeba pamiętać o słowach Heraklita z Efezu: „Kto nie spodziewa się niespodziewanego, ten nie odkryje go”.

Albert Einstein miał następujące zdanie na temat ludzkości: "Przyszła duchowa ewolucja rodzaju ludzkiego, i to coraz bardziej wydaje mi się oczywiste, będzie ścieżką pełnej religijności, nie opartej na lęku przed życiem czy przed śmiercią, czy na ślepej wierze ale na wzmożonych wysiłkach podążających za racjonalną wiedzą".

I ludzkość podążając za racjonalną wiedzą będzie zmierzać "ku gwiazdom" i nowym Ziemiom! I trzeba być pewnym: nie będzie potrzeby zabierania z sobą "ziemi, tzn. gleby, powietrza, wody i światła"! A zainteresowania pozaziemskie człowieka ma w pierwszym etapie, rzeczywiście dać coś pozytywnego dla życia na Ziemi. Celem ostatecznym człowieka jest jednak "wędrowanie po kosmosie" i jego zdobywanie – zasiedlanie nowych planet.

Potwierdza to cała dotychczasowa historia rozwoju ludzkości na Ziemi.

I to "wędrowanie po kosmosie" będzie trwać tak długo, aż nie nadejdą "czasy ostateczne".
Jesteście zapewne także jak ja absolutnie tego  pewni.

Filozofowie wciąż spierają się ze sobą czy podążamy do jakiegoś określonego celu, czy może dzieje ludzkości to tylko droga, która nie ma na końcu żadnego telosu i nie będzie uwieńczona żadnym finałem. 

Finałów ludzkości będzie wiele – pierwszy to nasz system planetarny, a po nim następować będą kolejne: nasza galaktyka - Droga Mleczna, Wszechświat, i ...

„Ludzie są teraz słabi, a mimo to przekształcają powierzchnię Ziemi. W ciągu setek lat ich możliwości wzrosną w takim stopniu, że zmienią naszą planetę - jej oceany, atmosferę, i samych siebie. Będą kontrolowali klimat i cały Układ Słoneczny tak, jak kontrolują Ziemię. Będą podróżowali poza granicę naszego systemu planetarnego – na początek dotrą do planet jednej z najbliższych gwiazd”.

Ziemia jest kolebką ludzkości, ale człowiek nie zostaje przecież całe życie w kolebce

Jedna z tych najbliższych gwiazd to układ Alpha Centauri:

z

W ciągu prawie 60 lat lotów kosmicznych dokonaliśmy wspaniałych odkryć prowadzących nas do lepszego rozumienia Wszechświata.  Jednak w okresie tym nasza sonda kosmiczna  Voyager 1, która rozpoczęła swoją misję w 1977 roku, ostatecznie opuszcza układ słoneczny po 39 latach lotu z prędkością 17 km /sek - mniej niż 0,006% prędkości światła. Niezwykłe jest to, że nigdy nie osiągnie nawet najbliższych gwiazd w nawet 10-tym tysiącleciu. Tymczasem ludzkość ciągle marzy o dotarciu do gwiazd i odkrywaniu nowych Ziem, jak dawniej o nowych lądach na naszej planecie. Musimy radykalnie przemyśleć naszą strategię lub zrezygnować z marzeń dotarcia do gwiazd, albo czekać na technologie, które obecnie nie istnieją. Wśród tych, który marzył i pisał o lotach do gwiazd był genialny twórca literatury science fiction - Stanisław Lem. W swojej powieści wydanej w 1955 r. opisał przyszłą wyprawę międzygwiezdną do układu Alfa Centauri za ponad 1000 lat.

z

Układ Alfa Centauri tworzą trzy gwiazdy: dwie jasne gwiazdy Alfa Centauri A i Alfa Centauri B tworzące układ podwójny oraz okrążający je po dalekiej orbicie czerwony karzeł Proxima Centauri.

Nie możemy jednak czekać na realizację dążeń ludzkości 1000 lat. Został zapoczątkowany projekt, który powinien doprowadzić nas do wysłania daleko poza nasz układ Słoneczny – koło połowy tego wieku, za około 35 lat - kompletnych statków kosmicznych - nanosond relatywistycznych od poziomu masy 1 grama w postaci „waferSat” , które osiągną ponad ¼ prędkości światła i dotrą do Alfa Centauri w przeciągu 20 lat, do statków kosmicznych o masach powyżej 10^5 kg (100 ton), które będą mogły osiągnąć prędkość ponad 1000 km/sek i wielokrotnie więcej .

Wyzwania stojące przed światem nauki są znane pod nazwą  projektu  BREAKTHROUGH STARSHOT, zainicjowanej przez Yuri Milnera, Marka Zuckerberga i Stephena Hawkinga, którego celem jest Alfa Centauri .

Scenariusz misji ma wyglądać następująco:

Nanosonda ma ważyć 2 gramy: 1 gram – żagiel o powierzchni 16 metrów kwadratowych i 1 gram sama sonda nosząca nazwę „StarChip” stanowiąca komputer z różnymi czujnikami i innymi urządzeniami. Nanosonda przyspiesza pod wpływem wiązki promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez laser o mocy 50-100 GW do 20% prędkości światła w kierunku Alpha Centauri. Laserowe emitery będą umieszczone na powierzchni 1 x 1 km i będzie ich 20 milionów.  Przyspieszenie osiągane przez nanopojazd pod wpływem laserowej wiązki wyniesie 30000 g. Po 20-tu latach dolatuje do celu – żagiel przekształca się w soczewkę Fresnela, ogniskuje sygnały z 4-ech kamer wykonujących zdjęcia i wysyła je na Ziemię. 

StarChip zawiera w sobie kamery, zasilanie i kompleksowe funkcjonalne wyposażenie sondy kosmicznej. Przewiduje się, że jego koszty produkcji będą na poziomie ceny smartfona.

Przecież projekt Breakthrough Starshot, to próba podejścia do podróży kosmicznych z punktu widzenia Krzemowej Doliny.  

Koncepcja systemu nanopojazd , emitery laserowe i moduł elektroniczny StarChip to na dzisiaj najbardziej wiarygodny i realistyczny sposób zrealizowania misji do systemu Alfa Centauri za życia jednego pokolenia. Kluczowe elementy proponowanej konstrukcji systemu opierają się na technologiach , które są już dostępne lub będą dostępne w niedalekiej przyszłości.

Zespół ekspertów - naukowców projektu  nie widzi technicznie niewykonalnych rzeczy. Lecz , jak przy każdej nowej wyprawie kosmicznej, istnieją wyzwania, które należy przezwyciężyć. Te wyzwania są zwięźle opisane w pozycji 3 appendixu.

Profesor fizyki Philip Lubin mówi: „Projekt ten może wydawać się w tej chwili nierealny dla wielu ludzi. Ale na pewno zachęca do myślenia o niezwykłych celach ludzkości do osiągnięcia.  Jego realizacja otworzy świat ekscytujących możliwości dla rozwoju ludzkości. Czynnik odkrywania najbliższych gwiazd i egzoplanet będzie stanowił głęboki impuls rozwojowy ludzkości, którego pozanaukowe konsekwencje będą ogromne. To jest czas, aby rozpocząć tę nieuniknioną podróż poza nasz dom.

 „Ziemia to zadziwiające i piękne miejsce, ale jest możliwe, że tak nie będzie wiecznie. Wcześniej, czy później wystartujemy do gwiazd” – mówi Stephen Hawking. I dodaje: „Breakthrough Starshot to pierwszy krok do tego celu”.

Znany kosmolog Max Tegmark z MIT jest przekonany: "Może się zdarzyć, że pewnego dnia w odległej przyszłości znaczna część naszego wszechświata będzie tętnić życiem, spowodowanym tym co zrobiliśmy tutaj na Ziemi” - “It might be that one day in the distant future much of our universe will be teeming with life because of what we did here.”

Elon Musk  planuje rozpocząć wysadzanie pierwszych astronautów na Marsie w 2025 r.   Lockheed Martin zamierza wysłać w 2028 r. misję sześciu astronautów na statku - laboratorium Mars Base Camp, którzy spędzą około 10 miesięcy na orbicie Marsa dokonując wielorakich badań planety i powrócą na Ziemię. Swój plan osiągnięcia Marsa ma również NASA: “Journey to Mars: Pioneering Next Steps in Space Exploration”. W najbliższych dziesięcioleciach w naszym systemie słonecznym niewątpliwie będą także latały kosmiczne nanosondy projektu Breakthrough Starshot.

Lecz ludzkość odczuwa potrzebę dobrać się do gwiazd.

I nie ma dla nas innej drogi.

Ziemianie będą potrzebować dla swojej dalszej egzystencji Ziemi 2.0. A Mars nigdy nią nie będzie. Nie będziemy mieć środków na żadne s-f terraformowanie w systemie słonecznym. A w wyścigu na Marsa zapewne najwięcej wygra ten, kto w nim nie będzie uczestniczył i wyśle swoje pojazdy do układu Alfa Centauri.

Głównym marzeniem homo sapiens jest nowe miejsce do osiedlenia. I taki właśnie, niewyartykułowany cel i nadzieję projektu Breakthrough Starshot stanowi Ziemia 2.0.

Wyobraźcie sobie: „Jest wiek trzydziesty. Ludzkość osiągnęła stan pokoju, dobrobytu, równowagi i ogromnego rozwoju technologicznego. Skolonizowaliśmy cały Układ Słoneczny, dzieci latają sobie na lekcje przyrodnicze z Ziemi na Marsa, nauka i kultura kwitnie, nie ma państw,  nie ma chorób, nikt nie cierpi. Ludzkości żyje się więc dostatnio. I owa ludzkość cały czas się rozwija, w końcu postanowiła polecieć poza Układ Słoneczny, do najbliższej gwiazdy czyli Proximy Centauri. Podróż do tej gwiazdy i leżącej stosunkowo niedaleko Alfy Centauri nawet w trzydziestym wieku to wyzwanie ogromne. I ludzie to wyzwanie podejmują. Budują ogromny statek Geę, która ma za zadanie przewieźć setki osób wraz z ewentualnymi dziećmi podróżników. Kosmiczna wyprawa w tę i z powrotem będzie trwała bowiem prawie dwadzieścia lat, choć Gea poruszać się będzie z prędkością stu dziewięćdziesięciu tysięcy kilometrów na sekundę”.

Tak, to fragment „Obłoku Magellana”. Marzenia Stanisława Lema o locie do najbliższego systemu słonecznego Alfa Centauri zostanie zrealizowane nie w 3114 roku jak prorokował pisarz, a tysiąc lat wcześniej.

I być może w systemie planetarnym gwiazdy Alfa Centauri B, homo sapiens odnajdzie swoją wymarzoną, lepszą Ziemię 2.0:

z

A jeśli rój nanostatków dotrze w przeciągu 20 lat do układu Alfa Centauri to w okresie kolejnych stu lat ludzkość będzie w stanie osiągnąć dziesiątki najbliższych systemów gwiezdnych.

Były dyrektor  NASA AMES Research Center, Chairman for the Breakthrough Prize Foundation, Astrophysicist, U.S. Air Force General - Pete Worden mówi:” We take inspiration from Vostok, Voyager, Apollo and the other great missions. It’s time to open the era of interstellar flight, but we need to keep our feet on the ground to achieve this”.

Appendix:

1. Howard Milchberg: „Challenges abound for propelling interstellar probes”

2. Philip Lubin: „How lasers can shoot us to the stars”

3. Philip Lubin: „A Roadmap to Interstellar Flight” 2015„A Roadmap to Interstellar Flight”   2016Breakthrough Starschot - Challenges  

4. Philip Lubin: „DEEP IN Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration”

5. Going Interstellar. NASA 360

6. NASA Scientist Philip Lubin talks about revolution in space travel with photonic propulsion

7. Is Alpha Centauri the right place to search for life elsewhere?

8. There might be a planet better than Earth – right next door

Zbigwie
O mnie Zbigwie

"Niedawno ukazał się interesujący wpis: http://bezwodkinierazbieriosz.salon24.pl/338033,grawicapy-lataja-w-kosmosie pióra znanego blogera Zbigwie, z wykształcenia fizyka" - http://autodafe.salon24.pl/249413,zagadkowe-analogie. Znajdź ponad 100 moich notek na Forum Rosja-Polska  http://bezwodkinierazbieriosz.salon24.pl Poetry&Paratheatre 2010 i 2013. Free counters

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie