„Gwiezdne wojny” należą do absolutnej klasyki gatunku fantastyki naukowej. To drugie słowo musi szczególnie zobowiązywać: w końcu science fiction od lat zajmuje się przewidywaniem, a często nawet stymulowaniem rozwoju nowych technologii.
Naukowcy od lat próbują odpowiedzieć na pytanie, czy prawa fizyki są wszędzie takie same. Współcześnie wciąż powszechnie uznawana jest tzw. zasada kopernikańska. Zgodnie z nią Ziemia i jej otoczenie nie są w żaden sposób w kosmosie wyróżnione, a w każdym zakątku Wszech- świata panują te same prawa fizyki. Na wizualizacji: odkryta w 2011 roku planeta Kepler 16-b, orbitująca wokół gwiazdy podwójnej.
Seria, która narodziła się blisko 40 lat temu, zdążyła od premiery „Nowej nadziei” znacząco się zmienić. Pierwsze trzy filmy wyznaczyły jednak nienaruszalne wzorce, którymi do dziś kierują się twórcy kolejnych opowieści – przede wszystkim filmowych, ale też tych, które do fanów sagi trafiają w postaci książek, gier i komiksów. „Gwiezdne wojny” nie są opowieścią o przyszłości ludzkości. „Dawno, dawno temu, w odległej galaktyce…”, czyli początek charakterystycznej czołówki pokazuje, że historia dotyczy innego miejsca i innego niż ludzie gatunku.
Ten wygodny zabieg sprawia, że malkontenci próbujący się czepiać naukowej wiarygodności sagi od razu mogą zrezygnować z krytyki: to nie nasza technologia, nie nasze wynalazki i nie nasza ścieżka rozwoju. Jednak pewne zasady obowiązują. Jak możemy przypuszczać, w całym Wszechświecie obowiązują te same prawa fizyki i opowiadana historia – jeśli ma być nie tylko fantastyką, ale też fantastyką naukową – musi je respektować. Przyjrzyjmy się zatem, jak z tym fantem poradzili sobie scenarzyści kosmicznej serii. Czy takie pomysły jak Gwiazda Śmierci, miecze świetlne czy, oczywiście, Moc mają coś wspólnego z naszą nauką?
CZY PODWÓJNY ZACHÓD SŁOŃC NA TATOOINE JEST REALNY?
Filmowa pustynna planeta Tatooine znajduje się na tzw. Zewnętrznych Rubieżach Galaktyki.
Dwie gwiazdy chylące się ku zachodowi na pustynnej planecie zostają w pamięci. Akurat tu postęp wiedzy uczynił ten obraz bardziej prawdopodobnym. W 1977 roku nie wiedzieliśmy, czy istnieją jakiekolwiek pozasłoneczne planety.
Istnienie pierwszych z nich potwierdził w 1992 roku Polak Aleksander Wolszczan, a w połowie 2015 roku wiedzieliśmy już o niemal 2000 takich globów. Układy podwójne gwiazd są dość częstym zjawiskiem w kosmosie. Przez długi czas nie mieliśmy jednak pewności, czy wokół takiej pary mogą krążyć planety. Nie było to wcale oczywiste, bo układ podwójny oznacza trudne i niestabilne warunki grawitacyjne. Jednak w 2011 roku ogłoszono odkrycie Tatooine.
Taką nieoficjalną nazwę nadano planecie Kepler-16b krążącej wokół pary gwiazd. Same gwiazdy okrążają się wzajemnie w ciągu 14 dni, planeta obiega je obie w ciągu 229 dni. Kepler-16b nie przypomina co prawda swojego odpowiednika z „Gwiezdnych wojen” – nie jest gorącą pustynią, lecz zimnym światem wielkości Saturna. Na jej powierzchni panuje temperatura –100 st. Celsjusza, więc na znane nam życie nie ma co liczyć.
Co więcej, nowe odkrycia świadczą, że układy podwójne gwiazd nie są najbezpieczniejszym dla planet miejscem. Te egzoplanety, które krążą wokół nich, mają zwykle orbity bardziej eliptyczne niż planety obiegające pojedyncze gwiazdy. Badacze sądzą, że to efekt zmiennej grawitacji, która stopniowo zniekształca orbitę i może doprowadzić nawet do wystrzelenia planety poza układ. Podejrzewa się, że galaktykę przemierzają takie samotne martwe globy, których nie oświetla już żadna gwiazda.
JAK DZIAŁA MOC?
Budowa komórki zwierzęcej: błona komórkowa, jądro komórkowe, siateczka śródplazmatyczna, cytoplazma, aparat Goldiego, mitochondrium, rybosom, błona komórkowa
Oto temat wyjątkowo trudny – potężna tajemnicza Moc przepełniająca każdy organizm. Żywe istoty mogą się z nią komunikować za sprawą midichlorianów, czyli organelli znajdują- cych się w każdej żywej komórce. Jak przyznaje sam George Lucas, inspiracją były oczywiście ziemskie mitochondria, które zapewne trafiły do komórek żywych na wczesnym etapie ewolucji. To tylko przypomina nam, że świat „Gwiezdnych wojen” nie jest naszym światem, a więc takie odstępstwa są całkiem uprawnione. Jednak Moc nie jest wytwarzana przez midichloriany. Wypełnia ona cały świat, a zależnie od liczby owych organelli w komórce różni ludzie mogą z niej korzystać z różną intensywnością.
Nie znamy co prawda żadnych oddziaływań w przyrodzie, które zdołałyby działać tak jak Moc. Ale też trzeba przyznać, że nasza wiedza o kosmosie nie jest pełna. Obecnie próbujemy zrozumieć, czym może być ciemna energia przyspieszająca rozszerzanie się Wszechświata. Może więc być tak, że i Moc to jakieś niepoznane jeszcze oddziaływanie. Na razie jednak w całkiem nieźle działają- cych modelach opisujących znaną fizykę nie ma miejsca na coś, co pozwalałoby nie tylko przenosić roboty i dusić ludzi, ale równocześnie też przewidywać przyszłość. Niech Moc będzie z tymi, którzy znajdą taką siłę.
CZY GWIAZDA ŚMIERCI MOGŁABY ZNISZCZYĆ CAŁĄ PLANETĘ?
Zniszczenie planety Alderaan przez Gwiazdę Śmierci, czyli stację bojową Imperium, miało na celu zastraszenie całej galaktyki.
Ta scena z „Nowej nadziei”, IV części sagi, to jedno z najbardziej dramatycznych zdarzeń w całym cyklu. Jeden strzał w kilka sekund unicestwia dwa miliardy mieszkańców planety Alderaan, zamieniając glob w skupisko asteroid. Co prawda księżniczka Leia, która wychowała się na tej planecie, nie wygląda na wstrząśniętą, ale spuśćmy zasłonę milczenia na aktorskie zdolności Carrie Fisher. Zamiast tego sprawdźmy, czy da się zniszczyć w ten sposób planetę. Jak można się dowiedzieć z „Encyklopedii Gwiezdnych Wojen” najpotężniejszą bronią Gwiazdy Śmierci był hipermocny laser i to właśnie jego użyto do unicestwienia Alderaana. Moc lasera polega na skupieniu wysokoenergetycznej wiązki fotonów na bardzo małym obszarze, co powoduje nagrzanie tego punktu do temperatury tysięcy stopni. Zniszczenie planety wymagałoby lasera o gigantycznej energii.
Najpotężniejsze tego typu urządzenie budowane jest właśnie na zamówienie Czeskiego Instytutu Fizyki i ma być uruchomione w 2016 roku. Jego moc ma przekroczyć 1 000 000 000 000 000, czyli biliard watów. Osiągnięcie takiego wyniku możliwe jest tylko podczas trwających ułamki sekund impulsów, tymczasem Gwiazda Śmierci emitowała swój zabójczy promień przynajmniej przez kilkana- ście sekund. W książce „Nauka Gwiezdnych Wojen” Jeanne Cavelos szacuje, że broń ta musiałaby być około miliarda razy mocniejsza od lasera budowanego dla Czechów. Wymagałoby to dostarczenia niewiarygodnie dużej energii, która jest nieosiągalna w znanych nam warunkach.
Duża energia wymaga generujących ją dużych urządzeń, a czego jak czego, ale miejsca na Gwieździe Śmierci nie brakowało. Można sobie wyobrazić system reaktorów jądrowych dostarczających energię broni Gwiazdy lub – jak proponuje fizyk Michio Kaku – system zasilany wybuchem bomby wodorowej. Jaką krzywdę mógłby wyrządzić planecie promień takiego lasera? W filmie widzimy spektakularny wybuch, jednak w rzeczywistości zniszczenie zapewne przebiegałoby inaczej. Laser mógłby wydrążyć w planecie otwór sięgający jej jądra i spowodować wydostanie się na powierzchnię gorącej zawartości wnętrza, powodując erupcję hiperwulkanu. Ten mógłby z łatwością zniszczyć całą powierzchnię planety, a nawet doprowadzić do jej rozpadu. Może nie w postaci wybuchu, ale efekt byłby podobny.
KIEDY POGADAMY Z C-3PO?
Droidy to wyposażone w rozbudowaną sztuczną inteligencję roboty androidalne ze świata „Gwiezdnych wojen”. Na zdjęciu: pochodzący z planety Naboo R2-D2 (z lewej) i C-3PO pochodzący z planety Tatooine
Rzeczowy (przynajmniej w swoim mniemaniu) i zasadniczy robot protokolarny, który zawsze ma coś do powiedzenia. C-3PO to przykład maszyny, która myśli i zachowuje się jak człowiek, choć ma większe od niego zdolności. To marzenie, które ludzkość pielęgnuje od tysięcy lat, a realizuje od połowy XX wieku. Sztuczna inteligencja, bo to ona stanowi o wyjątkowości robotów ze „Star Wars”, ma jeszcze daleką drogę do przebycia, zanim stanie się tak ludzka, by dało się z nią pogadać. To po pierwsze kwestia szybkości działania samej elektroniki. Ludzki mózg jest najbardziej złożoną strukturą, jaką znamy we Wszechświecie.
Odtworzenie tej struktury nie leży w zakresie naszych możliwości i prawdę mówiąc, nic nie wskazuje na to by miało się to zmienić w przewidywalnym czasie. Dlatego trzeba wykorzystać inny atut elektroniki – szybkość jej obliczeń. Można próbować symulować działanie mózgu, tworząc układ mniej złożony, ale za to szybszy. Rozwiązaniem mogą być komputery kwantowe, które działają na innej zasadzie niż urządzenia oparte na krzemie. Być może przy ich wykorzystaniu dałoby się stworzyć myślącego robota. Druga sprawa to to, jak taki robot ma myśleć.
C-3PO to przykład maszyny, której tak naprawdę nie chcielibyśmy mieć. Jest tchórzliwy, marudny, miga się od pracy. Fakt, dzięki temu jest bardzo ludzki i ma mnóstwo uroku, ale przecież nie po to tworzymy sztuczną inteligencję. No i wreszcie te nogi. C-3PO chodzi jak pokraka. Nic dziwnego – ludzki chód to wyjątkowa umiejętność i dopiero uczymy się tworzyć maszyny, które jako tako go naśladują. Więc lepiej chyba byłoby dać mu gąsienice albo antygrawitacyjny napęd. Ale ileż uroku by wtedy stracił!
ASIMO (skrót od Advanced Step in Innovative Mobility) jest uważany za najbardziej zaawansowanego technologicznie robota humanoidalnego. Pierwsze projekty robota powstały prawie 30 lat temu.
Jak ewoluował Asimo?
JAK POKONYWAĆ KOSMOS W ZAWROTNYM TEMPIE, CZYLI KŁOPOTY Z PRĘDKOŚCIĄ NADŚWIETLNĄ
Odległości w Galaktyce są tak wielkie, że pojazdy kosmiczne muszą je pokonywać z nieosiągalną dla nas prędkością.
Sokół Milenium robi to z gracją prawdziwego sokoła – napęd nadświetlny w kilka sekund rozpędza masywny statek do prędkości powyżej 300 000 km/s i pozwala mu pokonywać kosmos w tempie zawrotnym i wygodnym dla narracji filmu. Niestety tym razem nie pomoże ani Moc, ani zapewnienie, że rzecz wydarza się w innym czasie i innym miejscu. Prawa fizyki są nieubłagane. Co działoby się z Sokołem rozpędzającym się do takiej prędkości? Zostawmy na razie samo przyspieszenie, o nim za chwilę.
Fizyka i tak nie ma litości. Im bliżej prędkości światła, tym obiekt staje się bardziej masywny. Przy 90 proc. prędkości światła waży dwa razy tyle, co w spoczynku, potrzebuje więc dwa razy mocniejszych silników, by się rozpędzać. Mając 0,999 prędkości światła, waży już ponad 20 razy więcej. Im bliżej magicznej granicy – tym szybciej rośnie masa. Przy prędkości światła osiąga nieskończoność, a więc i napęd powinien być nieskończenie mocny. Czyli… porażka. Nie da się. Nie tędy droga. Nie bez powodu prędkość światła mogą osiągnąć tylko obiekty niemające masy, takie jak fotony. Rozwiązaniem mogłoby być wykorzystanie tuneli czasoprzestrzennych – tych samych, z których skorzystali bohaterowie filmu „Interstellar”. To „skrót” łączący dwa odległe obszary Wszechświata.
Odległe zarówno w przestrzeni, jak i w czasie. Naturalnie i z tunelami jest problem, bo ich wytworzenie wymaga użycia monstrualnie wielkich energii lub gargantuicznie olbrzymich mas. W dodatku, o ile wiemy, są niestabilne i używanie ich na co dzień niczym windy byłoby trudne. No ale trudne nie znaczy niemożliwe – fizyka z matematyką pozwalają na takie rozwiązanie, warto więc podsunąć je nabierającemu gwałtownie masy Hanowi Solo. Zresztą osiąganie prędkości światła ma jeszcze jedną wadę. Owe 300 000 km/s to naprawdę bardzo dużo i przyspieszenie do takiej prędkości w krótkim czasie byłoby zabójcze. Ludzkie ciało wytrzymuje przeciążenia rzędu 9–10 g (czyli 9–10 razy większe niż siła grawitacji na powierzchni Ziemi), ale i to tylko przez krótki czas.
Taka siła bardzo obciąża układ krwionośny i w krótkim czasie prowadzi do utraty przytomności, a potem śmierci. W miarę bezpiecznym (choć dalekim od komfortu) przyspieszeniem jest 3G. Oznacza to, że nasze ciało waży trzy razy więcej niż normalnie. Zwykle przyjmuje się, że człowiek może wytrzymać takie przyspieszenie przez mniej więcej godzinę. Ale za- łóżmy, że pan Solo jest twardzielem i wytrzyma 3G znacznie dłużej. By osiągnąć prędkość bliską prędkości światła (pomijamy chwilowo problem z rosnącą masą), musiałby znosić takie przyspieszenie przez 5 miesięcy. Można przyjąć, że film by się nieco dłużył. Nawet pozostając na granicy śmierci, przy 9G, przyspieszanie trwałoby niemal 40 dni. Nuuuuuuda. Zwłaszcza że do celu dotarłby Sokół Milenium pełen zwłok.
Z EKRANU NA ZIEMIĘ
„Gwiezdne wojny” inspirowały nie tylko filmowców, pisarzy, polityków i niezliczonych fanów, ale także naukowców. Za ich sprawą mistrz Yoda został uwieczniony w nazwie odkrytego niedawno skorupiaka Albunione yoda i morskiego zwierzęcia z gromady żołędziogłowców – Yoda purpurata.
Lord Vader dał nazwę żukowi Agathidium vaderi i osie Polemistus vaderi. Swoją żądłówkę otrzymał również Chewbacca – Polemistus chewbacca. Straszące całą Galaktykę swymi mackami i paszczami Sarlaki to od niedawna także niezbyt groźne ziemskie pająki Aptostichus sarlacc, a Han Solo – odkryty w 2005 trylobit.
Więcej o Gwiezdnych Wojnach przeczytasz w najnowszym numerze Sekretów Nauki!
