Hyperdrive vs Warp Drive : ใครจะแน่กว่ากัน?
หนังแนวอวกาศทั้งหลายล้วนแต่มียานอวกาศความเร็วสูงกันทั้งนั้น เพราะอวกาศช่างแสนกว้างใหญ่ ขืนชักช้าก็ทำอะไรไม่ทันการ
โดยหากยานเคลื่อนที่ช้ากว่าแสง ก็คงจะไม่มีใครสงสัย เพราะเป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ที่ว่า วัตถุใดๆ ไม่สามารถเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงในสุญญากาศไปได้ โดยใน สตาร์วอร์ส (Star Wars) เรียกระบบขับเคลื่อนในช่วงอัตราเร็ว “ต่ำๆ” นี้ตรงไปตรงมาว่า ระบบขับเคลื่อนด้วยอัตราเร็วต่ำกว่าแสง (sublight drive) ส่วนใน สตาร์เทร็ค (Star Trek) เรียกว่า อิมพัลส์ ไดร์ฟ (impulse drive)
แต่หากใช้อัตราเร็วเพียงแค่นี้ท่องอวกาศ ก็คงจะไปไหนไม่ได้ไกลอยู่ดี เพราะกาแล็กซีนั้นกว้างใหญ่ระดับ 100,000 ปีแสง ดังนั้น คนแต่งเรื่องสตาร์วอร์สจึงต้องคิด (= โมเม) อวกาศมิติใหม่ขึ้นมา เรียกว่า ไฮเปอร์สเปซ (hyperspace) โดยในไฮเปอร์สเปซนี้ ยานอวกาศสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วแทบไม่จำกัด เพียงแต่ต้องมีอุปกรณ์ ไฮเปอร์ไดรฟ์ (hyperdrive) ติดอยู่ด้วยเท่านั้น คำว่า ไฮเปอร์ (hyper) ที่ว่านี้แปลตรงๆ ว่า เหนือกว่า (ปกติ) ซึ่งบ่งเป็นนัยว่ามิติใหม่ไฮเปอร์สเปซเป็นสถานที่ที่คุณทำความเร็วได้เหนือกว่ามิติที่มีอยู่คือ อวกาศจริง (real space) นั่นเอง
ยานมิลเลนเนียม ฟอลคอน
ในการเข้าสู่ไฮเปอร์สเปซ ยานจะต้องเร่งความเร็วขึ้นไปเรื่อยๆ จนใกล้ความเร็วแสง จากนั้นจะกระโดดเข้าสู่ไฮเปอร์สเปซโดยใช้ผลทางควอนตัม นั่นคือ เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนมิติจะต้องสั้นมากๆ ระดับ เวลาของพลังค์ (Planck’s time) หรือประมาณ 10 ยกกำลัง -43 วินาที
การเดินทางด้วยไฮเปอร์ไดร์ฟ เมื่อมองจากภายในยาน
แต่การขับเคลื่อนด้วยไฮเปอร์ไดร์ฟก็มีจุดอ่อนเหมือนกัน เพราะยานจะพุ่งผ่านดวงดาว หรือเฉียดเข้าบริเวณที่มีพลังงานสูงมากๆ (อย่างซูเปอร์โนวา) ไม่ได้ จึงต้องคำนวนเส้นทางให้รัดกุม ที่สำคัญคือ บริเวณที่จะกระโดดเข้าสู่ไฮเปอร์สเปซจะต้องมีแรงโน้มถ่วงอ่อนๆ อีกด้วย นี่เองเป็นจุดที่ทำให้ยานรบของฝ่ายจักรวรรดิติดเครื่องสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม เพื่อหลอกให้ระบบไฮเปอร์ไดร์ฟของฝ่ายขบถไม่ทำงาน จะได้หนีไปไหนไกลๆ ไม่ได้!
ยานเอนเทอร์ไพรส์ ขณะเคลื่อนที่ด้วยวอร์ปสปีด
ลองมาดูเทคโนโลยีเหนือแสงของสตาร์เทร็คกันบ้าง....
คนสร้างสตาร์เทร็คบอกว่า แม้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษจะจำกัดความเร็วของวัตถุว่าต้องต่ำกว่าแสงก็ตาม แต่ทฤษฎีนี้ใช้ได้ในกรณีที่ผู้สังเกตอยู่ในกรอบอ้างอิงที่ไม่มีความเร่ง หรือไม่มีแรงโน้มถ่วงเท่านั้น ซึ่งหากพูดโดยใช้ภาษาสัมพัทธภาพก็จะบอกว่า กาล-อวกาศมีลักษณะ “แบนเรียบ” (flat space-time) แต่หากมีความโน้มถ่วง เพราะมีมวลสารอยู่ใกล้ๆ (เช่น ดาวฤกษ์ หรือหลุมดำ) กาล-อวกาศบริเวณนั้นก็จะเกิดสภาพบิดเบี้ยว เรียกว่า วอร์ป (warp)
สตาร์เทร็คจับจุดนี้มาเล่นโดยโม้ว่า ยานอวกาศติดตั้งระบบที่สามารถทำให้กาล-อวกาศ บิดเบี้ยวเกิดเป็น “โพรง” ขึ้นมา เรียกว่า ระบบขับเคลื่อนวอร์ป (warp drive หรือ warp propulsion system) ระบบนี้จะทำให้อวกาศด้านหน้ายานหดตัว และอวกาศด้านหลังยานยืดตัวออก ส่งผลให้ยานเคลื่อนที่ด้วยค้วยความเร็วสูงกว่าความเร็วแสงเมื่อมองไกลๆ จาก “นอกโพรง” แต่ยังเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วต่ำกว่าแสง หากมองจากบริเวณรอบๆ ตัวยาน “ในโพรง” (จะได้ไม่ขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษไง)
ความเร็ววอร์ป (warp speed) ระบุด้วยแฟกเตอร์วอร์ป (warp factor) จาก 1-10 แบบไม่เป็นเส้นตรง โดยวอร์ป 1 คือ อัตราเร็วแสง วอรป์ 2 คือ 10 เท่าของอัตราเร็วแสง วอร์ป 3 คือ 39 เท่าของอัตราเร็วแสง ไปเรื่อยๆ จนถึงวอร์ปสูงๆ เช่น วอร์ป 9.9999 คือ 199,516 เท่าของอัตราเร็วแสง ส่วนวอร์ปแฟกเตอร์ 10 นั้นทำไม่ได้จริง เพราะอัตราเร็วของยานจะเป็นอนันต์ (ในหนังเคยเห็นยานเบิร์ดออฟเพรย์ของคลิงออนใช้แค่วอร์ป 9.2 ก็ทำให้ยานเริ่มสั่นๆ จนชิ้นส่วนภายในยานหลุดกระเด็น แถมควันโขมงแล้ว)
วันใดวันหนึ่ง หากเทคโนโลยีสองอย่างนี้เป็นจริงขึ้นมา คุณคิดว่าจะลองใช้ของใครดี – ระหว่างไฮเปอร์ไดร์ฟของสตาร์วอร์ส หรือ วอร์ปไดร์ฟ ของสตาร์เทร็ค?
ส่วนผม ขอตัวไปหยิบดาบเลเซอร์ไว้อุ่นใจก่อนขึ้นเครื่องครับ ;-P
ความเห็น (4)
- ขอบคุณมากๆค่ะ สำหรับบทความนี้ ชอบมาก (เพราะสนใจเรื่องเหล่านี้อยู่)
- แต่พอดีไม่ได้เรียนมาทางฟิสิกซ์ จึงค่อนข้างหาแหล่งข้อมูลยาก เคยหาซื้อหนังสือมาอ่านบ้าง แต่ก็ยังไม่ค่อยตรงกับคำถามในใจที่ต้องการนัก
- อยากจะขอรบกวนอาจารย์ ช่วยอธิบายความหมายของคำว่า ควอนตัม แบบที่เข้าใจได้ง่ายๆให้หน่อยได้มั้ยคะ หรือว่าถ้ามีเวบไซต์ หรือ หนังสือจะแนะนำ (ขอที่เป็นภาษาไทย เพื่อจะได้เข้าใจง่ายไม่ผิดเพี้ยน เพราะเกรง) จะให้เข้าไปศึกษาอ่านเองก็ได้ค่ะ
- สารภาพว่า สนใจชื่อ "ควอนตัม" เพราะกำลังเขียนแฟนตาซีไซไฟอยู่เรื่องหนึ่งน่ะค่ะ เกรงว่าจะนำไปใช้ผิดทางน่ะค่ะ
- ขอบพระคุณมากๆค่ะ ^__^
สวัสดีครับ คุณ k-jira
ยินดีที่ได้รู้จักกับนักเขียนอีกท่านหนึ่งครับ
สำหรับเรื่องเกี่ยวกับควอนตัม (quantum) นี่ ผมเคยเขียนไว้นานแล้ว ตอนที่ฉลองครบ 100 ปี ทฤษฎีควอนตัมเมื่อปี ค.ศ. 2000 คงจะเอามาปัดฝุ่นใหม่เท่าที่พอมีเวลา แล้วจะ post ให้อ่านในบล็อกนี้นะครับ....หากช้า อย่าลืมทวงถาม ;-)
แต่ถ้าเป็นเรื่องหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก (Heisenberg's Uncertainty Principle) ซึ่งเป็นแก่นสาระสำคัญอย่างหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัม ผมเคยเขียนลงใน
- นิตยสารสารคดี (เดือนธันวาคม 2548 + มกราคม 2549)
- หนังสือ กฎพิสดาร ปรากฏการณ์พิศวง เล่ม 2
ในเรื่องนี้มีพูดถึงประวัติทฤษฎีควอนตัมแบบย่อๆ ด้วย (หรือหากต้องการด่วนเป็น file ก็ยินดีส่งให้ทาง e-mail ครับ)
บัญชา
ขอบพระคุณมากค่ะ
หนังสือ กฎพิสดาร ปรากฏการณ์พิศวง ชื่อคุ้นๆ จังค่ะ ไว้จะลองไปหาดูที่ซีเอ็ดหน้าโรงพยาบาล ไม่ทราบจะมีขายรึเปล่า ^_^
สำหรับ mail ของ k-jira = [email protected]
ไม่ถึงกับด่วนหรอกค่ะ แล้วแต่อาจารย์จะสะดวก และจดกรุณา ก็แล้วกันนะคะ
ขอบคุณมากค่ะ
แล้วจะรอบันทึกเรื่อง ควอนตัม นะคะ
^___^
สวัสดีครับ คุณ k-jira
ผมส่งไฟล์บทความ 'หลักความไม่แน่นอนทางควอนตัม คืออะไร' ไปให้ทาง e-mail ที่แจ้งมา
ไฟลนี้มีขนาด 1.1 MB จึงหวั่นๆ อยู่ว่าจะส่งถึงหรือไม่ หากไม่ถึง ช่วยบอกผมอีกครั้งจะได้แบ่งเป็นไฟล์ย่อย หรืออาจดึงรูปบางรูปที่ไม่จำเป็นออกไป
สำหรับเรื่องเกี่ยวกับ ทฤษฎีควอนตัม นั้น ผมหากไฟล์เจอแล้ว แต่ขอเวลาปรับปรุงเนื้อหา เพราะเขียนไว้นานแล้วครับ (7 ปีก่อน)
บัญชา