Að leyfa sér að dreyma

Alheiminum er stjórnað af altækum, óhagganlegum reglum. Lögmál sem við erum enn að kynnast og munum halda áfram að útfæra um ókomna tíð. Engu að síður fylgja því viss ónot þegar eitthvað nýtt og framandi fær okkur til að efast. Vísindalegur forsendubrestur, ef þið viljið. Slík vandamál eru þó nauðsynlegur hluti hinnar vísindalegu aðferðar þar sem óvæntar niðurstöður kalla á svör.

Tökum ljóseindir sem dæmi. Þær tilheyra flokki öreinda. Ódeilanlegar agnir og eftir því sem við best vitum verða hlutirnir einfaldlega ekki einfaldari. Ljóseindir eru jafnframt massalausar. Þær æða því um alheiminn á ljóshraða, fylla hann af ljósi sem við bæði sjáum og sjáum ekki (allt frá gammageislum til innrauðra). Þrátt fyrir massaleysi hafa ljóseindir skriðþunga og geta því sett agnarsmáan þrýsting á það sem þær skella á.

Hvað ef?

Er hægt að nota þennan þrýsting ljóseindanna til að framkalla kraft? Margir hafa velt þessari spurningu fyrir sér. Fyrir áratug kynnti breski flugvélaverkfræðingurinn Roger Shawyer hugmyndir sínar um tæki, EmDrive, sem gerir einmitt það og á síðasta ári hófust tilraunir.

Þetta er hugmynd Shawyers: Ljóseindum (í þessu tilfelli örbylgjum) er kastað um hola og lokaða járntunnu sem mjókkar í annan endann þar sem þrýstingur margfaldast. Þetta framkallar nettókraft í lokuðu kerfi, án þess að eitthvað yfirgefi tunnuna. Þannig er hægt að knýja vél, til dæmis geimskip, án drifkrafts.

Nokkur óheppileg vandamál blasa við. Fyrst og fremst sú staðreynd að hugmynd Shawyers virðist byggjast á lögmálum framandi alheims þar sem grundvallarhugmyndir á borð við orkugeymd og varðveislu skriðþunga eru ekki til. Annað vandamál: Tækið virðist virka.

Fyrirgefðu Newton

Þrjár litlar en þó marktækar tilraunir hafa verið gerðar með þetta undarlega tæki, sem Newton myndi líklega kalla orgel skrattans. Tvær tilraunir voru gerðar hjá NASA Eagleworks-tilraunastofunni og ein hjá kínverska Northwestern-tækniháskólanum. Allar sýndu þær fram á að EmDrive framleiðir kraft. Nýjasta tilraunin fór fram fyrr á þessu ári hjá NASA og var nákvæmari en hinar. Tækið framkallaði 50 míkrónewton. Hlægilega lítill kraftur, en kraftur engu að síður. Aukið fjármagn hefur fengist og nú geta nauðsynlegar tilraunir hafist, vonandi í lofttæmi og helst á lágbraut um Jörðu.

Það er í sjálfu sér móðgun við blessaðan Newton að draga hann inn í þetta enda þverbrýtur tækið þriðja aflfræðilögmál hans: Gagnstætt sérhverju átaki er ávallt jafnstórt gagntak. Lögmál hans um varðveislu skriðþunga er fengið af þessu. Þar sem ekkert eldsneyti losnar við hröðun í EmDrive, þá er ekkert sem jafnar út breytingu á skriðþunga tækisins. Nú væri ráðlagt að draga fram námsefnið úr eðlisfræði 101.

Varfærin bjartsýni

„Ef þú ert með þrjár tilraunir sem mælt hafa nettókraft, þá bendir það til þess að það sé eitthvað á ferðinni þarna,“ segir Sveinn Arnórsson. Hann lærði flugvélaverkfræði við Stanford-háskóla. „Menn gefa sér að þarna séu sýndaragnir sem verið er að æsa eða framkalla. Agnir sem eru ómælanlegar og hverfa eftir örskamma stund.“

Ekki er hægt að segja að þessar niðurstöður hafi valdið miklum titringi meðal eðlisfræðinga. Eðlisfræði EmDrive er einfaldlega fráleit. Sveinn er á sama máli en bendir á hversu mikilvægt það er að taka niðurstöðurnar alvarlega.

„Hlutirnir geta virkað þó að þú getir ekki útskýrt af hverju. Næsta skref er að færa þetta yfir á annað stig tilrauna,“ segir Sveinn. „Heimsmynd okkar hlýtur að taka breytingum eftir því sem vitneskjan verður meiri. Jafnvel þó að eðlisfræðingarnir séu ósáttir með að þetta samrýmist ekki þeirra heimsmynd. Þeir verða bara að útskýra hvernig hlutirnir virka.“

Margir hafa freistað þess að gera einmitt það frá því að niðurstöður úr tilraunum voru kynntar fyrr á árinu. Svo virðist sem rannsakendur hafi ekki fylgt ýtrustu rannsóknarkröfum. Hér eru breytur á ferð. Að auki er krafturinn svo smávægilegur að minnsta truflun (rúta sem ekur framhjá rannsóknarstofunni) getur mögulega skekkt niðurstöðurnar.

Draumurinn

Virki EmDrive mun það hafa margvísleg áhrif á tilvist okkar. Fjarlægðirnar verða ekki svo langar lengur. Það mun taka 4 klukkustundir að fara til tunglsins og á hraða sem er um 10% af ljóshraða mun það taka 130 ár (á bremsunni í 40 ár) að fara til stjarnanna næst okkur. Við sjáum hvað setur.

„Það er mikilvægt að deyða ekki draumana. Því næsta kynslóð getur sett sér markmið sem við getum ekki tekið undir í dag,“ segir Sveinn og bætir við: „Það er alltaf í lagi að leyfa þeim að dreyma.“