Star Wars filmene: Er det overhovedet fysisk muligt?
Er det overhovedet fysisk muligt for Luke, Han Solo og de andre at gå almindeligt oprejst rundt i et rumskib? Eller at Han Solos ramponerede fartøj Millenium Falcon ræser afsted med halvanden gange lysets hastighed? Nogle af sci-fi elementerne i Star Wars er ganske realistiske, andre er aldeles usandsynlige.
Andreas Foldrup er fysikstuderende med sidefag i matematik - og Star Wars fan.
I anledning af premieren på den nye Star Wars film har han taget de naturvidenskabelige briller på og gennemgår her Star Wars universets science-fiction elementer:
Om lyde i rummet
Noget af det, som gør rumkampene i Star Wars spændende, er eksplosionerne og lydeffekterne, som man kan høre, når rumskibene beskyder hinanden, accelererer eller går over i hyperspace.
Lyd er bølger, og for at de skal kunne udbrede sig, og vi dermed skal kunne høre det, så skal der være noget, som det kan udbrede sig i.
I rummet er der vakuum, hvilket betyder, at der ingen luft, vand eller andet medie er, som lyd kan udbrede sig i, og der er dermed ingen lyd i rummet.
Eksplosionerne og de andre lydeffekter er dermed blot et filmtrick til at gøre kampene og handlingen mere spændende.
Om lys i rummet
Noget andet, som for mange er ikonisk ved Star Wars, er hologrammerne, som afbilleder personer og steder i alle tre dimensioner.
Da lys kan beskrives som værende både bølger og partikler, så har det den egenskab, at en lysstråle kan interferere med en anden lysstråle, når de støder sammen.
Ved at udsende lys med et bestemt bølgemønster og reflektere det, så lysstrålerne rammer de nyligt udsendte stråler, er det muligt ved hjælp af interferensmønsteret af skabe et 3D billede ligesom ved et hologram.
Denne teknologi findes i dag, og de første basale hologrammer kan ses ved forskellige videnskabelige udstillinger. Det er dermed ganske muligt, at vi alle i den nærmeste fremtid taler til hinanden via små hologrammer fra vores smartphones.
Om tyngdekraft på rumstationer og rumskibe
I rumskibene og rumstationerne i Star Wars er der et jævnt tyngdefelt på alle etager, uanset hvordan rumskibet/stationen er udformet, eller hvordan det bevæger sig.
Det er ikke realistisk, og det har filmskaberne sikkert vidst, så de opfandt til filmens univers en særlig maskine – en tyngdegenerator – som i filmene kan skabe et tyngdefelt, der fungerer på en måde, som fysikken ikke kan forklare.
I virkelighedens verden kræves der et forhold mellem masse og afstand fra massens centrum for at skabe et jævnt tyngdefelt. Det ser man fx på en planet.
Dødsstjernen, som ses i Episode IV har en diameter af 120 km. Hvis den var lavet af rent jern, så ville tyngdefeltet på dens overflade være omkring 80 gange mindre end på Jordens overflade, og tyngdefeltet ville aftage, jo længere man kom ind mod dens centrum.
Tyngdefeltet ville derudover også være rettet indad imod massen. Massen skulle dermed være lastet allernederst i rumskibet/stationen, for at retningen af tyngdefeltet kunne blive ligesom i filmene.
Derudover vil det være umuligt at have det samme tyngdefelt på to etager, da afstanden til den centrale masse vil være ændret mellem de to etager.
En anden måde at skabe en ”tyngdekraft” på er ved at lade rumskibet rotere tilstrækkeligt hurtigt i forhold til afstanden fra centrum. Derved skabes en centrifugalkraft. Denne er dog rettet væk fra centrum i stedet for indad ligesom tyngdekraften på Jorden, og den vil derudover også aftage, jo tættere man kommer på centrum af rumskibet.
Et rumskib eller en rumstation har på ingen måde tilstrækkelig masse eller rotation til at skabe et tyngdefelt /tyngdekraft som på en planet.
Om at bevæge sig med lysets hastighed eller hurtigere
I Star Wars anvendes der noget, som kaldes et ”hyperdrive” til at bevæge sig langt hurtigere end lyset og dermed rejse imellem planeter i forskellige solsystemer på meget kort tid.
Men ifølge Einsteins specielle relativitetsteori er der intet, som kan bevæge sig hurtigere end lyset.
Derudover stiger energien, som kræves for at accelerere nærmest eksponentielt, når et objekt med en masse nærmer sig lysets hastighed. Dette betyder, at der, for at et rumskib skal kunne flyve med lysets hastighed, skal bruges uendeligt meget energi.
Det er dermed fysisk umuligt for The Millennium Falcon at flyve med 1,5 gange lysets hastighed.
Miguel Alcubierre skrev dog i 1994 en afhandling, hvori han ud fra Einsteins generelle relativitetsteori viser, at det teoretisk set er muligt at ”bøje” rummet, som et rumskib bevæger sig i, og dermed flytte rummet, hvori rumskibet befinder sig, hurtigere end lyset.
Dette bryder umiddelbart med Einsteins postulat om, at intet kan bevæge sig hurtigere end lyset, men forskellen ligger i detaljen om, at det gælder med hensyn til lysets hastighed i selve rummet. Teoretisk set er der ikke noget, som forhindrer rummet i at ”bevæge” sig hurtigere end lyset, og dermed ”flytte” et rumskib mellem to solsystemer med hastigheder langt højere end lyset.
Denne teori er dog ikke blevet påvist, da det kræver en negativ masse for at bøje rummet således, at det kan ”flytte” et rumskib. Al masse, som vi har fundet i vores univers, har hidtil været positiv, og det diskuteres stadigvæk, om det overhovedet er muligt at lave negativ masse.
Om at blaster-skuddene bevæger sig så langsomt, og hvorfor de kan høres i rummet
Skuddene, som man ser både stormtropper, rebeller, klontropper og droider skyde med, ser altid ud til at bevæge sig så utroligt langsomt i forhold til, hvad vi kender fra vores pistolskud.
Pga. den meget karakteristiske farve og perioden, som filmene kommer fra, tror mange, at skuddene er laserstråler. Lasere er dog stråler af kraftigt fokuseret lys, som ligesom andet lys bevæger sig med 300.000 km/s.
I filmene bevæger strålerne sig med ca. 200km/s, hvilket klart viser, at det ikke kan være laserstråler.
I flere artikler om blaster-våben fra Star Wars nævnes det, at våbnene skyder med meget energirige stråler af ladede partikler. Dette kan bl.a. forklare, hvorfor strålerne bliver afbøjet, når Han Solo skyder imod den magnetisk låste dør i affaldsskakten på dødsstjernen i Episode IV.
Kilder
https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_and_Star_Wars
Mythbusters – The myth strikes back: https://www.youtube.com/watch?v=BlBcDUjeTIo
http://members.shaw.ca/mike.anderton/WarpDrive.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potentially_habitable_exoplanets