Η Φυσική του Άγιου Βασίλη- The Physics of Santa

Καθώς η γιορτινή μέρα πλησιάζει, παρατηρούμε μερικές από τις φυσικές προκλήσεις που θα έχει να αντιμετωπίσει ο Άγιος Βασίλης καθώς θα διανέμει τα δώρα στην υδρόγειο.

Στην εγκοπή του χρόνου

Μια νύχτα μόνο δεν είναι αρκετή για να παραδώσει κάποιος δώρα σε δύο δισεκατομμύρια παιδιά σε όλο τον κόσμο.

Αυτός ο χρόνος θα μπορούσε να επεκταθεί σε 48 ώρες, επωφελούμενος από τις διαφορετικές χρονικές ζώνες της Γης, ξεκινώντας με το να παραδίδει δώρα στην εγκοπή του χρόνου, τη Διεθνή Γραμμή Ημερομηνίας και να ταξιδέψει προς τη Δύση.

Με συνολικό παγκόσμιο πληθυσμό επτά δισεκατομμυρίων, υποθέτοντας ότι ο μέσος όρος μεγέθους μιας οικογένειας είναι τα τέσσερα άτομα, τότε θα έπρεπε να παραδώσει σε 10 000 σπίτια το δευτερόλεπτο ούτως ώστε να τελειώσει τη δουλειά του μέσα σε αυτές τις 48 ώρες.

Συγκριτικά, η ταχυδρομική υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών, παραδίδει περίπου 170 δισεκατομμύρια αλληλογραφίας κάθε χρόνο-ίσο των 5000 ανά δευτερόλεπτο κατά τη διάρκεια 12 μηνών, και αυτό μέσο του ανθρώπινου δυναμικού, δηλαδή περισσοτέρων από 600 000 υπαλλήλων και με την ιδιοκτησία ενός από τους μεγαλύτερους στόλους οχημάτων στον κόσμο.

Ο εξοπλισμός παράδοσης του Άγιου Βασίλη αποτελείται μόνο από τον εαυτό του και μια χούφτα από ταράνδους. Όπως σημειώθηκε σε προηγούμενα άρθρα-από το περιοδικό Spy-για να παραδώσει όλα τα δώρα στην ώρα του, θα έπρεπε να ταξιδεύει με τέτοια ταχύτητα που ο Ρούντολφ και οι υπόλοιποι θα καίγονταν εξαιτίας της τριβής, σαν μικροί μετεωρίτες που θα εισέρχονταν στην ατμόσφαιρα. Ίσως αυτό να εξηγεί και την κόκκινη μύτη.

Αλλά θα μπορούσε να κάνει τη δουλειά του χρησιμοποιώντας δύο από τις σπουδαιότερες θεωρίες του 20ου αιώνα: τη σχετικότητα και την κβαντική μηχανική;

2312-1.1

Η θεωρία της σχετικότητας

Στην ξεχωριστή θεωρία τους της σχετικότητας, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, έδειξε ότι ο χρόνος τρέχει σε διαφορετικές τιμές για παρατηρητές οι οποίοι κινούνται ο ένας σε σχέση με τον άλλο (και περνά πιο αργά για ενθουσιασμένα παιδιά που περιμένουν τα χριστουγεννιάτικα δώρα).

Αυτό όμως δε θα ήταν τόσο καλό, καθώς οι τάρανδοι οι οποίοι σπρώχνουν το έλκηθρο, θα πήγαιναν τόσο γρήγορα που θα καίγονταν-αν θα τα κατάφερναν να παραμείνουν σε τροχιά.

Αλλά τα βαρυτικά πεδία επίσης λυγίζουν τον χρόνο-τα ρολόγια προχωρούν πιο αργά όταν βρίσκονται πιο κοντά από μια πηγή μάζας. Θα μπορούσε η βαρύτητα της Γης να βοηθήσει τότε;

Πιθανόν όχι. Αν κινούνται σε τροχιά στην άκρη του διαστήματος, τότε ακόμα και ο διπλασιασμός της ποσότητας του διαθέσιμου χρόνου παρούσας παράδοσης θα απαιτούνταν ο πλανήτης να είναι 1000 φορές μεγαλύτερος σε μάζα από τον Ήλιο-και αν η Γη ήταν τόσο βαριά σε αυτό το συγκεκριμένο μέγεθος, θα κατέρρεε ως μια μαύρη τρύπα.

Αν υποθέσουμε πως δεν υπάρχουν φυσικές διαμορφώσεις του διαστημικού χρόνου που θα μπορούσαν να βοηθήσουν, τότε θεωρητικά ο Άγιος Βασίλης θα μπορούσε να δημιουργήσει μια σχετική.

Το 1994, ένας φυσικός του Πανεπιστημίου του Cardiff, ο Miguel Alcubierre, ανακάλυψε ότι υπάρχει λύση της γενικής σχετικότητας η οποία είναι περίπου ανάλογη με την κίνηση στρέβλωσης του Star Trek. Με το να θέτουμε τεχνητά το τμήμα του διαστημικού χρόνου μπροστά από το έλκηθρο και να το επεκτείνουμε προς τα πίσω, ο Άγιος Βασίλης και οι τάρανδοί του μπορούν να ταξιδέψουν σε μια αυθαίρετα τεράστια ταχύτητα σε σχέση με τη Γη καθώς θα παρέμεναν ακίνητοι μέσα στη δικιά τους διαστημική «φούσκα».

Το πρόβλημα είναι ότι αυτό θα απαιτούσε ένα τεράστιο ποσοστό ενέργειας ούτως ώστε να πραγματοποιηθεί-πολλά δισεκατομμύρια φορές σε ολόκληρο το ορατό σύμπαν.

2312-1.2

Κβαντική Μηχανική

Η κβαντική μηχανική επίσης επιτρέπει σε αντικείμενα να μετακινούνται σε μεγάλες αποστάσεις μέσα σε μικρό χρονικό διάστημα και θα απέτρεπαν την ανάγκη για τον Άγιο Βασίλη να είναι στον ουρανό γενικότερα.

Επειδή η θέση τους δεν αποτελεί ένα συγκεκριμένο σημείο αλλά ένα κύμα το οποίο απλώνεται μέσα στο διάστημα, τα σωματίδια μπορεί μερικές φορές να σχηματίσουν τούνελ ανάμεσα στα εμπόδια τα οποία σύμφωνα με την κλασική μηχανική, δε θα μπορούσαν να περάσουν.

Με τον ίδιο τρόπο, αν υποθέσουμε ότι ο Άγιος Βασίλης ξέρει πώς να το πετύχει αυτό (πράγματι ξέρει, αφού σε βλέπει όταν κοιμάσαι, σε βλέπει όταν ξυπνάς, γνωρίζει αν ήσουν καλός ή κακός…) θα απαιτούσε ένα τεράστιο ποσοστό ενέργειας για να το συνειδητοποιήσει.

Όχι πως δεν έχει τέτοια ποσοστά ενέργειας στη διάθεσή του, αλλά, δε θα ήταν και η πιο αποτελεσματική λύση στο πρόβλημα της παράδοσης των δώρων.

Οι ανιχνευτές του Von Neumann

Ίσως το πρόβλημα της παράδοσης των δώρων θα μπορούσε να εφαρμόσει μια εισήγηση η οποία αρχικά έγινε σύμφωνα με την εξερεύνηση του διαστήματος.

Ο Φυσικός Jon von Neumann εισηγήθηκε ότι ένα διαστημόπλοιο θα μπορούσε να σταλεί σε ένα άλλο ηλιακό σύστημα και να προγραμματιστεί ούτως ώστε να φτιάχνει αντίγραφα του εαυτού του χρησιμοποιώντας ακατέργαστα υλικά που θα υπήρχαν εκεί. Αυτά με τη σειρά τους θα ταξίδευαν σε μακρύτερα ηλιακά συστήματα, αυξάνοντας εκθετικά τον όγκο του διαστήματος που θα μπορούσε να καλυφθεί.

Παρόμοια στρατηγική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να σταλεί παράδοση ελκήθρου σε κάθε ήπειρο, αντιγράφοντας τον εαυτό του και στέλνοντας ένα αντίγραφο σε κάθε χώρα, κάθε πολιτεία, κάθε περιοχή ή κομητεία κ.ο.κ.

Αλλά, εκτός από το περιττό κομμάτι διαστημικών σκουπιδιών, υπάρχουν μερικές φυσικές πηγές διαθέσιμες για μετατροπή, και για να γίνει αυτό θα ήταν όπως και να χει χάσιμο χρόνου. Ο Άγιος Βασίλης θα πρέπει αν είναι διαθέσιμος να μετατρέψει πρόθυμα στοιχεία από μια μορφή σε άλλη και μετά να τα συναρμολογήσει στη μορφή των σωστών παιχνιδιών και δώρων-πιθανόν χρησιμοποιώντας νανοτεχνολογία.

Οποιοδήποτε μέσο και αν χρησιμοποιηθεί για την παράδοση των δώρων σε δισεκατομμύρια σπιτιών κατά τη διάρκεια αυτής της γιορτινής περιόδου, είναι φανερό ότι ο Πατέρας των Χριστουγέννων είναι πολύ περισσότερο τεχνολογικά ανεπτυγμένος από εμάς.

Ή απλά θα μπορούσε να στείλει τα δώρα μέσω του ταχυδρομίου…

2312-1.3

 

* Γλωσσική επιμέλεια και μετάφραση: Science Diaries team

Πηγή: με στοιχεία από www.physics.org/ και παγκόσμιο ιστό

Author: Giorgos Chr