Сделай это так.
Расстояния между звездами настолько велики, что они могут заставить ваш мозг расплавиться. Возьмем, к примеру, зонд «Вояджер-1», который движется со скоростью 35 000 миль в час уже более 40 лет и стал первым человеческим объектом, пересекшим межзвездное пространство. Звучит замечательно, за исключением того, что при нынешней скорости потребуется еще 40 000 лет, чтобы пересечь типичное расстояние между звездами.
Что еще хуже, если вы думаете о межзвездных путешествиях, природа устанавливает жесткие ограничения на ускорение и скорость. Как показал Эйнштейн, невозможно ускорить любой массивный объект выше скорости света. Поскольку размер галактики составляет более 100 000 световых лет, если вы путешествуете со скоростью меньше скорости света, то для преодоления большинства межзвездных расстояний потребуется больше, чем человеческая жизнь. Если известные законы физики верны, то кажется, что человеческая цивилизация, охватывающая всю галактику, невозможна.
Если, конечно, вы не можете построить варп-двигатель.
Скорость деформации
Ах, варп-двигатель, любимец фантастических сюжетных устройств. Так что насчет варп-двигателя? Это вообще что-то такое?
Начнем с «деформирующей» части варп-диска. Без сомнения, общая теория относительности Альберта Эйнштейна («ОТО») представляет пространство и время как четырехмерную «ткань», которую можно растягивать, сгибать и складывать. Гравитационные волны, представляющие собой рябь в ткани пространства-времени, теперь наблюдались непосредственно. Итак, да, пространство-время можно деформировать. Деформирующая часть варп-двигателя обычно означает искажение формы пространства-времени, так что два удаленных места можно сблизить - и вы каким-то образом «прыгаете» между ними.
Это была основная идея научной фантастики задолго до того, как «Звездный путь» популяризировал название «варп-двигатель». Но до 1994 года она оставалась научной фантастикой, то есть за ней не стояла наука. В том же году Мигель Алькубьерре записал решение основных уравнений ОТО, которое представляло область, которая сжимала пространство-время впереди и расширяла пространство-время позади, создавая своего рода движущийся варп-пузырь. Это была действительно хорошая новость для фанатов варп-двигателей.
Проблемы с варп-диском
Были некоторые проблемы. Самым важным было то, что для работы этого «драйва Алькубьерре» требовалось много «экзотической материи» или «отрицательной энергии». К сожалению, такого нет. Это те вещи, которые теоретики придумали, чтобы придерживаться уравнений ОТО, чтобы делать классные вещи, такие как создание стабильных открытых червоточин или функционирующих варп-двигателей.
Примечательно, что исследователи высказывали и другие опасения по поводу двигателя Алькубьерре - например, как он нарушит квантовую механику или как, когда вы прибудете в пункт назначения, он уничтожит все перед кораблем в апокалиптической вспышке. радиации.
Двигатели деформации: новая надежда
Недавно, однако, появились хорошие новости на фронте варп-двигателей: в апреле этого года была опубликована новая статья Алексея Бобрика и Джанни Мартре под названием «Введение в физические варп-двигатели». В статье Бобрика и Мартре хорошо было то, что в ней было предельно ясно указано значение варп-двигателя.
Понимание уравнений ОТО означает понимание того, что находится по обе стороны от знака равенства. С одной стороны - форма пространства-времени, а с другой - конфигурация материи-энергии. Традиционный путь с этими уравнениями состоит в том, чтобы начать с конфигурации материи-энергии и посмотреть, какую форму пространства-времени она создает. Но вы также можете пойти и наоборот и принять желаемую форму пространства-времени (например, варп-пузырь) и определить, какая конфигурация материи-энергии вам понадобится (даже если эта материя-энергия - мечта негативной энергии).).
Варп-двигатели являются более простыми и гораздо менее загадочными объектами, чем предполагалось в более широкой литературе.
Бобрик и Мартре сделали шаг назад и посмотрели на проблему более широко. Они показали, что все варп-двигатели состоят из трех областей: внутреннего пространства-времени, называемого пассажирским пространством; оболочка из материала с положительной или отрицательной энергией, называемая областью искривления; и снаружи, которое достаточно далеко выглядит как обычное неискаженное пространство-время. Таким образом, они могли точно видеть, что было и что было невозможно для любого вида варп-двигателя. (Посмотрите это прекрасное объяснение Сабины Хоссенфельдер для более подробной информации). Они даже показали, что можно использовать старую добрую обычную материю для создания варп-двигателя, который, хотя и движется медленнее скорости света, создает пассажирскую зону, где время течет с другой скоростью, чем во внешнем пространстве-времени. Так что, несмотря на то, что это было устройство с субсветовой скоростью, это был настоящий варп-двигатель, который мог использовать обычную материю.
Это были хорошие новости.
Плохая новость заключалась в том, что это ясное видение также показало им реальную проблему с «приводной» частью привода Алькубьерре. Во-первых, ему для работы все равно нужна была отрицательная энергия, так что облом остался. Но что еще хуже, Бобрик и Мартре вновь подтвердили базовое понимание теории относительности и увидели, что нет никакого способа разогнать двигатель Алькубьерре выше скорости света. Конечно, вы могли бы просто предположить, что вы начали с чего-то, движущегося быстрее света, и двигатель Алькубьерре с его отрицательной энергетической оболочкой имел бы смысл. Но пересечение барьера скорости света по-прежнему было запрещено.
Итак, в конце концов, версия варп-двигателя из «Звездного пути» все еще не вещь. Я знаю, что это может вас расстроить, если вы надеетесь построить эту версию Enterprise в ближайшее время (как я). Но не впадайте в уныние. Статья Бобрика и Мартре действительно продвинулась вперед. Как выразились авторы в конце:
«Один из основных выводов нашего исследования заключается в том, что варп-двигатели являются более простыми и гораздо менее загадочными объектами, чем предполагалось в более широкой литературе»
Это действительно прогресс.