Одним из ключевых сюжетных приемов почти в каждом эпизоде и фильме «Звездного пути» является способность звездолетов путешествовать со скоростью света и выше. Это происходит благодаря силовой установке, известной как варп-привод . Это звучит «научно-фантастически», и это так – варп-двигатель на самом деле не существует. Однако теоретически некоторая версия этой двигательной установки может быть создана на основе этой идеи – при наличии достаточного количества времени, денег и материалов.
Возможно, основная причина деформации драйв кажется возможным, но это еще не опровергнуто. Так что есть надежда на будущее со сверхсветовой скоростью (сверхсветовой), но не в ближайшее время.
Что такое варп-двигатель?
В научной фантастике варп-двигатель – это то, что позволяет кораблям пересекать космос, двигаясь быстрее скорости света. Это важная деталь, поскольку скорость света – это космический предел скорости – главный закон движения и барьер во Вселенной.
Насколько нам известно, ничто не может двигаться быстрее чем свет. Согласно теории относительности Эйнштейна, требуется бесконечное количество энергии, чтобы разогнать объект с массой до скорости света. (Причина, по которой этот факт не влияет на сам свет, заключается в том, что фотоны – частицы света – не имеют массы.) В результате может показаться, что космический корабль, движущийся со скоростью (или превышающей) свет просто невозможен.
Но есть две лазейки. Во-первых, похоже, что нет запрета путешествовать как можно ближе к скорости света. Во-вторых, когда мы говорим о невозможности достижения скорости света, мы обычно говорим о движении объектов. Однако концепция варп-двигателя не обязательно основана исключительно на самих кораблях или объектах, летящих со скоростью света, как более подробно объясняется ниже.
Warp Drive Против червоточин
Червоточины часто являются частью разговоров о космических путешествиях по вселенной. Однако путешествие через червоточины будет сильно отличаться от использования варп-двигателя. В то время как варп-двигатель предполагает движение с определенной скоростью, червоточины – это теоретические конструкции, которые позволяют космическим кораблям перемещаться из одной точки в другую, проходя через гиперпространство. Фактически, они позволили бы кораблям сократить путь, поскольку технически они остаются привязанными к нормальному пространству-времени.
Положительным побочным продуктом этого является то, что звездолет может избежать нежелательных такие эффекты, как замедление времени и реакция человеческого тела на сильное ускорение.
Возможен ли варп-двигатель?
Наше текущее понимание физики и того, как распространяется свет, исключает возможность объектов, достигающих скорости, превышающей скорость света, но не исключает возможность перемещения самого пространства в или сверх этой скорости. Фактически, некоторые люди, исследовавшие проблему, утверждают, что в ранней Вселенной пространство-время расширялось со сверхсветовой скоростью, хотя бы на очень короткий промежуток времени.
Если эти гипотезы подтвердятся, варп-двигатель сможет воспользоваться этой лазейкой, оставив позади проблему движения объектов и вместо этого поставив перед учеными вопрос о том, как генерировать огромную энергию, необходимую для перемещения пространства-времени.
Если ученые примут этот подход, варп-двигатель можно представить следующим образом: варп-двигатель – это то, что создает огромное количество энергии, которая сжимает пространство-время в перед звездолетом, в то же время расширяя пространство-время сзади, в конечном итоге создавая варп-пузырь. Это приведет к тому, что пространство-время будет каскадировать пузырем – корабль останется неподвижным в своей локальной области, пока варп продвигается к новому пункту назначения со сверхсветовой прогрессией.
В конце 20-го века мексиканский ученый Мигель Алькубьерре доказал, что варп-двигатель на самом деле соответствует законам, управляющим Вселенной. Увлеченный революционным сюжетом Джина Родденберри, дизайн звездолета Алькубьерра, известный как двигатель Алькубьерре, движется на «волне» пространства-времени, как серфер на волне в океане.
Проблемы варп-двигателя
Несмотря на доказательство Алькубьерре и тот факт, что в нашем нынешнем понимании теоретической физики нет ничего, что запрещает разработку варп-двигателя, идея в целом все еще находится в сфере спекуляций. Наша нынешняя технология еще не совсем готова, и хотя люди работают над способами достижения этого грандиозного космического полета, есть еще много проблем, которые еще предстоит решить.
Отрицательная масса
Создание и движение пузыря деформации требует, чтобы пространство перед ним аннигилировало, в то время как пространство сзади нужно быстро расти. Это аннигилированное пространство и есть то, что называют отрицательной массой или отрицательной энергией, весьма теоретический тип материи, который еще не был «найден».
С Тем не менее, три теории приблизили нас к реальности отрицательной массы. Например, эффект Казимира представляет собой установку, в которой два параллельных зеркала расположены в вакууме. Когда они перемещаются очень близко друг к другу, кажется, что энергия между ними ниже, чем энергия вокруг них, что создает отрицательную энергию, даже если только в незначительных количествах.
В 2016 году ученые из LIGO (Гравитационно-волновая обсерватория с лазерным интерферометром) доказали, что пространство-время может “деформироваться” и искривляться в присутствии огромных гравитационных полей.
И по состоянию на 2018 год ученые из Университета Рочестера использовали лазеры, чтобы продемонстрировать еще одну возможность создания отрицательной массы..
Несмотря на то, что эти открытия постепенно приближают человечество к работающему варп-двигателю, эти крошечные количества отрицательной массы далеки от величины отрицательной плотности энергии, которая потребуется, чтобы пройти 200 сверхсветовых лучей (скорость, необходимая для того, чтобы добраться до ближайшей звезды за разумное время).
Количество энергии
С разработкой Алькубьерре в 1994 году, а также с другими, казалось, что огромное количество энергии, необходимое для создания необходимого расширения и сжатия пространства-времени, превысит мощность Солнца в течение его 10 миллиардов лет жизни. . Однако дальнейшие исследования позволили снизить количество необходимой отрицательной энергии до уровня газовой планеты-гиганта, что, хотя и является улучшением, по-прежнему является проблемой.
Одна из теорий для решения этого препятствия состоит в том, чтобы извлечь огромное количество энергии, создаваемой аннигиляцией материи и антивещества – взрывами тех же частиц с противоположными зарядами, – и использовать ее в “варп-ядре” корабля.
Путешествие с варп-двигателем
Даже если ученым удастся искривить пространство-время вокруг данного космического корабля, это только вызовет новые вопросы. относительно космических путешествий.
Ученые предполагают, что наряду с межзвездными путешествиями варп-пузырь потенциально может собирать большое количество частиц, которые могут вызвать массивные взрывы по прибытии. Другие возможные проблемы, связанные с этим, – это вопрос о том, как перемещаться по всему пузырю варпа и вопрос о том, как путешественники будут общаться с Землей.
Заключение
Технически мы все еще далеки от варп-двигателя и межзвездных путешествий, но с развитием технологий и стремлением к инновациям ответы стали ближе, чем когда-либо прежде. Такие люди, как Илон Маск и Джефф Безос, которые стремятся сделать из нас космическую цивилизацию, являются стимулами, необходимыми для взлома кода варп-драйва. Впервые за десятилетия в мире космических полетов царит рок-н-ролльный азарт, и такой энтузиазм – еще одна важная составляющая в стремлении исследовать Вселенную.