В поисках технологии для движения быстрее света — Naked Science
13 минут
Редакция
11

В поисках технологии для движения быстрее света

3.3

Межзвездные путешествия продолжают будоражить умы общественности. Варп-двигатели уже давно активно упоминаются в поп-культуре — как в литературе, так и в кино. Но удастся ли человечеству создать технологию, которая сможет манипулировать пространством-временем, обеспечивая передвижение быстрее света?

Быстрее света
©Wikipedia

Мы постоянно встречаем это в научной фантастике: корабли с варп-двигателями позволяют персонажам рассказа, романа, фильма или телесериала исследовать новые планеты и даже галактики. Эти аппараты могли бы даже летать быстрее скорости света, пусть и Общая теория относительности учит нас, что никто не может двигаться быстрее света. Не так ли? В конце концов, у света нет массы, значит, он может перемещаться со скоростью 299 792 458 метров в секунду.

Все это верно. Ничто не может превысить вселенский скоростной предел. Однако, возможно, у нас все еще есть возможность построить варп-двигатель, не нарушив при этом никаких физических законов.

В 1994 году физик-теоретик Мигель Алькубьерре из Мексики написал статью, в которой представил математические выкладки и научную базу для создания настоящего варп-двигателя, который бы не противоречил Общей теории относительности. Он заинтересовался этим способом межзвездных путешествий после того, как увидел его в действии — при преодолении гигантских расстояний в научно-фантастических произведениях.

Космический аппарат с варп-двигателем в представлении художника / © NASA

Варп-двигатель расширяет и сжимает ткань пространства-времени вокруг корабля и его пузыря. Аппарат в принципе не ускоряется и не движется. Движется ткань вокруг него и таким образом толкает его вперед. В качестве примера: представьте, что вы стоите на конвейерной ленте — передвигаетесь, но сами при этом не идете. Ткань ленты движет вас вперед. Сжатие пространства-времени перед космическим аппаратом будет тянуть его, а расширение позади него будет продолжать это движение вперед. Эйнштейн показал, что пространство-время может искривляться массой или энергией, следовательно, им можно манипулировать и другими способами. Причина, по которой этот корабль мог бы двигаться быстрее света, — в том, что Общая теория относительности гласит, что ничто в пространстве не может преодолеть предел скорости, однако нет никакого предела скорости для расширения или сжатия самого пространства. Мы ничего не движем в пространстве — мы движем само пространство.

Работа Алькубьерре была обнадеживающей и впечатляющей, но в ней было и немало дыр. В оригинальной работе он теоретизировал, что для обеспечения такого корабля достаточной мощностью понадобилось бы больше отрицательной энергии, чем вообще есть во Вселенной, а именно благодаря ей расширяется пространство. Проблема заключается в том, что отрицательная энергия неуловима, даже многие физики сомневаются в ее существовании, не говоря уже о том, что нам удастся произвести огромные ее объемы.

Наших наблюдений того, что могло бы оказаться отрицательной энергией, мягко говоря, недостаточно. Предположительно, то, что мы считаем пустым пространством, отнюдь не пустое — у него есть плотность энергии, которую также называют нулевой. Согласно квантовой механике пустое пространство наполнено появляющимися и исчезающими частицами энергии. Если нам удастся остановить их появление, мы получим отрицательную энергию.

Визуализация варп-поля согласно двигателю Алькубьерре / © AllenMcC

Ученые пытались создать ее в лаборатории, сдавливая две металлические пластины (которые были настолько плоскими, что были идеально гладкими почти на атомном уровне) на расстояние, гораздо меньшее толщины человеческого волоса. Остававшееся пространство было настолько маленьким, что в нем не могли существовать частицы, из-за чего сила вокруг пластин увеличивалась и проявляла свойства отрицательной энергии. Конечно, этих наблюдений недостаточно — это всего лишь небольшой опыт, результаты которого далеки от того, чтобы делать окончательные выводы.

Если нам в будущем все-таки удастся выяснить, как получить больше отрицательной энергии, возможно, ее не понадобится столько, сколько предполагал Алькубьерре. Последние уточнения его работы, проведенные учеными NASA, значительно уменьшили количество энергии, которое понадобилось бы варп-двигателю, при помощи колебания частей аппарата на высоких частотах. Это упростило бы его движение через пространство-время и уменьшило объемы необходимой энергии. Современные теории о том, сколько отрицательной энергии может понадобиться для работы варп-двигателя, варьируются от 65 экcаджоулей до энергии нескольких отрицательных и позитивных солнечных масс. 65 эксаджоулей — примерно то, сколько энергии используют США за год. Это все еще много, но вполне реально. Если нам удастся использовать темную энергию, то понадобится не более массы Юпитера. Единственная проблема — мы толком не понимаем, что такое темная энергия и как она работает. И она в итоге может оказаться экзотическим материалом, необходимым для работы варп-двигателя.

Для сравнения: для межзвездных путешествий на традиционных ракетах не только понадобятся сотни тысяч лет, но и топливный резервуар больше Вселенной. И это не говоря о том, что еще необходимо найти материал, который сможет выдержать столь длительное путешествие.

В некоторых моделях — например, в концепции Гарольда Уайта — космический аппарат на варп-двигателе может двигаться в 10 раз быстрее света. На такой скорости мы смогли бы добраться до ближайшей экзопланеты — альфы Центавра B b — всего за шесть месяцев, несмотря на то, что она находится более чем в четырех световых годах от Земли. Самые быстрые современные аппараты могут достигать скорости чуть выше 32 тысяч километров в час: путешествие до альфы Центавра B b на такой скорости займет 142 тысячи лет. Тридцать две тысячи километров в час — это около 0,003% скорости света.

Концепт межзвездного космического корабля NASA с варп-двигателем IXS Enterprise / © NASA/Mark Rademaker

Путешествие на такой скорости позволило бы человечеству преодолеть космологический горизонт и исследовать не только свою Вселенную, но и Мультивселенную. Теоретически у скорости варп-двигателя есть предел, но даже эти теоретические пределы дали бы нам возможность перемещаться в новые галактики за долю доли секунды. В качестве преимущества корабль смог бы ускоряться и замедляться, а пассажиры бы не испытывали замедления времени. Проще говоря, удалось бы избежать ситуации, когда вы прибыли в пункт назначения и обнаружили, что настолько далеко переместились вперед во времени, что все на Земле, кого вы знали, уже давно мертвы.

Помимо источников энергии, проблемой также считаются частицы, ускоренные во время путешествия, которые ненароком могут быть запущены при торможении и уничтожать целые миры. Более того, есть вероятность, что замедлиться, как только вы начнете движение, будет уже невозможно, а экипаж может погибнуть по целому ряду причин. И все же математические выкладки и экспериментальные данные показывают, что у варп-двигателей может быть шанс.

Если нам действительно удастся создать эту технологию, пройдет еще ни один век, пока мы научимся ее применять. Подобно червоточинам, возможности, которые могут предоставить варп-двигатели, невероятны, но добиться их реализации будет нелегко.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Комментарии

11 Комментариев
Елькин Владимир
12.12.2018
-
0
+
В данном случае речь не идет о каком то реальном двигателе, ни сейчас и никогда.Научитесь сначала летать со скоростью,хотя бы, километров 200 в секунду . Человечество навряд ли когда нибудь преодолеет рубеж в 10000 км/сек. Вот как объяснить людям ,что перемещение, корабля в несколько сотен тонн на огромное расстояние потребует еще более огромного количества энергии.
    Океан Тайги
    15.03.2019
    -
    0
    +
    Чтобы вам понять какой вы глупец, вам сперва надо ответить на вопрос о том, на что ИМЕННО такому кораблю будет нужно огромное количество энергии ? Ведь, в отсутствии сколь-либо значимого трения поддержание скорости также НЕ требует значительного количества энергии. Главным образом, энергия нужна нам на разгон ! Именно поэтому, когда в Советское время еще строили планы межзвездных перелетов на будущую перспективу, то рассматривали двигатели и на фотонной тяге и на солнечном ветре. Хотя, казалось бы - так ли уж велика сила света по сравнению с силами атома ?
Selenit Lunatik
29.11.2018
-
0
+
Все это конечно интересно , правильно НО сначала люди изготовят по этому принципу какую-нибудь бомбу или еще какое нибудь оружие.
Ванечка
25.11.2018
-
0
+
Почитайте на досуге :)
Илья
25.11.2018
-
0
+
Через 23 года будет создан Универсальный Генератор Волновых Колебаний (УГВК). Принцип работы УГВК заключается в том, чтобы сгенерировать и передать волновую информацию объекта разных уровней из одной точки пространства в другую. Таким образом, происходит подтверждение эффекта суперпозиции в квантовой механике, по которой нахождение предмета предполагается сразу везде, и только после определения его свойств, в пространстве он материализуется. Уровни передачи информации могут быть разные, от передачи звука и изображения – до передачи самого объекта. Таким же образом может передаваться энергия, собственно, передаётся волновая информация высшего уровня, чтобы получить энергию. УГВК возможны, как для домашнего применения, так и для промышленного применения, вплоть до перемещения в межзвёздном пространстве. Вероятно, возможно корректировать передаваемый объект, в процессе передачи. Например, можно будет при телепортации человека провести его омоложение или корректировку здоровья. Причем, при материализации они возникали в нужной точке пространства, а не только в пределах материализатора.
    Василий Вьюнников
    22.01.2019
    -
    0
    +
    Нет наоборот хотел поблагодарить очень интересно вот бы мне такие знания!
    +
      ещё комментарии
      Илья
      22.01.2019
      -
      1
      +
      Знания, которые я продвигаю в сети, известны каждому человеку с момента его рождения. Мы рождаемся с этими знаниями потому, что мы часть ВРЭС и находимся внутри её. Другое дело, что в силу различных причин мы не можем их озвучить по разным причинам. А уж, как их интерпретировать и понимать - это дело людей, которые так или иначе к ним подготовлены и пытаются их осознать.
ulogin_facebook_1999378157048767
24.11.2018
-
0
+
".. Сжатие пространства-времени перед космическим аппаратом будет тянуть его, а расширение позади него будет продолжать это движение вперед.." На мой взгляд, движение должно происходить ровно наоборот: расширение пространства перед космолётом будет тянуть его вперёд, а сжатие позади - подталкивать. Впрочем, теория настолько абстрактна, что её реализация не представляется возможной. Годится только для того, чтобы потешить воображение.
    Игорь Орлов
    1 неделя назад
    -
    0
    +
    Для растяжения энергетической ткани пространства потребуется, ну очень большая энергия. Сила способная растянуть ткань космического пространства, сравнима с силой созданной БВ. Дальше больше, любое перемещение энергии, вызовёт силы препятствующие её перемещению, в космическом пространстве нет точки опоры, энергию космического пространства сдвинуть трудно, поэтому будет двигаться космический корабль, вопреки заверениям, но с огромными затратами на растяжение растянутой, силой БВ, ткани космического пространства. Т.е. это не выход, точнее не наш метод. Есть предложение, использовать свойство фотонов, перемещаться в космическом пространстве теоретически вечно. Создать микроволновое излучение с помощью огромного количества источников, расположенных на большой площади поверхности конструкции космического корабля, в кв.километр, с помощью идеальных LC контуров. Микроволновое излучение вступит во взаимодействие, энергетическими полями пронизывающими трассу полёта корабля и создаст силу толкающую корабль вперёд. Громоздко, зато очень экономно с точки зрения энергозатрат. Масса энергии энергетических полей - это та точка опоры, на которую можно беззастенчиво опираться. Это устройство ходового двигателя, разгонный имеет другое устройство. Недостаток - это движение корабля доложено быть со скоростью не ниже субсветовой. А на такой скорости, как мягкая вода становится бетоном, так безобидные внешние энергетически заряженные поля представляют из себя сущий ад. Материальные тела разлетятся, как ржавчина по пескоструем. Встречные потоки энергии, для которых корпус корабля прозрачен, сожмут всю конструкцию корабля, в направлении движения корабля, в фольгу и сожгут.
Александр Петров 1
24.11.2018
-
0
+
Опечатка, для начала: "у света нет массы, значит, он может перемещаться со скоростью 299 792 458 метров в секунду." Не "метров", а КИЛО метров в секунду.
    Редакция Naked Science
    24.11.2018
    -
    0
    +
    Все верно написано.
11 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Российская компания «МиГ» запатентовала систему, которая исключает попадание самолета в штопор. Ее уже установили на истребители МиГ-35 и МиГ-29М/М2.

Вчера, 15:51
5 минут
Ольга Иванова

Не потерять — в буквальном смысле. Ведь как всем известно, самки этих насекомых нередко промышляют тем, что откусывают голову (и другие части тела) самцам сразу после или даже во время спаривания. Ученые из Новой Зеландии выяснили, что мужские особи одного из видов богомолов могут применять определенную тактику для того, чтобы защититься от нападения агрессивной самки.

Вчера, 11:30
10 минут
Василий Парфенов

В ближайшие десять лет звездное небо пополнится тысячами новых ярких точек: спутниковые группировки растут как на дрожжах. Никто не отрицает неоспоримой пользы, которую они принесут, но для астрономических наблюдений это катастрофа. Ученые снова напомнили о проблеме, показав, как аппараты типа Starlink мешают работе даже космических телескопов, и предложили ряд рекомендаций по снижению вреда. Однако не все компании готовы им следовать на деле.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Россия подняла в небо группу из шести военно-транспортных самолетов Ан-124-100. Такие тренировки позволяют отработать переброску на большие расстояния личного состава воинских подразделений.

18 января
5 минут
Василий Парфенов

В московском аэропорту Жуковский произошло ЧП: за пределы взлетно-посадочной полосы выкатился новейший отечественный авиалайнер МС-21-300. Он проходил испытания, во время которых имитировали прерванный полет из-за отказа одного двигателя.

16 января
9 минут
Василий Парфенов

Специалисты по информационной безопасности нашли пренеприятнейшую особенность ОС Windows 10. Ее штатный драйвер файловой системы NTFS при определенных условиях реагирует крайне деструктивным образом — критически повреждает главную файловую таблицу MFT. Вызвать такое его поведение можно огромным количеством способов: от создания подготовленной веб-страницы до отправки картинок, файлов и документов жертве.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: