Когда научная фантастика становится реальностью: варп-двигатель теперь возможен

Оказалось, что, в отличие от сверхсветовых полетов, для путешествий со сверхсветовой скоростью оболочка такого аппарата может быть изготовлена ​​из обычного вещества. В то же время механизмы разгона корабля и большая масса, необходимая для снаряда, по-прежнему остаются проблемными.

Откуда появился термин Warp Drive и что он означает?

В конце прошлого века физик Мигель Алькубьерре из Уэльского университета, вдохновленный сюжетом сериала «Звездный путь», описал теоретическую модель движения с сверхсветовой скоростью, не требующая использования червоточины.

Его идея заключалась в том, чтобы создать своего рода пузырь, который окружает космический корабль, сжимая пространство-время перед космическим кораблем и вытягиваясь позади него. С точки зрения стороннего наблюдателя такие манипуляции могут показаться сверхсветовым полетом.

Первые мгновения жизни Вселенной сопровождались быстрым расширением пространства, и расстояние между точками увеличивалось, как если бы они улетали со сверхсветовой скоростью, хотя физические скорости тел были меньше скорости света.

В общей теория относительности, источником искажения пространства-времени является материя, то есть ее распределение в пространстве определяет как именно изогнутая геометрия. Эту связь можно использовать и в обратном направлении – для определения по типу искажения пространства-времени, какое распределение материи его вызывает и какими свойствами обладает исходное вещество.

Для варп-двигателя Алькубьерре такое рассуждение приводит к тому, что устройство обязательно должно содержать области с отрицательной плотностью энергии. Таким образом, до недавнего времени считалось, что для этого типа путешествий, помимо прочего, нужно сначала найти способ создать отрицательную плотность энергии.

Новые возможности

Алексей Бобрик и Джанни Мартир из Нью-Йоркской лаборатории прикладной перспективной физики движения обобщили идею варп-двигателя Алькубьерре на более широкий класс пространственно-временных искажений, чем первоначально предлагал ученый.

В расширенной модели авторы разделили пространство на три области – асимптотически плоскую внешнюю (то есть практически неискаженную на большом удалении от корабля), криволинейную – оболочку корабля и плоскую внутреннюю – пространство для самого корабля и пассажиры.

При этом физики ограничились рассмотрением оболочек, симметричных относительно оси движения аппарата и неподвижных с точки зрения наблюдателя во внутренней области, т. Е. Требовали существования глобальной системы координат. ссылка на остальную часть оболочки.

Исследователи сосредоточили свое внимание на подклассе варп-двигателей, в которых оболочка движется с субсветовой кажущейся скоростью (до которой в принципе возможно ускорение обычной материи) и который допускает существование неподвижных физических наблюдателей (то есть материальных тел. , а не только формально точки покоя) во внутренней области.

Для сферически-симметричных искажений пространства-времени ученые рассчитали необходимую плотность энергии на основе параметров кривизны.

Оказалось, что субсветовые варп-двигатели допускают не только отрицательную, но и положительную плотность энергии – а это значит, что, в принципе, они могут быть созданы из привычной нам материи.

В этом случае для наблюдателя время внутри корабля будет течь медленнее, чем в системе отсчета, которая движется вне оболочки с той же скоростью. Однако для оболочки с массой порядка массы Земли и радиусом 10 метров замедление составит всего сотые доли процента, то есть через год внутреннее и внешнее время будет отличаться всего на несколько единиц. часы.

Кроме того, авторы нашли способ уменьшить полную энергию корабля для модели с осевой симметрией при фиксированной скорости – для этого они предложили делать оболочку сплющенной в направлении движения.

Согласно расчетам, уменьшение продольных размеров корабля приведет к прямо пропорциональному (во столько же раз) изменению его полной энергии. Это могло бы облегчить создание варп-двигателей, основанных на материи с отрицательной плотностью энергии – сплющенному кораблю потребуется менее экзотический материал.

Как мы можем этого добиться?

Ученые отмечают, что, несмотря на возможность сверхсветового движения корабля, на практике оно почти не отличается от сверхсветового движения любого другого физического тела, поскольку на сегодняшний день нет известных способов ускорения физических объектов до сверхсветовых скоростей.

Можно предположить, что какая-то гипотетическая частица уже движется быстрее света, но разогнать эту частицу с обычной субсветовой скорости до необходимой сверхсветовой скорости невозможно. Оболочка варп-двигателя также является материальным объектом, и для него, как и для любого другого тела, справедливо то же рассуждение – и невозможно будет ускорить сверхсветовые варп-двигатели методами, известными физике.

Ходили слухи, что такие технологии уже находятся в разработке, но в мае 2015 года НАСА опровергло слухи о развитии варп-двигателя.