Центральное место в научной фантастике, и в частности в сериале Star Trek, занимает возможность путешествия по галактике со скоростью, намного превышающей скорость света, с помощью вымышленной технологии, называемой "варп-двигателем". Что же это такое, и будет ли он у нас когда-нибудь?
Предварительный ответ – нет
Согласно общепринятым законам физики, ничто не может двигаться быстрее скорости света в вакууме. При этом, даже двигаясь со скоростью света (не говоря уже о чём-то большем) можно обогнуть Землю более семи раз за одну секунду, однако космическое пространство очень велико даже для
такой скорости.
К примеру, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Земли, свету требуется восемь минут, а чтобы добраться до ближайшей звезды (Проксима Центавра), потребуется четыре года. Большинство звёзд, а значит, и планет, находятся на гораздо большем расстоянии, поэтому время в пути будет соответственно больше.
Расстояния в космосе настолько велики, что межзвёздное путешествие даже со скоростью света может занять всю жизнь.
Это скучный научно-фантастический сюжет, поэтому создатели сериала придумали удобную, но мнимую технологию. Согласно канонам Star Trek, варп-двигатель работает за счёт создания вокруг космического корабля "варп-пузыря", из-за чего пространство буквально искривляется. Перед кораблём пространство сжимается, а за кораблем - расширяется.
Фото: carakoom.com
Таким образом, космический корабль никогда не летит быстрее скорости света, он просто проходит меньшее расстояние. Например, если бы варп-двигатель мог сократить расстояние до Проксимы Центавра в 1461 раз, то корабль мог бы долететь туда за один день.
Масштабная проблема
Реально ли это? Возможно. Начнём с того, что наше лучшее современное представление о пространстве даёт общая теория относительности
Альберта Эйнштейна. В этой теории гравитация понимается не как сила (как мы обычно её себе представляем), а как изгиб пространства. Таким образом, если пространство может быть каким-то образом искривлено, то варп-двигатель вполне может существовать в рамках общепринятых научных представлений.
Однако именно здесь возникают сложности. В рамках теории относительности величиной, которая искривляет пространство, является масса (или ей эквивалентная энергия). Говоря простым и языком, огромная масса Земли искривляет пространство вблизи неё. Это искривление приводит к явлению, известному нам как
гравитация.
Фото: focus.ua
Хотя изгиб пространства под действием материи - это факт, он не очень-то помогает нашему варп-двигателю. Искривление пространства вблизи поверхности Земли относительно невелико. В конце концов, искажение не приводит к заметному сокращению расстояния между Землёй и Солнцем, не говоря уже о ближайшей звезде.
Таким образом, для того чтобы варп-двигатель стал реальной технологией, космический корабль должен иметь массу, значительно превышающую массу планеты или даже звезды. Такая дополнительная масса очень затруднит перемещение корабля, а значит, эта идея просто нежизнеспособна.
Негатив о негативной энергии
Неужели это полностью опровергает идею варп-двигателя? Не совсем. Уравнения специальной теории относительности замсысловаты, сложны, и имеют множество решений. В 1994 г. физик-теоретик Мигель Алькубьерре нашёл решение, которое искажает пространство таким образом, как это было задумано создателями Star Trek. При определённых условиях можно расширять пространство за объектом и сжимать его перед ним.
Однако здесь возникает проблема. Чтобы добиться такого искажения, исследователям придётся использовать "отрицательную энергию". В качестве аналогии можно привести математический расчёт, связанный с ростом человека, значение которого может быть отрицательным. Но что означает "отрицательный рост человека"? Это не имеет физического смысла.
Поэтому, хотя учёные и пытаются найти лазейки в условиях, необходимых для решения Алькубьерре, большинство считает, что варп-двигатель таким образом создать не удастся, по их словам "отрицательная энергия - на данный момент это математический артефакт, а не физическое явление".
Так возможен ли варп-двигатель или нет
В целом, наше современное понимание законов природы не позволяет ни путешествовать быстрее света, ни решить проблему искривления пространства подобно Алькубьере. Однако тем, кто мечтает о звёздных путешествиях, не стоит опускать руки. Учёные пока не обладают полным пониманием законов природы, и потому проводят дни в поисках новых явлений, которые не были известны ранее.
Однако, учитывая современные темпы развития науки довольно безрассудно утверждать, что что-то невозможно. Если бы в 1850 году вы спросили лучших учёных того времени, можно ли говорить в Европе так, чтобы вас услышали в Америке, или можно ли заглянуть внутрь тела человека не повредив его, они бы ответили вам "нет". Однако спустя всего полвека изобретение радио и открытие рентгеновских лучей доказали бы их неправоту.
Возможно однажды в какую-нибудь светлую голову, придёт новая идея, совершенно отличная от нашего нынешнего понимания физики, и варп-двигатель станет реальностью. . И тогда, может быть, мы сможем смело отправиться туда, куда ещё никто не ступал.