У, так называемых, варп-прыжков буквально открывается "второе дыхание". Буквально на прошлой неделе ученые произвели эффект разорвавшейся бомбы, когда представили первую физическую модель варп-двигателя, святого Грааля космических путешествий, который позволил бы нам подчинить ткань пространства и времени своей воле и преодолеть огромные расстояния, отделяющие людей от мира. звезды. Теперь другой астрофизик совершил столь же захватывающий прорыв в области варп-двигателя.
До этого момента ученые постепенно отказывались от фантазий о спутешествиях со сверхсветовой скоростью, полагаясь на теории причудливой физике и экзотической материи. Но в новой статье Эрик Ленц из Геттингенского университета создал теоретический проект варп-двигателя, который фактически основан на традиционной физике. Теория Ленца преодолевает потребность в источнике экзотической материи в предыдущих проектах, переосмысливая форму искривленного пространства.
Для понимания контекста стоит провести небольшой ликбез. Разговорный термин "варп-драйв" пришел из научной фантастики, в первую очередь из сериала "Star Track". Искривленный сверхсветовой двигатель Федерации работает путем столкновения материи и антивещества и преобразования энергии взрыва в движение. Сериал предполагает, что одна только эта необычайная сила толкает корабль на сверхсветовых скоростях.
Концепция варп-двигателя так соблазнительна просто потому, что пространство действительно очень велико. Современной ракете на обычно топливе потребуется более 100 000 лет, чтобы добраться до Альфы Центавра, нашей ближайшей звездной системы. Даже если бы мы путешествовали со скоростью света, что обычно невозможно, путешествие в один конец все равно заняло бы четыре года. Без варп-двигателя мы, вероятно, никогда не доберемся до соседней звездной системы.
Наше нынешнее понимание скорости деформации восходит к 1994 году, когда ныне известный физик-теоретик по имени Мигель Алькубьерре впервые предложил то, что мы с тех пор называем приводом Алькубьерре. Привод Алькубьерре соответствует общей теории относительности Эйнштейна для достижения сверхсветовой скорости.
Благодаря чисто локальному расширению пространства-времени за космическим кораблем и противоположному сжатию перед ним, возможно движение со скоростью, превышающей скорость света, видимую наблюдателями за пределами возмущенной области.
По сути, двигатель Алькубьерре затратил бы огромное количество энергии — вероятно, больше, чем доступно во вселенной, — чтобы сжать и повернуть пространство-время перед собой и создать пузырь. Внутри этого пузыря будет инерциальная система отсчета, в которой исследователи не почувствуют должного ускорения. Правила физики по-прежнему будут применяться внутри пузыря, но корабль будет локализован за пределами космоса.
Идея Алькубьерре основана на затратах огромного количества энергии на создание пузыря экзотической материи — в данном случае отрицательной энергии. Проблема? Физике элементарных частиц не известно никакого механизма, способного создать эту отрицательную энергию.
Это приводит нас к статье Ленца, которая появляется в новом номере рецензируемого журнала Classical and Quantum Gravity. В нем Ленц раскрывает новый метод создания варп-двигателя с использованием традиционной физики и без необходимости в неоткрытых формах экзотической материи.
Изучив существующие исследования варп-двигателей, Ленц понял, что существуют определенные формы пространственно-временных пузырей, которые ученые упустили из виду. Эти пузыри принимали форму солитонов, или компактных волн, которые сохраняют свой хлыст при движении с постоянной скоростью. Представьте себе единственную рябь, равномерно движущуюся по спокойному озеру. Ленц заново вывел уравнения Эйнштейна для различных конфигураций солитонов, пока не нашел уравнение, которое работает с обычными источниками энергии и не требует использования какой-либо экзотической материи.
Эта работа переместила проблему путешествий со скоростью, превышающей скорость света, на один шаг от теоретических исследований в области фундаментальной физики и приблизила ее к инженерному делу.
Ленц сказал в своем заявлении:
Следующий шаг — выяснить, как снизить астрономическое количество энергии, необходимое для достижения диапазона современных технологий, таких как большая современная ядерная электростанция деления. Затем мы можем поговорить о создании первых прототипов.
Пузырь деформации Ленца до сих пор не преодолевает одно из самых серьезных препятствий на сверхсветовых перемещениях: огромное количество энергии, необходимое для деформации пространства-времени.
По словам Ленца, создание пузыря деформации для космического корабля шириной 656 футов, летящего со скоростью света, требует примерно в 100 раз больше энергии, чем масса Юпитера. Это примерно на 30 порядков больше, чем мощность современных ядерных реакторов .
К счастью, в более ранних исследованиях было предложено несколько механизмов энергосбережения, которые потенциально могут снизить потребление энергии почти на 60 порядков.
Между тем, Ленц считает, что плазма, окружающая чрезвычайно магнитные нейтронные звезды, может быть естественным местом для поиска признаков солитонов с положительной энергией.
В другом месте в мире варп-двигателя ученые из Advanced Propulsion Lab (APL) в Applied Physics только что опубликовали первую в мире модель физического варп-двигателя в классической и квантовой гравитации. Как и исследование Ленца, эта модель также бросает вызов тому, что мы давно думали о перемещении на варп-скорости: оно требует экзотических, отрицательных сил.
Там, где существующая парадигма использует отрицательную энергию, концепция APL также использует плавающие пузыри пространства-времени, а не плавучие корабли в пространстве-времени. Хотя сам Алькубьерре поддержал эту модель, эта концепция все еще находится в зоне вероятности "далекого будущего", основанной на идеях, которые ученые до сих пор не знают, как построить в каком-либо смысле. Ученые APL пишут:
Хотя требования к массе, необходимые для таких модификаций, в настоящее время все еще огромны, наша работа предлагает метод построения таких объектов, основанный на полностью понятных законах физики.
Будем надеяться, что "далекое будущее" не так далеко, как кажется. Если ученые продолжат совершать прорывы в варп-двигателях, то межзвёздные путешествия станут реальными.
