Содержание
Проблемы межзвездных полетов
Привлекательность космических путешествий сильно падает в цене, когда в дело вступает математика. От нашей планеты до ближайшей звездной системы (Проксимы Центавра) 4,2 световых года. Именно столько времени потребуется для полета к ней со скоростью света. Если учесть, что расстояния до других звездных систем гораздо больше (не говоря уже о галактиках), сама мысль о межзвездных путешествиях становится весьма зыбкой.
Среди фантастов началась гонка за первенство в лучшем варианте решения проблемы. Возникли самые разные варианты решения проблемы, от нуль-переходов до полетов в подпространстве и т. п.
Наконец, писатели дошли до идеи пространственных туннелей, где действуют свои физические законы. Если космический корабль движется по такому туннелю, он добирается до точки назначение в сотни раз быстрее, чем при перемещении в обычном пространстве.
Однако самым интересным вариантом стал варп двигатель, который фигурирует в фильмах и сериалах франшизы «Стартрек».
Это гипотетическое устройство преобразует пространство впереди и позади корабля, создавая условия для передвижения на сверхсветовых скоростях.
Что такое варп двигатель
Варп (англ. Warp — деформация) это довольно старая идея, которая была озвучена спустя несколько лет после опубликования Эйнштейном своей теории относительности. Он рассматривал пространство как некую геометрическую структуру, плотно связанную с материей и временем.
Идея варп двигателя принадлежит американскому писателю Джону Кемпбеллу. Он описал его в своем романе «Острова в космосе», вышедшем в 1931 году. После него идею подхватил Айзек Азимов. У него варп встречается в одном из рассказов из сборника «Я, робот» (1950 год). Не обошли варп двигатель своим вниманием и отечественные авторы — он в разных вариантах конструкции встречается у И. Ефремова, С. Снегова, С Лукьяненко.
Соответственно, возник синоним — гипердвигатель. Однако принцип его действия (если его описывают) ближе всего именно к варпу. Он создает деформацию пространства, что позволяет не просто ускорить движение, но и преодолеть гравитационное замедление времени. Между зонами уменьшенного и расширенного пространства возникает некий пузырь (его называют варп пузырь), внутри которого никаких изменений не происходит.
Космический корабль находится внутри этого пузыря и не испытывает никаких нагрузок — сам для себя он кажется неподвижным. В этом моменте фантасты и увидели способ преодоления скорости света без потерь для корабля — сам по себе он не перемещается, а скорость варп пузыря гипотетически возникает благодаря перетеканию пространства из одной области сжатия в другую.
Точнее, варп двигатель сам перемещает пространство вокруг корабля, оставляя его неподвижным. Не возникает чудовищных перегрузок, не действует эйнштейновское растяжение времени, становятся возможными космические путешествия в самые отдаленные уголки Вселенной.
Научная база
Часто идеи фантастов со временем находят отображение в виде реальных устройств, сооружений, приборов.
Некоторые подвижки в этом отношении имеются и у теории варпа:
- заявленное командой Limitade Space institute (Институт безграничного космоса) обнаружение реально существующего варп пузыря.
- исследования Мигеля Алькубьерре.
Метрика или пузырь Алькубьерре
Мексиканский физик Мигель Алькубьерре в 1996 году предложил свою математическую модель варп двигателя. Он работал под впечатлением просмотра фантастического сериала «Стартрек», и смог выполнить теоретическое обоснование варпа, не вступающее в противоречие с теорией относительности.
Другие ученые, анализируя работу Алькубьерре, приходили к выводу об элегантности его решений, хотя сам посыл казался многим несерьезным. Попытка математического обоснования техники из фантастического сериала у многих вызывала скептическую усмешку. Кроме этого, Алькубьерре использовал много допущений и опирался на применение несуществующих материалов и отрицательной энергии. Ее существование до сих пор не доказано и многими физиками ставится под сомнение.
Через десять лет после выхода работы Алькубьерре сотрудник НАСА доктор Уайт попытался переосмыслить метрику Алькубьерре. Ему удалось снизить расход энергии и уменьшить требования к используемым материалам. В частности, они не стали слишком экзотическими (несуществующими). Метрика приняла каноническую форму (на сегодняшний день), и теперь разработанная концепция носит название «метрика Алькубьерре/Уайта».
Над решением задачи варп двигателя работали и другие ученые, даже целые коллективы. Некоторые из них получали неплохие результаты, но все они до сих пор находятся лишь в теоретической области.
Обнаружен варп пузырь
Группа ученых, действующих под эгидой DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов, созданное министерством обороны США) объявила о находке реально существующего пузыря Алькубьерре. Конечно, говорить о возникшей возможности межпланетных путешествий пока не приходится, так как находка — это всего лишь наноразмерная структура, обладающая признаками пузыря Алькубьерре.
По мнению доктора Уайта, это первое реально существующее явление, дающее возможность уверенно продолжать исследования в данной области. Примечательно, что данная наноструктура была обнаружена совершенно случайно — группа работала над так называемыми полостями Казимира. Обнаружение аналогии с варп структурой произошло случайно, но ценность открытия от этого не уменьшается.
Сам Уайт настроен вполне оптимистично. Вот цитата из его электронного письма в The Debrief: «Мы уже способны предложить структуру, очень похожую на пузырь Алькубьерре. Она генерирует отрицательное распределение плотности вакуума, схожее по своим возможностям с классической концепцией варпа».
Мало того, подобные двигатели уже можно производить, распечатывая их в 3D принтере, способном работать в нанометровом масштабе. Однако ответить на вопрос, когда же варп станет способен вместить в себя хотя бы небольшой корабль, пока не может никто.
Вопросы и ответы
При изучении варп двигателя возникает огромное количество вопросов. Ответим на самые частые из них:
Сложный вопрос. Пока работы ведутся лишь в теоретической плоскости. Неизвестно, какие потребуются материалы, энергии и насколько этот метод вообще безопасен для живых организмов. Переход из теоретической стадии в область технических решений — задача крайне сложная, особенно в подобных областях фундаментальной физики.
Любой смелый проект поначалу выглядит фантастичным и нереальным. Собственно, весь смысл работы ученых и сводится к возможности определить, насколько варп двигатель возможен в реальности. Во всяком случае, сам факт финансирования подобных проектов говорит о серьезном отношении к ним со стороны ученых и властей.
Писателя-фантаста невозможно поместить в какие-то рамки, ограничить его творческую энергию. Все упоминания о варп двигателях, скорее, находятся в рамках общей концепции. Это не точное описание одного и того же технического решения, но сам принцип вполне узнаваем. Необходимо постоянно помнить — речь идет о вымышленных технологиях, действующих в фантастических вселенных.
Возможность существования темной или отрицательной энергии никем не доказана, но и не опровергнута. Поэтому, разработки ведутся с учетом всех возможных ситуаций. Если в ходе исследований отрицательная энергия будет обнаружена с полной достоверностью, это уже будет гигантский прорыв в науке.
Изучение метрики и ее существования пока ведется, в основном, в форме математических моделей. Практические работы ведутся в нанометрических масштабах, что пока не дает никаких гарантий или хотя бы обещаний. Однако, учитывая скорость развития науки и технологий, от команды разработчиков можно уже завтра ожидать любых новостей.
