Скорость света в современной физике считается неким пределом, преодолеть который невозможно. Однако еще в 1994 году физик Мигель Алькубьерре высказал предположение, что это может быть не совсем так. Ученый предложил радикальную технологию, которая могла бы позволить людям путешествовать по Вселенной быстрее света.
Варп-двигатель и искажение пространства-времени
Возможным, по мнению физика, путешествие в космосе быстрее света могло бы стать при использовании так называемого варп-двигателя посредством искривления ткани реальности. Идея Алькубьерре была настолько интригующей, что ей в прошлом веке заинтересовалось даже НАСА.
Разработка была исследована в лаборатории Eagleworks. В то время выяснилось, что методика Алькубьерре содержит практически непреодолимые недоработки. Однако в наши дни ученым удалось разрешить многие из этих вопросов. Физики Алексей Бобрик и Джанни Мартир смогли в значительной степени демистифицировать варп-двигатель.
Ученые доказали, что существование такой технологии теоретически возможно. Однако реализация ее на практике и изготовление варп-двигателя по определенным причинам для человечества еще долгое время будет оставаться задачей недостижимой.
Через Вселенную
Принцип работы варп-двигателя основывается на основной теории Энштейна — относительности. Уравнения этой теории отражают то, каким образом может искривляться пространство-время, то есть сама реальность. Известно, что искривление происходит в ответ на отсутствие/присутствие материи и энергии.
Общая теория относительности накладывает на путешествия по Вселенной два основных ограничения. Прежде всего, конечно, это невозможность превысить скорость света — 300 000 км в секунду. Причем даже достигнув этого предела, до ближайшей к нам звезды — Проксимы Центавра — мы могли бы добраться не менее чем за 4 года.
Во-вторых, на корабле, летящем со скоростью, близкой к скорости света, время бы начало замедляться по сравнению со временем на Земле. При условии постоянного ускорения за свою жизнь космонавт мог бы добраться до звезды, находящейся, к примеру, за 150 световых лет от нас. Однако на Земле при этом прошло бы более 300 лет.
Надежда все же есть
Именно эти вопросы и заинтересовали в конце прошлого века физика Алькубьерре. Ученый утверждал, что теория относительности допускает существование так называемых пузырей искривления. В таких областях материя и энергия располагаются таким образом, что перед пузырем пространство-время изгибается, расширяясь назад. В результате плоская область внутри пузыря может перемещаться быстрее света.
Чтобы понять, что означает понятие «плоская область», стоит вспомнить о том, что пространство-время похоже на резиновый мат. Он изгибается в присутствии материи и энергии. Просто представьте, что на него положили шар для боулинга. Гравитация, таким образом, это не что иное, как скатывание любых объектов в центр получившейся вмятины. Эти вмятины создают в космосе звезды и планеты (шары для боулинга).
Плоская область, таким образом — это участок космоса, похожий на участок мата, на котором ничего нет. Алькубьерре посчитал, что наличие пузырей дает космонавту, путешествующему в космосе, возможность совершить дальний полет, и при этом, вернувшись на Землю, все равно быть встреченным родными и друзьями.
Пространственно-временные чудеса
Так как же работает двигатель физика Алькубьерре? Представьте себе мат с установленной на нем чашкой. Вы пытаетесь добраться до этой чашки. Сделать это вы можете двумя способами — переместиться по мату или же подтянуть чашку к себе рукой.
Второй способ и является принципом работы варп-двигателя. В процессе работы он «тянет» пункт назначения к себе. Вернее, не «тянет» саму цель, а просто сжимает пространство-время, чтобы сделать путешествие более коротким. Включив этот двигатель, космонавт оставляет между собой и «чашкой» меньше длины мата.
Сложности реализации: отрицательная энергия
По утверждению физиков Бобрика и Мартира, любой варп-двигатель должен представлять собой некую материальную оболочку, находящуюся в постоянном движении и охватывающую плоскую область пространства-времени. Энергия этой оболочки может изменять свойства области пространства-времени внутри нее.
По словам ученых, как это ни странно, варп-двигатель в будущем будет похож на обычный автомобиль. Ведь, по сути, автомобиль и является простой энергетической оболочкой (в форме материи), охватывающей некую область пространства-времени.
С помощью этого сравнения Бобрик и Мартир продемонстрировали метод использования уравнений общей теории относительности Эйнштейна для пространства-времени с учетом расположения материи и энергии, которые будут действовать как пузыри искривления. Это дает ученым ключ к математическим расчетам возможных деформаций и их систематизации.
Проведенная физиками работа позволяет решить одну из проблем, связанных с варп-двигателем. Для балансировки устройство, придуманное Алькубьерре, должно работать на отрицательной энергии. Однако обнаружить какие-то пригодные источники такой энергии в реальном мире человечеству еще только предстоит. На данный момент их просто нет.
Более того, отрицательной энергии варп-двигателю для работы потребуется очень много. По некоторым оценкам, может понадобиться даже вся энергия известной Вселенной (хотя в более поздних работах это число было уменьшено).
Можно ли использовать обычную положительную энергию
Бобрик и Мартир предположили, что варп-двигатель может работать и на положительной энергии, и на смеси двух энергий — обычной и отрицательной. Тем не менее потребности в энергии варп-двигателя все равно будут колоссальными.
Где варп-двигатель может применяться помимо путешествий в космосе
Таким образом, мы выяснили, что варп-двигатель — устройство, способное менять ограниченную им область пространства-времени. В частности, он может ускорять или замедлять время внутри себя.
То есть использовать его можно не только для путешествий по Вселенной. Представьте, что в варп-двигатель помещен человек, болезнь которого на данный момент неизлечима. Или, может быть, вы хотите вырастить урожай какой-нибудь культуры всего за ночь? С помощью такого двигателя можно также создать некую батарею, способную удерживать огромное количество энергии.
Вместо заключения
Конечно, варп-двигатель еще долгое время будет оставаться недостижимой мечтой человечества. Однако предположение о самой возможности его существования — это уже настоящий революционный прорыв в современной науке.