Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя?

в 14:40, , рубрики: астрономия, варп-двигатель, двигатель Алькубьерре, звездный путь, Научно-популярное, относительность, спросите итана, физика

image
Звёздный корабль Enterprise из «Star Trek: The Next Generation»

Когда дебют сериала «Звёздный путь» 50 лет назад впервые внедрил в общественное сознание варп-двигатель, наше понимание Вселенной отличалось от сегодняшнего. Во-первых, варп-двигатель был просто вспомогательным устройством для сюжета, позволявшим достигать удалённых звёзд без старения персонажей и Вселенной. Считалось, что он физически невозможен, ибо нарушает законы относительности Эйнштейна. Во-вторых, считалось, что гравитация работает на притяжение удалённых галактик друг к другу, и что если вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света, то в итоге долетите куда угодно; мы не знали о тёмной энергии. Исследование ускоряющейся Вселенной от 1998 года рассказало нам, что всего 3% галактик в наблюдаемой Вселенной достижимы для скорости света. Но в 1994 году Мигель Алькубьерре открыл решение для ОТО, внезапно перенесшее варп-двигатель в область физически возможного. Сможет ли варп-двигатель помочь нам достичь этих галактик? Читателя интересует именно это:

Будет ли возможным, используя двигатель Алькубьерре, достичь галактик, которые сегодня считаются недостижимыми?

Положительный ответ на вопрос лишь открывает завесу над тем, что будет в таком случае возможно.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 2
Как может выглядеть варп-двигатель

В нашей Вселенной возможные и невозможные вещи разграничивает теория относительности. Относительно любой другой частицы материи или излучения, будь она массивной или безмассовой, ничто не может двигаться быстрее скорости света. Разогнать массивный объект до скорости света физически невозможно, ибо для этого потребовалось бы бесконечно много энергии. Мы можем надеяться только на то, чтобы приблизиться к ней, что позволит нам путешествовать очень быстро, но не сколь угодно быстро. Поскольку ткань Вселенной, пространство-время, само по себе расширяется с определённой скоростью, удалённые от нас галактики будут удаляться от нас со скоростью больше скорости света. Они, конечно, не двигаются непосредственно, но расширение Вселенной гарантирует, что всё, что находится от нас на расстоянии в 15 млрд световых лет, будет недоступно нам из-за слишком быстро расширяющегося пространства между нами.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 3
Жёлтое – наблюдаемая Вселенная, фиолетовое – достижимая

Неважно, сколько энергии мы будем закачивать в космический корабль, неважно, как близко мы подойдём к скорости света, галактики, находящиеся вне достижимой зоны, из-за расширения будут удаляться от нас со скоростью, превышающей ограничения относительности Эйнштейна. Со временем они будут всё дальше и дальше от нас, даже если бы мы летели к ним со скоростью света. Именно так выглядит Вселенная, где доминирует тёмная материя: против вас играет даже ткань пространства. Но решение Алькубьерре для ОТО не только меняет эти ограничения, но и вовсе устраняет их. Объект всё ещё не может двигаться быстрее света сквозь пространство, но внезапно пространство, окружающее ваш объект, может делать то, чего раньше не бывало.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 4

Хотя решение Алькубьерре требует нового типа материи или энергии – субстанции с отрицательной массой/энергией покоя – оно позволяет вам значительно деформировать (сжимать) пространство перед вами в направлении вашего движения, и при этом совершать обратную деформацию (расширение) пространства за вами. В практическом смысле это позволяет вам сократить расстояние, лежащее перед вами в десятки, сотни или тысячи раз: это эквивалент движения со скоростью большей, чем Warp 9 во вселенной «Звёздного пути». А если вы можете сжать расстояние до точки назначения, вы можете преодолеть любое расширение пространства в расширяющейся Вселенной.

Последствия того, что внезапно становится физически возможным, потрясают воображение.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 5
Удалённое скопление галактик, недостижимое без варп-двигателя

Увидеть невидимые галактики. Вы не только можете «поймать» всё, что движется в пространстве от вас, даже если пространство расширяется быстрее скорости света – это позволяет вам «ловить» галактики за пределами наблюдаемой Вселенной! Сейчас мы можем видеть только на то расстояние, которое свет прошёл по расширявшейся Вселенной за 13,8 млрд лет, прошедших с Большого взрыва. Но если вы можете деформировать пространство и превзойти ограничение, обгоняя в своём путешествии фотоны, вы можете лететь через Вселенную и видеть звёзды, галактики и части Вселенной, свет которых никогда не дойдёт до Земли. Вот это будет воистину путешествие в те места, где ранее никто не бывал!

Увидеть будущее, которого Земля никогда не увидит. Всё во Вселенной видит ту же Вселенную, что и мы: Вселенную, существующую 13,8 млрд лет. Но когда мы смотрим на звёзды и галактики, отстоящие от нас на тысячи, миллионы или миллиарды световых лет, вы видим то, какими они были тысячи, миллионы или миллиарды лет назад! Для всех галактик, не входящих в нашу локальную группу, существует ограничение на то, в каком возрасте мы их сможем увидеть, поскольку нас сможет достичь только «молодой свет». Свет, излучаемый большей частью галактик, никогда не дойдёт до нас из-за расширения Вселенной. Но обладая варп-двигателем, мы можем посетить их и увидеть сегодняшними. Это позволило бы нам наблюдать за этапами космической эволюции непосредственно – за тем, о чём мы можем только догадываться.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 6
Очень молодая пыльная звезда, какой могло быть наше Солнце в юности

Увидеть нас самих в прошлом. Варп-двигатель не может путешествовать во времени, но если можно обогнать свет, давно испущенный Землёй, Солнцем или Млечным путём, то можно и поймать его при помощи подходящих инструментов. Можно отлететь на 65 млн световых лет, и при помощи достаточно мощного телескопа можно увидеть астероид, уничтоживший динозавров. Отлетите на 12000 световых лет, и увидите конец последнего ледникового периода. Отлетите на 53 световых года и сами увидите, кто убил Джона Кеннеди. Отлетите на 4,5 млрд световых лет и наблюдайте за рождением Солнечной системы. Варп-двигатель вкупе с мощным телескопом может стать идеальным судебным инструментом.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 7
Корабль с обычным вооружением, типа лазеров, ограниченных скоростью света, легко можно перехитрить и уничтожить при помощи варп-двигателя

Обогнать любое оружие, атаковать совершенно внезапно. Любая битва ограничена скоростью движения объектов: скоростью света. Но если вы можете двигаться быстрее, тогда атаки, ограниченные скоростью света, не смогут вам повредить. А если вы, как атакующий, приближаетесь к цели со скоростью, превышающей скорость света, она не сможет установить ваше приближение никакими датчиками. По сути, если вы ухитритесь ударить вашего оппонента со скоростью, большей скорости света, то он сначала почувствует удар, потом увидит ваш кулак у лица, а потом увидит, как ваш кулак удаляется от его лица с произвольно высокой скоростью.

Тем же способом вы сможете создавать иллюзию или эффект, на первый взгляд превышающий скорость света, хотя изменяется только ткань пространства.

Спросите Итана: какая невозможная физика стала бы возможной при наличии варп-двигателя? - 8

В реальности варп-двигатель не будет нарушать никакие законы физики. Контролируемое искажение пространства обойдёт только одно ограничение возможного – то, что ничто, обладающее массой, не может двигаться в пространстве относительно другого объекта быстрее скорости света. Если бы двигатель Алькубьерре был реальным, мы могли бы не только добраться до любой звезды или галактики во Вселенной, но и достичь того, что сегодня считается невозможным. Мы могли бы познать вещи, которые не сможем узнать иным способом – проверить наше убеждение по поводу того, что Вселенная изотропна, гомогенна, и что свойства реликтового излучения едины для всех точек пространства. Внедрение фантастической технологии в жизнь стало бы самым невероятным благом для науки из всех, что можно представить.

Автор: SLY_G

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля