Возможен ли "Warp Drive" из Star Trek?

Одно из ключевых сюжетных устройств практически в каждом "Звездный путь«Эпизод и фильм - это способность космических кораблей путешествовать со скоростью света и за ее пределами. Это происходит благодаря двигательной установке, известной как деформировать диск. Это звучит как «фантастика», и это так - искривления фактически не существует. Тем не менее, теоретически, некоторая версия этой двигательной установки может быть создана на основе этой идеи - при наличии достаточного количества времени, денег и материалов.

Возможно, главная причина, по которой искривление кажется возможным, заключается в том, что он еще не опровергнут. Так что может быть надежда на будущее с FTL (быстрее, чем свет) путешествовать, но не в ближайшее время.

В научной фантастике варп-драйв - это то, что позволяет кораблям пересекать космос, двигаясь быстрее скорости света. Это важная деталь, поскольку световая скорость - это предел космической скорости - абсолютный закон движения и барьер вселенной.

Насколько нам известно, ничто не может двигаться быстрее света. По мнению Эйнштейна теории относительноститребуется бесконечное количество энергии для ускорения объекта с массой до скорость света. (Причина, по которой этот факт не влияет на сам свет, состоит в том, что фотоны - частицы света - не имеют никакой массы.) В результате может показаться, что наличие космического корабля, движущегося (или превышающего) скорость света, просто невозможно.

Тем не менее, есть две лазейки. Одна из них заключается в том, что, по-видимому, не существует запрета на поездки как можно ближе к скорости света. Во-вторых, когда мы говорим о невозможности достижения скорости света, мы обычно говорим о движении объектов. Однако концепция движения варпа не обязательно основана исключительно на кораблях или самих объектах, летящих со скоростью света, как будет объяснено ниже.

Червоточины часто являются частью разговора о космическом путешествии по вселенной. Тем не менее, путешествие через червоточины будет заметно отличаться от использования привода деформации. В то время как варп-драйв предполагает движение с определенной скоростью, червоточины являются теоретическими структурами, которые позволяют космическим кораблям перемещаться из одной точки в другую, проходя туннель через гиперпространство. По сути, они позволили бы кораблям сократить путь, поскольку они технически остаются привязанными к обычному пространству-времени.

Положительным побочным эффектом этого является то, что космический корабль может избежать нежелательных эффектов, таких как замедление времени и реакции на массивное ускорение на теле человека.

Наше текущее понимание физики и того, как свет распространяется, не позволяет объектам достигать скорости, большей скорости света, но не исключает возможности само пространство путешествовать на или выше этой скорости. Фактически, некоторые люди, которые исследовали проблему, утверждают, что в ранней вселенной пространство-время расширялось со сверхсветовой скоростью, хотя бы в течение очень короткого интервала.

Если эти гипотезы подтвердятся, искривление может использовать эту лазейку, оставляя позади проблему движение объектов и вместо этого ставит перед учеными вопрос о том, как генерировать огромную энергию, необходимую для перемещения пространство-время.

Если ученые выберут такой подход, то движение основы будет восприниматься следующим образом: движение основы - это то, что создает огромное количество энергии. который сжимает пространство-время перед звездолетом, в то же время расширяя пространство-время сзади, в конечном итоге создавая перекос пузырь. Это может привести к появлению в пространстве и времени каскадного пузыря - корабль остается неподвижным в своей локальной области, когда варп движется к новому месту назначения в сверхсветовой прогрессии.

В конце 20-го века мексиканский ученый Мигель Алькубьерре доказал, что искривление фактически соответствовало законам, управляющим вселенной. Мотивированный его увлечением революционным водителем сюжета Джина Родденберри, звездным кораблем Алькубьерра дизайн - известный как диск Алькубьерра - движется по «волне» пространства-времени, так же, как серфер плывет по волне океан.

Несмотря на доказательство Алькубьерра и тот факт, что в нашем нынешнем понимании теоретического нет ничего физика, которая запрещает развитие варп-драйва, идея в целом все еще находится в сфере спекуляция. Наша текущая технология еще не совсем там, и хотя люди работают над путями достижения этого огромного подвига в космическом путешествии, есть много проблем, которые еще предстоит решить.

Создание и движение варп-пузыря требует пространства перед ним для уничтожения, в то время как пространство сзади должно быстро расти. Это уничтоженное пространство - это то, что называют отрицательной массой или отрицательной энергией, высоко теоретический тип материи, который еще не «найден».

С учетом сказанного три теории приблизили нас к реальности отрицательной массы. Например, эффект Казимира устанавливает схему, в которой два параллельных зеркала расположены в вакууме. Когда они перемещаются очень близко друг к другу, кажется, что энергия между ними ниже, чем энергия вокруг них, создавая отрицательную энергию, даже если только в незначительных количествах.

В 2016 году ученые из LIGO (Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) доказали, что пространство-время может «искривляться» и изгибаться в присутствии огромных гравитационных полей.

А с 2018 года ученые из Университета Рочестера использовали лазеры, чтобы продемонстрировать еще одну возможность создания отрицательной массы.

Несмотря на то, что эти открытия приближают человечество к действующему движению варпа, эти незначительные количества отрицательной массы далеки от величина отрицательной плотности энергии, которая понадобится, чтобы путешествовать в 200 раз больше FTL (скорость, необходимая для достижения ближайшей звезды в разумном количестве время).

С дизайном Alcubierre в 1994 году и других, казалось, что огромное количество энергии, необходимое для создания необходимое расширение и сжатие пространства-времени превысит выход солнца в течение 10 миллиардов лет срок жизни. Тем не менее, дальнейшие исследования смогли снизить количество отрицательной энергии, необходимой для газовой гигантской планеты, что, хотя и является улучшением, все еще остается проблемой.

Одна из теорий преодоления этого препятствия заключается в извлечении огромного количества энергии, созданной из материя-антиматерия аннигиляции - взрывы одних и тех же частиц с противоположными зарядами - и использование их в «ядре основы» корабля.

Даже если ученым удастся согнуть пространство-время вокруг данного космического корабля, это только приведет к большему количеству вопросов, касающихся космических путешествий.

Ученые предполагают, что наряду с межзвездным путешествием варп-пузырь может собирать большое количество частиц, которые могут вызвать массивные взрывы по прибытии. Другие возможные проблемы, связанные с этим, связаны с тем, как перемещаться по всему пузырю варпа, и вопросом о том, как путешественники будут общаться с Землей.

Технически, мы все еще далеки от искривления и межзвездных путешествий, но с развитием технологий и стремлением к инновациям ответы ближе, чем когда-либо прежде. Такие люди, как Элон Маск и Джефф Безос, которые стремятся сделать нас космической цивилизацией, являются стимулами, необходимыми для взлома кода варп-драйва. Впервые за многие десятилетия в космическом полете возникает волнение, напоминающее рок-н-ролл, и этот вид энтузиазма является еще одним важным элементом в стремлении исследовать вселенную.