Варп-двигатель: физики приблизили путешествия со сверхсветовой скоростью
В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре показал, что сжатие пространства-времени перед космическим кораблем при одновременном расширении его позади — математически возможно и не противоречит законам общей теории относительности. Что это значит?
Представьте, что расстояние между двумя точками составляет 10 метров. Если вы стоите в точке A и можете перемещаться со скоростью один метр в секунду, вам потребуется 10 секунд, чтобы добраться до точки B. Однако, допустим, вы можете каким-то образом сжать пространство между вами и точкой B, так что интервал расстояние составляет всего один метр. Затем, двигаясь в пространстве-времени с максимальной скоростью один метр в секунду, вы сможете достичь точки B за одну секунду. Теоретически такой подход не противоречит законам относительности, поскольку вы не движетесь быстрее света.
Таким образом, варп-двигатель Алькубьерре будет работать, создавая вокруг космического корабля пузырь плоского пространства-времени, искривляя пространство-время вокруг этого пузыря для уменьшения расстояний. Для работы варп-двигателя потребуется либо отрицательная масса (теоретический тип материи), либо кольцо с отрицательной плотностью энергии. Физики никогда не наблюдали отрицательную массу, так что остается только отрицательная энергия.
Невероятные массы
Для создания отрицательной энергии, варп-двигателю потребуется огромное количество массы, чтобы создать дисбаланс между частицами и античастицами. Например, если электрон и позитрон появятся возле варп-двигателя, одна из частиц окажется захваченной массой, и это приведет к дисбалансу. Этот дисбаланс, в свою очередь, приведет к отрицательной плотности энергии, которая создаст пузырь пространства-времени.
Но для того, чтобы варп-двигатель генерировал достаточно отрицательной энергии, понадобится много вещества. Алькубьерре подсчитал, что варп-двигателю с пузырем диаметром 100 метров потребуется масса всей видимой Вселенной. В 1999 году физик Крис Ван Ден Брок доказал, что расширение объема внутри пузыря, но при сохранении прежней площади поверхности, значительно снизит потребность в энергии, примерно до массы Солнца. Уже лучше, но недостаточно хорошо.
Научно-фантастическое будущее
Две недавние статьи (одна — Алексея Бобрика и Джанни Мартире, а другая — Эрика Ленца) предлагают решения, которые, кажется, приближают момент появления настоящих варп-двигателей.
Бобрик и Мартир поняли, что изменяя пространство-время внутри пузыря определенным образом, они могут избавиться от необходимости использовать отрицательную энергию. Однако это решение не позволяет путешествовать быстрее света.
Ленц также предложил решение, не требующее отрицательной энергии. Он использовал геометрический подход для решения уравнений общей теории относительности. В результате ученый обнаружил, что варп-двигатель не должен использовать отрицательную энергию. И решение Ленца позволило бы пузырю двигаться быстрее скорости света.
Важно отметить, что эти удивительные работы представляют собой математические модели без экспериментальных доказательств. Тем не менее, варп-двигатели становятся все более очевидным будущим межзвездных перелетов. Осталось только решить еще пару проблем.
Полет самого быстрого современного аппарата Parker Solar Probe до ближайшей звезды Проксима Центавра (4,25 световых лет) занял бы около 6633 лет