Гиперпространственный двигатель (ГПД) Мигеля Алькубьерре. Алькубьерре двигатель

Двигатель Алькубьерре — Викитропы

Двигатель Алькубьерре — практически единственный сверхсветовой двигатель, который можно назвать реалистичным и надеяться на его появление в реальности. Если всякие нуль-транспортировки и передатчики массы полностью состоят из вулканизированной резины, то двигатель Алькубьерре основан на общей теории относительности и не противоречит ни единому закону физики. Правда, для его создания нужна экзотическая материя с отрицательной массой… но существование такой материи тоже ничему не противоречит, хотя и абсолютно неясно, где её брать. Поэтому двигатель Алькубьерре одобрен любителями твёрдой НФ, желающими почитать не про сидение сиднем в Солнечной системе, и рекомендован к использованию всеми фантастами, желающими идти в ногу со временем.

Упрощенное двухмерное представление искривления пространства двигателем Алькубьерре

Мексиканский ученый-физик Мигель Алькубьерре загорелся идеей изобрести реалистичный способ сверхсветового движения, насмотревшись известного сериала Star Trek. В этом сериале сверхсветовые полёты осуществляются с помощью двигателя искривления пространства, или варп-двигателя. Искривляя пространство, корабли в этом сериале могут летать быстрее света по прямой и по кривой, видеть куда летят, поворачивать и тормозить, когда захотят.

Принцип действия двигателя по выкладкам Алькубьерре — создание двух зон искривленного пространства спереди и сзади корабля. Спереди положительная масса, сзади отрицательная. Положительная масса тянет, отрицательная толкает. Причем тянет и толкает вовсе не сам корабль, а кусок пространства, в котором он находится. В результате корабль не испытывает никакого ускорения, и в нём царит блаженная невесомость, а пространство внутри «пузыря» между массами движется вперёд удивительно быстро. Ограничения же на скорость передвижения кусков пространства в теории относительности нет никакого.

При этом, как водится, Алькубьерре «сделать хотел грозу, а получил козу». Хотел поверить выкладками Star Trek, а вышли ну натуральные Star Wars. Расчеты показали, что летать таким способом можно, но при превышении скорости света корабль скрывается за горизонтами событий и становится невидимым (хотя отнюдь не неосязаемым, и может столкнуться с объектами в космосе — космос не кукурузное поле!), летит строго по прямой, не может сам затормозить посередине полёта, не может свернуть и не может видеть, куда летит — впереди виден только голубой свет.

Вдобавок обнаружилась куча технических проблем, которые на тот момент казались непреодолимыми. Первая и главная — на варп-прыжок требовалась энергия, равная (по E=mc2) более, чем массе всей Вселенной. Вторая — то, что остановить двигатель Алькубьерре вообще непонятно, как. Из-за горизонтов событий корабль причинно не связан ни с пузырем пространства, ни с внешним миром. Остановить его может только какое-то действие снаружи, из внешнего мира. Например, добрые пришельцы поймают корабль. Или он напорется на гравитационную яму какой-нибудь звезды, половинки пузыря пойдут вразнос и он лопнет сам. Что в последнем случае станет с кораблём — пока неизвестно. По причине этих проблем сам Алькубьерре отказался разрабатывать идею далее, сочтя ее абсолютно непрактичной.

IXS Enterprise — концепт-арт звездолёта будущего от НАСА. Да, они собираются рано или поздно создать сабж.

Идею допилили другие учёные — Натарио, Кливер, Обоуси, Уайт и еще целый ряд физиков. Оказалось, проблемы с огромной энергией можно и избежать, всё зависит от геометрии пузыря. Текущая прикидка энергоемкости наиболее оптимизированного варп-прыжка — 100—200 кг энергии. Это всё равно много (маленькую энергию килограммами не меряют), но это уже не запредельно много. Экзотическую материю как таковую пока не получили, но уже известен ряд подобных ей состояний материи со схожими свойствами (например, вакуум Казимира или особым образом обработанный бозе-эйнштейновский конденсат рубидия). Осталась нерешенной единственная проблема: как остановить пузырь. Эту проблему для себя может решить уже сам писатель-фантаст, решивший взять двигатель Алькубьерре на вооружение: авторским произволом установить, что при столкновении с гравитационной ямой звезды пузырь лопается, а корабль остается абсолютно целым.

Двигатель Алькубьерре может работать в двух режимах: досветовом и сверхсветовом.
В досветовом (можно назвать его «субварп») он подобен безопорному двигателю, но им не является: он не нарушает закон сохранения импульса тем, что никакого импульса не создаёт. Он смещает, а не ускоряет, придаёт «псевдо-скорость» без инерции. Да-да, он еще и безинерционный.

В сверхсветовом (ну, скажем, «гиперварп») он работает очень схоже с вымышленным «гипердвигателем». Нацелив корабль носом точно к нужной нам звезде, врубаем сверхсветовой режим, и корабль… исчезает. Но не полностью: он по-прежнему существует как физический объект, может наматывать на свой пузырь межзвездный водород, может устроить живописное астрономическое явление, налетев на какую-нибудь блуждающую карликовую планету в пути. Просто мы не видим самого корабля, он как бы ушел в карманный мирок.
Находясь внутри, экипаж увидит сзади глухую черноту, а спереди яркий голубой свет. Ни выглянуть наружу из своего карманного мирка, ни скомандовать «Стоп-машина» нельзя. Нет, выключение двигателя не поможет: он уже выключился, создав пузырь, далее процесс идет как самоподдерживающийся. Сиди и жди, пока прибудешь на место и войдешь в гравитационный колодец той звезды, в которую целился (мы же помним наше фантастическое допущение, что это не опасно).

Прибытие звездолёта к месту назначения будет сопровождаться яркой вспышкой: это при распаде пузыря вылетит, перемолотый на фотоны, нейтрино и электроны с позитронами весь тот межзвёздный водород, который мы наматывали на пузырь всю дорогу. Мы же помним, что в космосе нет стелса? Если рядом с местом выхода из варпа был какой-то объект, вспышка может повредить или уничтожить этот объект. Возможно, если водорода намоталось слишком много, вспышка может стать разрушительной и для самого корабля; это послужит лимитирующим фактором максимальной дальности прыжка.
Если ты промахнулся мимо цели, то ты пролетишь значительно больше, чем планировал. Вероятно, в конце пути поджаришься от выходной вспышки, если она действительно может представлять опасность для самого корабля. В целях повествования лучше, если так оно и будет.
Никаких парадоксов близнецов и прочих фокусов с растяжением времени экипаж не испытает. Корабль-то никуда не летел, он тихо-мирно покоился, пока вокруг него летело пространство.
Поскольку, как мы уже упоминали, крайне нежелательно летать в облаках сгущенного межзвёздного газа и крайне опасно — там, где могут попасться маленькие блуждающие межзвёздные объекты, безопасная навигация с помощью двигателей Алькубьерре требует разведанных «варп-путей» — цепочек звёзд, расстояние между которыми меньше максимальной дальности прыжка и между которыми не летает никакого мусора. Это позволяет рисовать удобные карты звёздных империй, на которых между Гамбарциумом, Пийю и Большой Садовой постоянно летают торговые фрахтовики, а соваться на Плювальницу опасно, и на это осмелится только герой.

Ну и наличие у двигателя Алькубьерре субварп-режима позволяет замечательно обходить закон Джона: да, мой фрахтовик долетит до Марса за сутки. Нет, им нельзя протаранить Марс-Сити и убить всех жителей. У него нет инерции и импульса, у него есть только псевдо-скорость, а реальная его скорость не больше, чем у допотопного «Союза». А режим сверхсвета на орбите Марса никак не включить, гравитационная яма Солнца мешает, половинки пузыря вразнос идут, шайтанама. Главное, свести к минимуму возможные разрушительные явления при эксплуатации самого двигателя Алькубьерре.

В целом же, двигатель Алькубьерре — мечта фантаста. Сверхсветовой, безынерционный и безопорный. Не создаёт никаких парадоксов, позволяет рисовать карты межзвёздных империй, слать закон Джона в сторону Большой Медведицы и при всём при этом ни единого закона физики не нарушает. Пользуйтесь на здоровье!

wikitropes.ru

Гиперпространственный двигатель Мигеля Алькубьерре | Itera вики

В майском номере за 1994 год научного журнала "Классическая и квантовая гравитация" английский физик испанского происхождения Мигель Алькубьерре (сам, по его признанию, большой любитель фантастики) описал принцип сверхскоростного полета, сильно напоминающий выдумки фантастов. Реализовав его на практике, можно сколь угодно быстро попасть в любую точку Вселенной.

Создание двигателя Алькубьерре становится возможным благодаря некоторым тонкостям общей теории относительности Эйнштейна, Согласно Эйнштейну, пространствовремя ("сплав" трех измерений пространства с четвертым измерением - временем) является не инертным, а довольно динамичным образованием. Под влиянием концентраций энергии пространство-время может сжиматься и искривляться. Как предполагает Алькубьерре, это его свойство можно использовать для межзвездных полетов со скоростью выше скорости света. Для этого достаточно создать в пространстве-времени такое нарушение, при котором оно будет перед звездолетом сжиматься, а позади него расширяться. Такое искажение будет на самом деле толкать звездолет вперед. Он понесется вперед, как доска для серфинга несется на гребне волны.

На первый взгляд, такой вывод противоречит специальной теории относительности, по которой ничто материальное не может двигаться быстрее света. Иначе возникал бы парадокс причинности, при котором человек мог бы изменить свое прошлое. Но Алькубьерре уверен, что его двигатель не ведет к таким нарушениям. Дело в том, что свет тоже движется в пространстве-времени, и это пространство-время так же несет его вперед, как оно несет корабль. По отношению к кораблю луч света продолжает лететь со скоростью света, а корабль не ускоряется по отношению к тому участку пространства-времени, который непосредственно его окружает.

Хотя двигатель Алькубьерре, по мнению автора идеи, не приводит к нарушению принципа причинности, все же может возникнуть опасение за здоровье пилота и пассажиров корабля. Чтобы за несколько мгновений попасть к отдаленной звезде и вернуться обратно, путешественникам пришлось бы подвергнуться очень большим ускорениям, которые неминуемо размазали бы их по стенкам. Но вспомним, что в общей теории относительности ускорение относительно. Хотя для наблюдателя на Земле ускорение такого корабля будет огромным, для самих космических путешественников оно окажется нулевым! Путешественники при этом будут находиться в невесомости, как космонавты на околоземной орбите.

Наконец, Алькубьерре доказывает, что путешествующие на его космическом корабле не претерпят растяжения времени. Согласно одному из следствий специальной теории относительности Эйнштейна, время течет с разной скоростью для наблюдателей, движущихся по отношению друг к другу. Возьмем двух космонавтов, А и В, отправляющихся в туманность Андромеды - огромную галактику, удаленную примерно на два миллиона световых лет от нас, Космонавт А летит на звездолете с двигателем Алькубьерре, а космонавт В - на старомодном звездолете, который будет всю дорогу развивать ускорение, равное земному ускорению свободного падения. Мкорость В почти всю дорогу будет околосветовой. Благодаря растяжению времени космонави В переживет весь полет, состарившись на 60 лет. Но так как галактика удалена от Земли на 2 миллиона световых лет, то на Земле за это время пройдет более 4 миллионов лет! Космонавт А проделает весь путь туда и обратно за один день, позавтракав и поужинав на Земле.

Чего же не хватает для создания чудесного двигателя? Самой малости - так называемой экзотической материи. Это же, пока лишь теоретически обоснованное, но никогда не наблюдавшееся в природе вещество необходимо и для создания машины времени (см. "Наука и жизнь" № 2, 1990 г.). Экзотическая материя, в отличие от нормальной, окружающей нас и неплохо изученной физиками, обладает отрицательной плотностью энергии, Два тела из обычной материи, с энергетической плотностью одинакового знака, притягиваются одно к другому силой гравитации, Так же ведут себя и два тела из экзотической материи. А два тела из материи с разными знаками энергетической плотности будут отталкиваться одно от другого. Именно отрицательная энергетическая плотность экзотической материи и движет звездолет (возвращаясь к фантастике, вспомним, что в одном из романов межзвездные корабли используют в качестве горючего некий анамезон; не есть ли это экзотическая материя?).

На рисунке, выполненном самим Мигелем Алькубьерре, показано возмущение пространства-времени, которое будет создавать его двигатель. На гребне этоговозмущения корабль движется в направлении, указанном стрелкой. Передкораблем пространство сжимается, делая доступными самые дальниезвезды, позади расширяется, унося корабль все дальше от Земли.

Но возможно ли такое - отрицательная энергетическая плотность? Возможность существования вещества с таким свойством предсказал еще в 1948 году голландский физик Хендрик Казимир. Он же рассчитал, что если отрицательная плотность энергии возможна, то две параллельные пластины из проводящего материала, помещенные в вакуум, должны чуть-чуть притягиваться друг к другу В 1958 году это явление было обнаружено в лаборатории и названо эффектом Казимира. Возможность существования экзотической материи предусматривается и в современной теории расширения Вселенной.

Правда, до того, как начинать строить гиперпространственные космические корабли, придется еще разрешить коека-кие технические трудности. Например, как наработать или найти в больших количествах эту самую экзотическую материю? Но Алькубьерре такие непринципиальные детали уже не интересуют, он предоставляет их другим физикам и инженерам, а сам занялся сейчас проблемами общей теории относительности.

Что ж, не исключено, что в будущих энциклопедиях год 1994 отметят как зарю дальнего космоплавания.

ru.itera.wikia.com

Гиперпространственный двигатель (ГПД) Мигеля Алькубьерре

Межзвёздные перелёты – это пока мечта человечества. По теории относительности, опубликованной А.Эйнштейном в 1905 году, материальные тела и возмущения полей (другими словами – перенос информации) не могут распространяться быстрее света. При таком ограничении, межзвёздные перелёты могут длиться по часам Земли сотни и тысячи лет (по собственному времени космонавтов – дни, недели). Это делает их бессмысленными и бесполезными.

Путешествие в другие галактики

Реальную ценность межзвёздные путешествия могут иметь только при движении со скоростью, гораздо большей скорости света, чтобы в приемлемые сроки возвращаться с ценной и актуальной информацией. Для оценки возможности таких путешествий, нужно получить ответы на два вопроса:

Можно ли двигаться быстрее света?
Если можно, то как?

Гиперпространственный двигатель (ГПД)

Быстрее света

Такие прецеденты уже были.

После Большого взрыва (БВ), создавшего нашу Вселенную, прошло, примерно, 13,6 млрд. лет, т.е. в настоящее время её радиус должен составлять именно эти 13,6 млрд. световых лет. А учёные оценивают радиус Вселенной в настоящее время в 78 млрд. световых лет. Получается, что скорость расширения пространства Вселенной (в среднем, за все эти миллиарды лет) в 78/13,6 = 5,7 раз превышает скорость света. После БВ через 300 тыс. лет Вселенная расширялась более чем в 30 000 раз быстрее света.

В 1915 году А.Эйнштейном была представлена теория относительности (общая) (ОТО). Так вот, вышеприведённый пример наличия сверхсветовой скорости, не противоречит ОТО, т.к. речь идёт о скорости расширения пустого межзвёздного пространства, а не самих звёзд. Такая деформация пространства не несёт какой-либо информации, т.е. по ОТО пространство-время (ПВ) может иметь сверхсветовую скорость деформации. Однако, результат налицо: звёзды – материальные объекты – разлетелись от точки БВ быстрее света.

Оказывается в ОТО сам А. Эйнштейн дал некоторые лазейки для возможности полётов быстрее света.

Как двигаться быстрее света?

Согласно некоторым решениям уравнений А.Эйнштейна, оказывается возможно движение материальных объектов быстрее света. Для этого ОТО разрешает использовать:

Деформацию пространства.
Разрыв пространства.

Деформация пространства

Физик из Мексики Мигель Алькубьерре в 1994 году представил статью, в которой показал, что из уравнений теории поля А. Эйнштейна следует возможность деформации пространства, которая может привести к относительному перемещению материальных объектов с любой скоростью. Он показал, что есть возможность сжатия перед космическим кораблём пространства-времени (ПВ) и его растяжения после корабля.

Т.е. он представил космический корабль, как бы заключённым в пузырь. Внутри этого пузыря – нормальное ПВ, а снаружи – деформированное. Он же предложил гиперпространственный двигатель (ГПД) для такого корабля. Как же этот ГПД может деформировать пространство?

Мигель Алькубьерре

Отрицательная энергия

Расчёты показывают, что для его работы требуется отрицательная энергия или отрицательная масса. Это совершенно необычная субстанция. Это вещество должно отталкиваться от обычного вещества. Его существование пока не доказано. Что касается отрицательной энергии, то она существует, правда, в очень мизерных количествах.

Физик Хендрик Казимир в 1933 году предсказал, что две проводящие параллельные пластины в вакууме должны друг к другу притягиваться. Это заметно только на расстояниях – 10-33 см. Если из этого притяжения извлечь часть энергии, то пластины станут обладать отрицательной энергией, т.к. перед этим у них была нулевая энергия. Явление было экспериментально подтверждено в 1948 году.

Тёмная энергия

Американские учёные подробно изучили возможную работу ГПД. Многие склоняются к мнению, что деформировать ПВ может тёмная энергия. Это пока плохо изученная форма существования материи. Гипотетически она заставляет Галактики разлетаться. Возможно, она связана с упоминавшейся отрицательной энергией. Одна из моделей темной энергии основана на дополнительных измерениях ПВ. Если локально изменять свойства этих измерений, то можно создавать среду, в которой всемирные физические константы будут меняться в зависимости от направления движения и, тем самым, деформировать ПВ. Такие «чудеса» с космологическими константами объясняет теория струн, по которой наше ПВ имеет много других измерений.

Разрыв пространства

ОТО допускает наличие, так называемых, «пространственных дыр» в обычном 3-х мерном ПВ. Их назвали «кротовыми норами». Используя их, звездолёт может перемещаться гораздо быстрее света. Схематически это перемещение представлено на рисунке.

Гиперпространственный двигатель (ГПД) Мигеля Алькубьерре

Изогнутая лента на рисунке – это не плоская лента, а схематическое изображение обычного 3-х мерного ПВ. В этом пространстве, чтобы добраться от Земли (верхняя белая линия) до звезды (нижняя белая линия) нужно двигаться по красной стрелке – это расстояние может измеряться тысячами световых лет. Теперь используем «кротовую нору» (туннель) – это вертикальная зелёная трубка. При движении через неё (зелёная стрелка) путь до звезды может оказаться в тысячи раз короче и быстрее. Внутренность «кротовой норы» и есть гиперпространство. Физически представить его и, тем более, нарисовать – невозможно.

Ещё надо отметить, что, так называемые «чёрные дыры» во Вселенной, реально обнаруженные, тоже могут являться туннелями, через которые скачком можно перемещаться на миллионы световых лет.

Заключение

Учёные из американского университета Бэйлора создали математическую модель работы ГПД. По их данным, такой двигатель мог бы обеспечить полёт в 1032 раз быстрее света. Т.е. за пару часов можно было бы посетить соседнюю Галактику и возвратиться обратно. При этом внутри корабля никаких перегрузок и скорость течения времени, как на Земле. Вот только учёные тут же добавляют, что для реализации такого двигателя нужны столетия.

Некоторые современные проекты ГПД опираются на доказанные положения современной физики. Это обнадёживает. А вот вопрос энергии – это вопрос. Рассчитано, что для гиперпространственного перемещения небольшого пузыря с пассажирами на небольшое расстояние (порядка 20 световых лет) необходима энергия, сравнимая с энергией аннигиляции крупнейшей планеты – Юпитера. Это невообразимая энергия. Энерговооружённость современной цивилизации очень-очень далека от требуемых энергозатрат для работы ГПД. Но это вопрос времени.

www.13min.ru

Гиперпространственный двигатель Мигеля Алькубьерре | Интересное | Лазарев Сергей Николаевич. Человек будущего

Гиперпространственный двигатель Мигеля Алькубьерре

Суббота, 22 Дек. 2012

Мало найдется таких научно-фантастических романов о путешествиях в Космосе, где звездолет не был бы снабжен “гиперпространственным двигателем”. По вполне понятным причинам в подробности его устройства и работы авторы не входят, но беглый просмотр классики позволил установить, что двигатель каким-то образом так искривляет пространство, что далекие звезды оказываются близко и долететь до них можно за пару часов. До недавних пор считалось, что такие трюки несовместимы с фундаментальными законами физики, однако сейчас, кажется, все меняется.

Об использовании экзотической материи для космических перелётов

Зачем аннунакам моноатомное золото?

Обзор авторской статьи из журнала “Наука и Жизнь” 2-1995

В майском номере за 1994 год научного журнала “Классическая и квантовая гравитация” английский физик испанского происхождения Мигель Алькубьерре (сам, по его признанию, большой любитель фантастики) описал принцип сверхскоростного полета, сильно напоминающий выдумки фантастов. Реализовав его на практике, можно сколь угодно быстро попасть в любую точку Вселенной.

Создание двигателя Алькубьерре становится возможным благодаря некоторым тонкостям общей теории относительности Эйнштейна, Согласно Эйнштейну, пространствовремя (”сплав” трех измерений пространства с четвертым измерением - временем) является не инертным, а довольно динамичным образованием. Под влиянием концентраций энергии пространство-время может сжиматься и искривляться. Как предполагает Алькубьерре, это его свойство можно использовать для межзвездных полетов со скоростью выше скорости света. Для этого достаточно создать в пространстве-времени такое нарушение, при котором оно будет перед звездолетом сжиматься, а позади него расширяться. Такое искажение будет на самом деле толкать звездолет вперед. Он понесется вперед, как доска для серфинга несется на гребне волны.

Наконец, Алькубьерре доказывает, что путешествующие на его космическом корабле не претерпят растяжения времени. Согласно одному из следствий специальной теории относительности Эйнштейна, время течет с разной скоростью для наблюдателей, движущихся по отношению друг к другу. Возьмем двух космонавтов, А и В, отправляющихся в туманность Андромеды - огромную галактику, удаленную примерно на два миллиона световых лет от нас, Космонавт А летит на звездолете с двигателем Алькубьерре, а космонавт В - на старомодном звездолете, который будет всю дорогу развивать ускорение, равное земному ускорению свободного падения. Мкорость В почти всю дорогу будет околосветовой. Благодаря растяжению времени космонавт В переживет весь полет, состарившись на 60 лет. Но так как галактика удалена от Земли на 2 миллиона световых лет, то на Земле за это время пройдет более 4 миллионов лет! Космонавт А проделает весь путь туда и обратно за один день, позавтракав и поужинав на Земле.

Чего же не хватает для создания чудесного двигателя? Самой малости - так называемой экзотической материи. Это же, пока лишь теоретически обоснованное, но никогда не наблюдавшееся в природе вещество необходимо и для создания машины времени (см. “Наука и жизнь” № 2, 1990 г.). Экзотическая материя, в отличие от нормальной, окружающей нас и неплохо изученной физиками, обладает отрицательной плотностью энергии, Два тела из обычной материи, с энергетической плотностью одинакового знака, притягиваются одно к другому силой гравитации, Так же ведут себя и два тела из экзотической материи. А два тела из материи с разными знаками энергетической плотности будут отталкиваться одно от другого. Именно отрицательная энергетическая плотность экзотической материи и движет звездолет (возвращаясь к фантастике, вспомним, что в одном из романов межзвездные корабли используют в качестве горючего некий анамезон; не есть ли это экзотическая материя?).

На рисунке, выполненном самим Мигелем Алькубьерре, показано возмущениепространства-времени, которое будет создавать его двигатель. На гребне этоговозмущения корабль движется в направлении, указанном стрелкой. Передкораблем пространство сжимается, делая доступными самые дальниезвезды, позади расширяется, унося корабль все дальше от Земли.

Что ж, не исключено, что в будущих энциклопедиях год 1994 отметят как зарю дальнего космоплавания.

Дополнительно: Оригинальная статья Мигеля Алькубьерре (заRARеный PDF - размер 186k)

Степан Демура о теориях заговора и зoлoтe на PБK

См. полную версию: Что скрывают о золоте [видео]

Новости по теме:

Источник: http://kuasar.narod.ru/ideas/hyperspace-engine/index.htm

Двигатель Алькубьерре сейчас менее невозможен, чем был раньше: i_future

Последний вариант дизайна искривляющего корабля

Helm, Warp One, engage!«Star Trek»

Фантасты всегда мечтали о создании FTL (Faster Than Light) двигателей. Ведь никакой космооперы не выйдет, если звездолеты будут тащиться на досветовых скоростях по гигантским просторам Галактики. Но будучи людьми достаточно образованными, они редко покушались на преодоление предела скорости света в лоб. Для быстрых путешествий фантастические корабли проваливались в черные дыры, открывали червоточины и конечно же искривляли, искривляли бедное пространство.

Все эти рассуждения об использовании искривленного пространства-времени были в основном пустопорожними размышлениями. Но в далеком 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре предложил метод искривления пространства посредством создания волны, сжимающей пространство впереди и расширяющей его сзади. Его подкрепленная расчетами идея основывалась на корректном решении уравнений ОТО и позволяла объекту фактически путешествовать на сверхсветовой скорости. Космический корабль, находясь внутри пузыря искривленного пространства, двигался на досветовой скорости. Но сам же пузырь мог перемещаться значительно быстрее. Было однако совершенно не ясно, возможно ли принципиально сделать корабль на основе этих расчетов.

«Искривляющие кольца» уже давно взяты фантастикой на вооружение

Согласно первоначальной идее, космический аппарат должен был состоять из двух частей: собственно корабля, и плоского кольца из специального материала, обеспечивающего искривление. Предполагалось, что кольцо должно быть изготовлено из экзотической материи с отрицательной плотностью энергии. По первоначальным расчетам, необходимое кораблю количество такой материи превышало массу видимой Вселенной на несколько порядков. Однако последующие расчеты свели это количество к массе нескольких солнц. Для чего кольцо из плоского сделали тороидальным, а впоследствии придали ему еще более сложную форму. Последние теоретические разработки проведенные специалистами NASA, в том числе Гарольдом Уайтом, главным энтузиастом WARP-двигателей, уменьшили это количество еще на несколько порядков. Однако вопрос самого существования и получения экзотической материи остается открытым.

Гарольд Уайт как бы говорит:«Warp-двигатели — это серьезный бизнес!»

Другая проблема проекта — управление искривлением пространства. Пока совершенно не ясно, как корабль внутри пузыря сможет контролировать направление движения, да и сможет ли вообще. не исключен вариант, что звездолет имени Уайта после запуска будет двигаться вечно до первого столкновения с каким-нибудь объектом. Что случится с этим самым объектом и кораблем — отдельный и очень интересный вопрос.

Суть.

Проблема выживания экипажа корабля здесь вообще стоит особенно остро. И даже если двигатель окажется осуществимым, не факт что люди на нем смогут летать. Теория предсказывает, что содержимое пузыря при сверхсветовом перемещение окажется под интенсивным воздействием излучением Хоукинга. Губительным может оказаться влияние и всех прочих полей и сил, которые в областях искривления будут принимать беспрецедентные значения. Последствия этого до конца не изучены.

Предстоит решить еще немало вопросов, прежде чем станет ясно, насколько эта идея звездолета реальна. В настоящее время ведутся экспериментальные разработки в этом направлении, чтобы подтвердить (или опровергнуть) принципиальную возможность разработки искривляющего двигателя. Так в NASA проводятся эксперименты на интерферометре Уайта-Джудея, на котором пытаются воссоздать и обнаружить исчезающе малые искривления пространства. Пока положительных результатов в этом эксперименте добиться не удалось. Возможно, повышение точности оборудования в дальнейшем позволит обнаружить нужный эффект.

Интерферометр Уайта-Джудея

Идея двигателя Алькубьерре/Уайта значительно эволюционировала за последние годы, однако поручиться за ее практическую осуществимость сейчас не может никто. Только время покажет, получится ли у человечества освоить межзвездные перемещения или оно навсегда останется прикованным к своей колыбели. Но пока что идея Алькубьерре выглядит самой многообещающей среди всех подобных фантастических концептов.

i-future.livejournal.com

Аномалии | Veinik.ru

Гиперпространственный двигатель Мигеля Алькубьерре.

Mirebs Ralph.

Обзор авторской статьи из журнала "Наука и Жизнь", 1995, № 2.http://istina.rin.ru/cgi-bin/print.pl?sait=1&id=3785

Мало найдется таких научно-фантастических романов о путешествиях в Космосе, где звездолет не был бы снабжен "гиперпространственным двигателем". По вполне понятным причинам в подробности его устройства и работы авторы не входят, но беглый просмотр классики позволил установить, что двигатель каким-то образом так искривляет пространство, что далекие звезды оказываются близко и долететь до них можно за пару часов. До недавних пор считалось, что такие трюки несовместимы с фундаментальными законами физики, однако сейчас, кажется, все меняется. В майском номере за 1994 год научного журнала "Классическая и квантовая гравитация" английский физик испанского происхождения Мигель Алькубьерре (сам, по его признанию, большой любитель фантастики) описал принцип сверхскоростного полета, сильно напоминающий выдумки фантастов. Реализовав его на практике, можно сколь угодно быстро попасть в любую точку Вселенной. Создание двигателя Алькубьерре становится возможным благодаря некоторым тонкостям общей теории относительности Эйнштейна, Согласно Эйнштейну, пространство-время ("сплав" трех измерений пространства с четвертым измерением - временем) является не инертным, а довольно динамичным образованием. Под влиянием концентраций энергии пространство-время может сжиматься и искривляться. Как предполагает Алькубьерре, это его свойство можно использовать для межзвездных полетов со скоростью выше скорости света. Для этого достаточно создать в пространстве-времени такое нарушение, при котором оно будет перед звездолетом сжиматься, а позади него расширяться. Такое искажение будет на самом деле толкать звездолет вперед. Он понесется вперед, как доска для серфинга несется на гребне волны. На первый взгляд, такой вывод противоречит специальной теории относительности, по которой ничто материальное не может двигаться быстрее света. Иначе возникал бы парадокс причинности, при котором человек мог бы изменить свое прошлое. Но Алькубьерре уверен, что его двигатель не ведет к таким нарушениям. Дело в том, что свет тоже движется в пространстве-времени, и это пространство-время так же несет его вперед, как оно несет корабль. По отношению к кораблю луч света продолжает лететь со скоростью света, а корабль не ускоряется по отношению к тому участку пространства-времени, который непосредственно его окружает. Хотя двигатель Алькубьерре, по мнению автора идеи, не приводит к нарушению принципа причинности, все же может возникнуть опасение за здоровье пилота и пассажиров корабля. Чтобы за несколько мгновений попасть к отдаленной звезде и вернуться обратно, путешественникам пришлось бы подвергнуться очень большим ускорениям, которые неминуемо размазали бы их по стенкам. Но вспомним, что в общей теории относительности ускорение относительно. Хотя для наблюдателя на Земле ускорение такого корабля будет огромным, для самих космических путешественников оно окажется нулевым! Путешественники при этом будут находиться в невесомости, как космонавты на околоземной орбите. Наконец, Алькубьерре доказывает, что путешествующие на его космическом корабле не претерпят растяжения времени. Согласно одному из следствий специальной теории относительности Эйнштейна, время течет с разной скоростью для наблюдателей, движущихся по отношению друг к другу. Возьмем двух космонавтов, А и В, отправляющихся в туманность Андромеды - огромную галактику, удаленную примерно на два миллиона световых лет от нас, Космонавт А летит на звездолете с двигателем Алькубьерре, а космонавт В - на старомодном звездолете, который будет всю дорогу развивать ускорение, равное земному ускорению свободного падения. Скорость В почти всю дорогу будет околосветовой. Благодаря растяжению времени космонавт В переживет весь полет, состарившись на 60 лет. Но так как галактика удалена от Земли на 2 миллиона световых лет, то на Земле за это время пройдет более 4 миллионов лет! Космонавт А проделает весь путь туда и обратно за один день, позавтракав и поужинав на Земле. Чего же не хватает для создания чудесного двигателя? Самой малости - так называемой экзотической материи. Это же, пока лишь теоретически обоснованное, но никогда не наблюдавшееся в природе вещество необходимо и для создания машины времени (см. "Наука и жизнь", № 2, 1990 г.). Экзотическая материя, в отличие от нормальной, окружающей нас и неплохо изученной физиками, обладает отрицательной плотностью энергии. Два тела из обычной материи, с энергетической плотностью одинакового знака, притягиваются одно к другому силой гравитации, Так же ведут себя и два тела из экзотической материи. А два тела из материи с разными знаками энергетической плотности будут отталкиваться одно от другого. Именно отрицательная энергетическая плотность экзотической материи и движет звездолет (возвращаясь к фантастике, вспомним, что в одном из романов межзвездные корабли используют в качестве горючего некий анамезон; не есть ли это экзотическая материя?). На рисунке, выполненном самим Мигелем Алькубьерре, показано возмущение пространства-времени, которое будет создавать его двигатель. На гребне этого возмущения корабль движется в направлении, указанном стрелкой. Перед кораблем пространство сжимается, делая доступными самые дальние звезды, позади расширяется, унося корабль все дальше от Земли. Но возможно ли такое - отрицательная энергетическая плотность? Возможность существования вещества с таким свойством предсказал еще в 1948 году голландский физик Хендрик Казимир. Он же рассчитал, что если отрицательная плотность энергии возможна, то две параллельные пластины из проводящего материала, помещенные в вакуум, должны чуть-чуть притягиваться друг к другу В 1958 году это явление было обнаружено в лаборатории и названо эффектом Казимира. Возможность существования экзотической материи предусматривается и в современной теории расширения Вселенной. Правда, до того, как начинать строить гиперпространственные космические корабли, придется еще разрешить кое-какие технические трудности. Например, как наработать или найти в больших количествах эту самую экзотическую материю? Но Алькубьерре такие непринципиальные детали уже не интересуют, он предоставляет их другим физикам и инженерам, а сам занялся сейчас проблемами общей теории относительности. Что ж, не исключено, что в будущих энциклопедиях год 1994 отметят как зарю дальнего космоплавания.

Справка:

Алькубьерре (Alcubierre Miguel) Мигель, английский физик испанского происхождения из Уэльского университета в Кардиффе (город-графство в Великобритании, столица Уэльса).

"Я над этим работаю".

Ильин Ю.С.

Журнал «Компьютерра-Онлайн», № 265, 18 декабря 2006 годаhttp://www.computerra.ru/features/299888/

На днях профессор Стивен Хокинг удостоился медали Копли, высшей награды Британского Королевского общества. До Хокинга её получали Эрнст Резерфорд, Альберт Эйнштейн и Чарльз Дарвин. Хокинга наградили за вклад в физику и космологию: он был и остаётся одним из главных теоретиков "чёрных дыр". Хокинг, наверное, один из самых примечательных учёных современности: безнадёжно парализованный человек, которому врачи когда-то давали не больше нескольких лет жизни, живёт и активно занимается научной и преподавательской деятельностью. Возможно, за героическое противостояние тяжёлому недугу тоже следовало бы вручить ему какую-нибудь награду, да таких пока никто не догадался учредить. Шума, однако, больше наделало не награждение Хокинга, а сделанные им по случаю "научно-фантастические" высказывания. Учёный, в частности, считает, что человечеству придётся покинуть Землю, если оно хочет сохранить себя как вид. "Выживание человеческой расы находится под угрозой, покуда человечество сосредоточено на одной-единственной планете, - сказал Хокинг. - Катастрофы вроде столкновения с астероидом способны нас полностью уничтожить. Но если мы начнём экспансию в космос и построим независимые колонии, будущее человечества окажется в безопасности. В пределах Солнечной системы планет, похожих на Землю, нет, а стало быть придётся лететь к другой звезде". В книге "Краткая история времени" Хокинг предсказывает, что мировая наука уже в течение ближайших двух десятилетий позволить составить полное представление о "своде законов", управляющих Вселенной, "раскрыть Промысел Божий", если угодно. Этот свод законов, возможно, будет опираться на теорию, предусматривающую наличие более трёх пространственных и одного временного измерений, считает Хокинг. По его мнению, существенный шаг к этому наука сможет сделать уже в самое ближайшее время: на будущий год намечен запуск крупнейшего ускорителя частиц - Большого адронного коллайдера в Женеве. В этом ускорителе протоны будут сталкиваться с энергией до 14*10^12 эВ. Учёные надеются, что понимание происходящих при этом процессов, позволит узнать, что представляло собой вещество в первые мгновения существования Вселенной. Более того, возможно, с помощью ускорителя удастся получить микроскопических размеров "чёрную дыру", которая просуществует, самое большее, тысячные доли секунды. Главное же, по мнению Хокинга, - это получение антивещества. Учёный считает, что антивещество можно и нужно использовать для межзвёздных перелётов. С традиционными ракетными двигателями на химическом топливе полёт до другой звёздной системы займёт 50 тысяч лет. Очевидно, что это слишком долго и потому непрактично. Проблему эту решить легко только в научной фантастике: её авторы всегда могут выдумать какой-нибудь "гиперпространственный двигатель". Но в действительности-то таких двигателей нет, потому что они нарушают закон природы, гласящий о невозможности развить скорость выше скорости света. Однажды Хокинг и сам попал в фантастическое кино: его сняли для сериала "Звёздный путь" (Star Trek), и играл он, единственный во всём сериале, сам себя. Во время экскурсии по декорациям космического корабля Enterprise, профессора заинтересовал макет какого-то грандиозного устройства. Когда ему объяснили, что эта штука изображает реактор, в котором с помощью аннигиляции антивещества добывается энергия для гиперпространственного перемещения, Хокинг произнёс: "Я работаю как раз над этим". По мнению учёного, можно обойтись без нарушения законов природы и гипердвигателей: "Мы вполне можем оставаться в рамках этого закона, используя аннигиляцию вещества и антивещества и благодаря ей разгоняясь до субсветовой скорости. В таком случае добраться до ближайшей звезды станет возможным в течение шести лет, хотя экипажу такого корабля покажется, что времени прошло несколько меньше". Фактически, впрочем, ничего подобного пока на практике наука соорудить не в состоянии. Да, конечно, теорий много, но они преимущественно носят спекулятивный характер. Чуть ли ни самым конкретным вариантом оказывается опубликованная в 1994 году в журнале "Классическая и квантовая гравитация" статья физика Мигеля Алькубьерре. В ней описывался принцип искажения пространства с возникновением своего рода "движущегося пузыря". Пространство перед условным кораблём сжимается, а позади него расширяется, и в результате корабль двигается не самостоятельно, но вместе с этим самым "warp bubble", "пузырём деформированного пространства", так что закон, не допускающий локального превышения каким-либо объектом скорости света, объезжается "на кривой козе". Алькубьерре приводит уравнения, математически обосновывающие предложенный им принцип. Однако всё это чистая теория: для возникновения такого "пространственного пузыря" требуется огромное количество "отрицательной" энергии, равно как и обычной, что делает принцип фактически нереализуемым на практике. Позднее, в 1999 году, доктор Крис Ван де Броек опубликовал статью с поправками к принципу Алькубьерре, позволяющими снизить энергозатраты гипотетического Warp Drive, но они всё равно остаются нереалистично колоссальными. Конкретика - конкретикой, а с другой стороны, массовая культура уже настолько глубоко, кажется, "проработала" вопрос, что понятия Warp Drive, Hyperdrive, Hyperspace и даже Warp Bubble (как у Алькубьерре и Ван дер Броека) нынче знакомы почти любому человеку, который либо смотрел любой сезон Star Trek, либо даже просто играл в "космические" компьютерные игры, - от Elite до Star Control 2/3. Более того, сам принцип, математически описываемый Алькубьерре, был изложен ещё за шестнадцать лет до него доктором Йеско фон Путткамером, технологическим консультантом съёмочной группы Star Trek. И хотя такой подход к "искажению пространства" в сериале так и не прижился, это обстоятельство оказывается в любом случае примечательным. В своё время кто-то из учёных заметил, удивительнее всего, - это наблюдать, как человек изобретает законы Вселенной, а она начинает им следовать. Одно из возможных толкований этой фразы состоит в том, что когда множество людей оказывается фактически убеждёнными в самой возможности какого-либо "фантастического" явления, оно постепенно становится-таки реальностью.

Справка:

Ильин Юрий Сергеевич (1980 г.р.), г. Москва, редактор сайта "Компьютерра-Онлайн", модератор форумов, журналист, музыкант. В 2002 г. окончил факультет журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова.

Ван де Броек (Van den Broeck Chris) Крис, физик, доктор из университета Хассельта (Бельгия).

Хокинг (Hawking Stephen William) Стивен Уильям (1942 г.р.), в 1962 получил степень бакалавра по математике и физике в Юниверсити-колледже Оксфордского университета, а в 1966 – степень доктора философии в Кембриджском университете.С 1965 работает в Кембриджском университете (в 1968–1972 – в Институте теоретической астрономии, в 1972–1973 – в Институте астрономии, в 1973–1975 – на кафедре прикладной математики и теоретической физики, в 1975–1977 преподавал теорию гравитации, в 1977–1979 – профессор гравитационной физики, с 1979 – профессор математики). В 1974 был избран членом Лондонского королевского общества. В 1988 за исследования черных дыр (совместно с Р. Пенроузом) получил премию Фонда Вольфа.Основные работы Хокинга посвящены общей теории относительности (в частности, пространственно-временным сингулярностям), теории тяготения, теоретической астрофизике (гравитационный коллапс, черные дыры). В середине 1960-х годов Хокинг (совместно с Пенроузом) доказал наиболее сильную из всех теорем о сингулярностях (теорема Хокинга – Пенроуза). Показал, что с учетом характера расширения Вселенной на современном этапе эволюции и эйнштейновской теории тяготения приходится сделать вывод, что в прошлом её плотность была неизмеримо большей. В 1971 предложил новый механизм образования черных дыр; показал, что на самых ранних этапах эволюции Вселенной, при высоких температуре и давлении, могли образовываться черные дыры малой массы размером порядка размера элементарных частиц. В середине 1970-х годов разработал теорию «испарения» черных дыр вблизи их поверхности вследствие квантовых эффектов и рождения пар частиц и античастиц. Согласно прежней теории, эти объекты не могли терять массу. В начале 1980-х годов Хокинг вместе с Дж. Хартлом выдвинул т.н. «предположение об отсутствии границ». Ранее считалось, что состояние Вселенной на момент Большого Взрыва не поддается анализу. Правильность предположения Хокинга – Хартла вряд ли когда-нибудь удастся проверить, но оно дало специалистам по космологии основу для плодотворных дискуссий. Достижения Хокинга тем более замечательны, что с 1962 он поражен тяжелой болезнью – боковым амиотрофическим склерозом и может общаться с людьми лишь с помощью компьютерного синтезатора речи.Хокинг – автор ряда популярных книг по космологии, в числе которых мировой бестселлер «От Большого Взрыва до черных дыр. Краткая история времени» (A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes, 1990), а также издания «Черные дыры и вселенные-младенцы и другие эссе» (Black Holes and Baby Universes and Other Essays, 1994) и – в соавторстве с Дж.Эллис – «Крупномасштабная структура пространства-времени» (The Large-Scale Structure of Space-Time, 1975).

www.veinik.ru