Что такое варп двигатель: Недопустимое название

Содержание

Настоящий «Звёздный путь». Варп-двигатель «Энтерпрайза» с точки зрения физики

Всё-таки нужно любым, любым способом находить время и возможности на то, что интересно, что вдохновляет. Это может изменить жизнь, сделать её стоящей. Если смотрели «Стартрек», то, наверное, в курсе, кто всё это придумал. Нет? Его звали Джин Родденберри. Точнее, Юджин Уэсли Родденберри.

Сценарист, писатель, автор идеи сериала «Звёздный путь» Джин Родденберри. Фото © «Кинопоиск»

Он был лётчиком, во время войны (Второй мировой) летал на В-17, это тяжёлый бомбардировщик. Потом перешёл в гражданскую авиацию, но попал в авиакатастрофу и решил больше не летать. Пошёл в полицию. Но передвигаться по жизни между работой и домом ему было недостаточно. У него было увлечение. Сочинял сюжеты. В том числе и научно-фантастические. Вот просто в дом престарелых в Спрингфилде не ходи — НАВЕРНЯКА ему говорили, что это всё несерьёзно, бла-бла-бла. На этот случай нужен характер. Гнуть свою линию, и всё. На телевидении, конечно, всякого добра хватает, но ты предложи! Что ты теряешь? Вот он, наглядный пример: предложил — и пригодилось. Более того — стал подрабатывать сценаристом. Стали выходить целые сериалы. Да, это было не культовое кино. Но в итоге сюжет оказался культовым.

Родилась идея: корабль «Энтерпрайз», XXIII век, сверхсветовые скорости, капитан Кристофер Пайк, внеземной разум, приключения на разных планетах. Предложил CBS — не взяли, принёс сценарий на NBC. Окей, говорят, делай. Сняли пилотный эпизод «Клетка» про то, как экипаж заманили на планету, чтобы земляне её заселили. На роль капитана пригласили великолепного Джефри Хантера (который из «Искателей» и прочих вестернов). Но как-то главным телевизионным деятелям искусств не очень понравилось, да ещё и красавец этот дальше сниматься не захотел. Вот это к вопросу о том, как относиться к собственным неудачам. Не пошло, да, не пошло. Всё, давай теперь закройся в консервную банку и сиди там кисни. Нет! Бери пример с Джина: не прошёл один сценарий? Подумаешь! А мы ещё ТРИ напишем. Here you are: один из них одобрили. Старые декорации, новые актёры и — та-дам! «Звёздный путь. Оригинальный сериал».

Warp — значит «перекос», «деформация»

Разумеется, нельзя сказать, что именно Родденберри принадлежит сама идея двигателя, который искривляет ткань пространства-времени. Во-первых, ещё в 1931 году её высказал писатель Джон Кэмпбелл — младший в своём романе «Острова в космосе». Во-вторых, эта тема есть у Айзека Азимова в «Я, робот». Но чтобы в сериале — такого, конечно, не было.

Никто не спорит, скорость света — это абсолютный предел, ничто не может двигаться быстрее. Общая теория относительности Эйнштейна неприкосновенна. Но мы и не собираемся её нарушать. Штука в том, чтобы не двигаться В ПРОСТРАНСТВЕ, а двигать САМО ПРОСТРАНСТВО. В научно-популярных фильмах это сравнивают с эскалатором: ты никуда не идёшь и не едешь — едет то, на чём ты стоишь.

Вот так и летает «Энтерпрайз»: пространство перед ним сжимается, а позади него — расширяется. Сам корабль при этом никуда не искривляется, он как бы на эскалаторе, цел и невредим, а мчится на скоростях несусветных. Скорость света = 1 варп. А 9,8 варпа — это уже в 9 ТЫСЯЧ раз быстрее света, это в «Звёздном пути» максимум. На такой скорости можно за день пролететь расстояние, которое свет преодолевает за 24 года, то есть добраться, к примеру, до Глизе 581, где астрономы нашли потенциально обитаемую планету, и вообще исследовать ближайшие окрестности.

За счёт чего же такое счастье? В сериале — за счёт реакторов, в которых взаимно уничтожаются материя и антиматерия. Вообще, там в сюжете и электроплазма, и сингулярность, то есть полёт фантазии на почве реальных научных достижений. Зрители смотрели и уносились мыслями в неведомые дали. Да, думали они, здорово придумано.

И вот хотите верьте, хотите не верьте, а сериал понравился не только тем, кто, хоть убей, не понимает, что такое сингулярность, но и самым настоящим астрофизикам. Знакомьтесь со зрителем не злобным, зато действительно сведущим.

Астрофизик Мигель Алькубьерре. Кадр из видео YouTube / efrain vega

Его зовут Мигель Алькубьерре, ему сейчас 55, он мексиканец. Профессор, между прочим, PhD по физике. Трудится в Институте ядерных исследований Национального автономного университета Мексики. И нам с вами это вряд ли было бы интересно, если бы он не смотрел «Стартрек». Он смотрел его, судя по всему, в конце 80-х — начале 90-х, тогда показывали новый сезон: «Следующее поколение». Кстати, в 91-м не стало Джина Родденберри, его прах спустя шесть лет запустили в космос на ракете «Пегас». Так вот, Алькубьерре был под таким впечатлением от идеи деформации, что после очередной серии не спал всю ночь. Он вычислял. Наутро у него была готова концепция. Мир узнал о ней в 94-м.

Двигатель Алькубьерре

Главный смысл такой: теоретически это ВОЗМОЖНО. То есть реально создать именно такую волну искривления пространства-времени. Чтобы понять, что наша реальность в принципе может искривляться, нужно уяснить, что это происходит прямо сейчас вокруг Земли, и вокруг Солнца, и вокруг любой звезды и планеты — любой массивный объект в пространстве-времени деформирует его, поэтому к нему всё и притягивается: затягивает, как в воронку.

Концепцию варп-двигателя знают как «Пузырь Алькубьерре». Судя по тому, как её объясняют, действительно получается такой пузырь, в котором находится корабль, и вообще всё происходит, как в «Стартреке», только звездолёт не такой эффектный: летающее блюдце — это, конечно, круто, но лучше поскромнее — в форме мяча для американского футбола.

Фото © Wikipedia

И ещё одна деталь, она же — главная загвоздка: тут нужна не антиматерия, а кое-что похуже. Мячик надо окружить кольцом, и не простым, а «золотым»: в нём должна быть материя «экзотическая». Её ещё называют отрицательным веществом. Давайте разберёмся: АНТИматерия — это, к примеру, антипротон — тоже протон, но с отрицательным зарядом. Или позитрон — опять же электрон, но со знаком плюс. Эти частицы существуют, мы их знаем. То есть не мы, а учёные, конечно. Но вещество ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ — это совсем другое, это уже нечто вообще странное. Это такие частицы, которые не притягиваются, как все добропорядочные частицы, а наоборот — отталкиваются. То есть у них действует не гравитация, а антигравитация. Зазеркалье какое-то. Как вообще можно жить в условиях антигравитации, конечно, совершенно непонятно, но физики её ищут. В космосе пока не нашли. Как её найдёшь, если она всё время от тебя улетает? Зато нечто похожее — нашли на Земле. Причём давным-давно, ещё в 30-е годы.

Был такой голландский физик — Хендрик Казимир. Однажды он провёл опыт: взял две крохотные металлические пластины и поставил строго параллельно друг другу, причём очень-очень близко, на микроскопическом расстоянии. И что? Они «схлопнулись», притянулись друг к другу. И Казимир знал, что так будет. Почему? Потому что он знал, что в вакууме снуют квантовые частицы и никуда их не денешь. И не просто снуют себе незаметно. Они давление создают. Да-да. И вот если пластины поставить совсем близко, то окажется, что этих частиц между ними будет меньше, чем носится вокруг. Это значит, что давление снаружи больше, чем в этом промежутке. А если давление меньше, чем обычно бывает в вакууме, то это давление — отрицательное. Вот таким оно и должно быть у отрицательного вещества. Другой вопрос, где ж его столько взять для межзвёздных путешествий. То-то и оно.

Фото © Wikimedia Commons

С ума поодиночке сходят

Если бы Алькубьерре был один такой, ещё можно было бы сказать, что он со своим «Стартреком» немного того и так далее. Но он не один. Есть ещё умные люди, которые в это верят.

Авиационно-космический инженер Гарольд Уайт. Фото © NASA

Гарольд Уайт, в NASA его часто зовут просто Сонни. Авиационно-космический инженер, руководит исследовательской группой «Лаборатория исследования продвинутых форм движения» в космическом центре имени Линдона Джонсона. И много выступает по поводу пузыря Алькубьерре. Он усовершенствовал конструкцию корабля: теперь у него кольцо не плоское, а в форме бублика — тора. Вот вам смешно, а за счёт этого требуется намного меньше этой отрицательной энергии.

Инженер Джозеф Агнью. Фото © Университет Алабамы в Хантсвилле (США)

И ещё один, молодой человек из Университета Алабамы в Хантсвилле, как раз недавно выступал. Джозеф Агнью. Ничего пока, правда, не изобрёл и не улучшил, но с головой погрузился в проблему.

Мы точно знаем, что очень высокие плотности энергии, например в виде электромагнитных полей или массы, могут вызвать искривление в пространстве-времени

Джозеф Агнью, инженер из Университета Алабамы в Хантсвилле

Мораль сей басни: наука — на грани фантастики. Все срочно ищем топливо. Пока во всё это не очень верится, но заманчиво. Шутка ли — до Проксимы Центавра за две недели вместо четырёх лет на скорости света! Это сколько, бишь, варпов получается?

Варп-двигатель Алькубьерре. Возможность путешествовать быстрее… | by Сергей Базанов | Space Review

Возможность путешествовать быстрее скорости света.

Ученые NASA в сотрудничестве с художником создали реалистичную концепцию того, как может выглядеть космический корабль с варп-двигателем.

Мы часто видим их в научно-фантастических фильмах — корабли с варп-двигателями (warp drive), которые позволяют героям исследовать новые планеты и новые галактики. Эти корабли летали бы даже быстрее скорости света, за исключением того, что если Общая теория относительности чему-то и научила нас, так это тому, что ничто не может превышать скорость света. Верно? Ведь свет не имеет массы и поэтому может двигаться со скоростью 299 792 458 метров в секунду.

Да, это действительно так. Ничто не может превышать этот универсальный предел скорости. За исключением того, что можно построить варп-двигатель, не нарушая никаких законов физики.

В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре написал статью, в которой была изложена математическая и научная основа для варп-двигателя, которая не нарушает общей теории относительности. Он заинтересовался этим методом межзвездных путешествий, увидев, что он используется в научно-фантастических романах, чтобы путешествовать на огромные расстояния.

Варп-двигатель работает расширяя пространство-время позади себя и сжимая его перед собой, образуя т.н. пузырь Алькубьерре. Сам корабль при этом никуда не движется, а именно пространство вокруг него движется и толкает его вперед. Представьте себе, такую аналогию: вы стоите на конвейерной ленте, где вам не приходится идти, а вместо этого полотно конвейера перемещает вас вперед. Сжатие пространства перед кораблем будет тянуть его вперёд, а расширение пространства позади корабля будет также толкать его вперед. Эйнштейн показал, что пространство-время может быть деформировано массой или энергией, и если пространство-время может быть изогнуто, то им можно манипулировать другими способами. Причина, по которой этот корабль сможет двигаться быстрее скорости света, заключается в том, что общая теория относительности говорит нам, что ничто в космосе не может нарушить ограничение скорости, однако нет ограничения скорости в том, как быстро само пространство может сжиматься или расширяться. Мы ничего не перемещаем в пространстве — мы перемещаем само пространство.

Сжатие пространства-времени перед кораблём с варп-двигателем и расширение его позади корабля будет перемещать корабль с любой скоростью, даже сверхсветовой.

Работа Алькубьерре была обнадеживающей и впечатляющей, но у в неё было много пробелов. В своей оригинальной статье он предположил, что для питания такого космического корабля нам потребуется больше отрицательной энергии, чем имеется энергии во всей Вселенной. Эта отрицательная энергия — именно то, что заставляет пространство расширяться. Проблема в том, что отрицательная энергия неуловима, и многие ученые даже сомневаются в её существовании, не говоря уже о надежде, что мы сможем добыть её огромное количество.

Наши наблюдения за тем, что могло быть отрицательной энергией, очень незначительны. Идея состоит в том, что то, что кажется черным, пустым пространством, на самом деле таковым не является. Существует плотность энергии пустого пространства — то, что мы называем нулевой энергией. Квантовая механика говорит нам, что пустое пространство заполнено частицами энергии, возникающими и исчезающими. Если мы сможем остановить появление этих частиц, мы получим отрицательную энергию.

Ученые пытались создать это в лаборатории, сдвинув две металлические пластины (настолько плоские, что они идеально гладкие почти до атомарного уровня) на расстояние менее, чем толщина человеческого волоса. Полученное пространство было настолько мало, что оно не позволяло частицам существовать, заставляя силу вокруг пластин увеличиваться и, таким образом, проявлять сигнатуру отрицательной энергии. Однако, полученные в этом эксперименте измерения оказались слишком малы, чтобы сделать окончательные выводы о существовании отрицательной энергии.

Если мы выясним, как создать больше отрицательной энергии в будущем, нам может понадобиться не так много её, как сначала теоретизировал Алькубьерре. В более поздних уточнениях к его статье ученые NASA резко сократили количество энергии, необходимое для варп-двигателя, путем вибрирования частей корабля на высоких частотах, что облегчило бы перемещение в пространстве-времени и уменьшило количество необходимой энергии. Современные теории о том, сколько отрицательной энергии нам понадобится, варьируют значениями от 65 эксаджоулей до энергии нескольких отрицательных и положительных солнечных масс. 65 эксаджоулей составляет количество энергии, которое США использует в год. Всё еще много, но определенно лучше и определенно выполнимо в будущем. Если бы мы могли использовать тёмную энергию, нам бы понадобилась только масса Юпитера. Единственная проблема в том, что мы не понимаем, что такое тёмная энергия и как она работает. Она может оказаться экзотическим материалом, который нам нужен.

Для сравнения, попытка межзвездного космического полета с обычными ракетами не только займёт сотни тысяч лет, но и потребует объем топлива больше, чем вся вселенная. Не говоря уже о поиске материала, который мог бы выдерживать такую длительность путешествия.

У некоторых моделей гипотетических космических аппаратов с варп-двигателем скорость будет в 10 раз превышать скорость света. Это позволит совершить полёт к нашей ближайшей экзопланете, Альфа Центавра Bb, за шесть месяцев, хотя расстояние до неё более 4 световых лет. Наши самые быстрые космические корабли могут двигаться со скоростью более 30 000 км в час, а это означает, что нам потребуется 142 000 лет, чтобы достичь Альфа Центавра Bb. 30 000 км в час — это около 0,003% скорости света.

Путешествие на варп-двигателе приведет нас через более высокие измерения, а это означает, что это может дать нам возможность не только исследовать нашу собственную Вселенную, но и мультивселенную.

Существует предел того, насколько теоретически быстро может перемещаться варп-двигатель, но даже эти ограничения скорости позволят нам прибыть в новую галактику за доли секунды. В качестве дополнительного преимущества корабль может ускоряться и замедляться, а пассажиры не будут испытывать замедления времени. Другими словами, вы не прибудете в пункт назначения, чтобы узнать, что вы так далеко впереди во времени, что все, кого вы знаете, уже мертвы на Земле.

Другие проблемы, помимо источников энергии, связаны с частицами, накопленные во время путешествия, которые могут непреднамеренно запускаться во время торможения и разрушать целые миры. На самом деле, может не быть никакого способа замедления, как только судно начнет движение, а экипаж может оказаться мертвым по ряду других причин. Но до сих пор все математические и экспериментальные данные показали возможность существования варп-двигателей.

Если мы найдем способ создать такую технологию, пройдут столетия, прежде чем мы увидим её использование. Как и червоточины, возможности варп-двигателей огромны, но они не дадутся легко.

Однако нам не придется ждать сотни лет, чтобы начать исследовать далекие просторы космоса: у NASA есть цель создать межзвездный корабль до 2100 года.

Constructing an Alcubierre Warp Drive

The possibility of faster than light travel

medium.com

«Физика невозможного» могла бы стать возможной с варп-двигателем

Когда варп-двигатель впервые был представлен людям — вместе с дебютом «Звездного пути» пятьдесят лет назад — наше понимание Вселенной принципиально отличалось от нынешнего.

С одной стороны, варп-двигатель был просто сюжетным устройством, которое позволяло добираться до далеких звезд весьма быстро; казалось, он нарушает принцип относительности Эйнштейна и физически невозможен.

С другой стороны, казалось, что гравитация стягивает далекие галактики между собой, и если двигаться достаточно близко к скорости света, можно достичь чего угодно. Тогда мы не знали о темной энергии. В 1998 году ускорение Вселенной научило нас, что лишь 3% галактик в наблюдаемой Вселенной можно достичь, двигаясь со скоростью света. Но в 1994 году Мигель Алькубьерре обнаружил решение общей теории относительности, которое сделало варп-двигатель физически возможным. Смог бы варп-двигатель доставить нас к другим галактикам, не считая этих 3%? Ответ: да.

Но это только начало всех возможностей. Причина того, что возможное в нашей Вселенной так сильно отграничено от невозможного, лежит в специальной теории относительности. Ничто не может двигаться быстрее скорости света относительно другой частицы или излучения — будь оно массивным или безмассовым. Разогнать массивный объект до скорости светеа физически невозможно; на это потребуется бесконечное количество энергии. Вместо этого мы могли бы надеяться на очень быстрые, но не безразмерно быстрые путешествия.

И поскольку ткань Вселенной (пространство-время) сама по себе расширяется с определенной скоростью, галактики, которые слишком далеки от нас, будут удаляться быстрее скорости света. Расширение Вселенной гарантирует, что между нами и этими галактиками будет 15 миллиардов световых лет, которые сами по себе (как пространство) будут расширяться быстрее, чем мы могли бы позволить себе двигаться. Независимо от того, сколько энергии мы закачаем в наш космический корабль, независимо от того, насколько близки мы будем к скорости света, галактики останутся навсегда далекими. По мере движения времени они будут все дальше и дальше, даже если бы разгонимся до 99,999% скорости света. А вот решение Алькубьерре не только обходит эти ограничения — оно вовсе удаляет их.

Факт того, что ни один объект не может двигаться быстрее света, никуда не денется, но само пространство, которое окружает ваш объект, будет способно на новые подвиги. И хотя это потребует нового типа материи или энергии — чего-то с отрицательной энергией или массой покоя — решение Алькубьерре позволит сжимать пространство по направлению движения и расширять его позади.

Это позволит пересекать его многократно: с фактором в десятки, сотни или тысячи. И если вы вдруг можете сократить расстояние до точки назначения, вы внезапно можете преодолеть любую величину пространственного расширения в расширяющейся Вселенной.

Открывающиеся в таком случае возможности поистине удивительны. Например… …можно увидеть невидимые галактики. Вы сможете не только «поймать» что-то удаляющееся от вас через пространство, даже если само пространство будет расширяться быстрее скорости света, но и поймать галактики за пределами наблюдаемой Вселенной. В настоящее время мы видим ровно настолько, насколько далеко продвинулся свет за 13,8 миллиарда лет с момента Большого Взрыва. Но если деформировать пространство и преодолеть предел, обогнать фотон, можно увидеть звезды, галактики и те участки Вселенной, которых никогда не увидит пущенный с Земли свет. …увидеть будущее, которого никогда не увидит Земля. Все во Вселенной, прямо сейчас, увидит такую же Вселенную, что и мы: Вселенную, которая существует 13,8 миллиарда лет после Большого Взрыва. Но когда мы смотрим на звезды в галактиках за тысячи, миллионы или миллиарды световых лет от нас, мы видим, какими они были тысячи, миллионы или миллиарды лет назад.

Только свет молодых галактик достигает нас, поскольку свет большинства галактик, испущенный сегодня, никогда нас не достигнет из-за расширения Вселенной. Но с варп-двигателем мы могли бы посетить их уже сегодня. Мы увидели бы этапы космической эволюции воочию. …увидеть себя в прошлом. Мы не можем использовать варп-двигатель для путешествия назад во времени, но если бы можно было обогнать свет, который Земля, Солнце или Млечный Путь выпустили давным-давно, можно было бы «поймать» их прошлое.

Варпнуться на 65 миллионов световых лет назад и настроить телескоп, чтобы увидеть уничтоживший динозавров астероид. Варпнуться на 53 световых года назад и узнать, кто застрелил Кеннеди. Или же варпнуться на 4,5 миллиарда световых лет и увидеть первые минуты рождения Солнечной системы. Варп-двигатель в сочетании с достаточно мощным телескопом внезапно может стать ультимативным инструментом судмедэксперта. …превзойти любое оружие; напасть совершенно неожиданно. Любая битва ограничена скоростью, с которой все движется: скоростью света. Но если бы вы могли двигаться еще быстрее, то все атаки, проведенные на скорости света, никогда бы не нанесли вам вреда.

И если вы — атакующий — движетесь по направлению к цели быстрее скорости света, она никогда не сможет вас засечь. События будут происходить быстрее, чем противник сможет увидеть их смутные очертания. В действительности варп-двигатель не нарушает никаких законов физики. Напротив, он их тщательно соблюдает. Он не переносит объекты относительно других объектов в пространстве быстрее скорости света — он меняет само пространство.

Будь двигатель Алькубьерре реален, мы не только могли бы достичь любой звезды во Вселенной, мы могли бы сделать невозможное — возможным. И, конечно же, ответить на любые вопросы прошлого и будущего. Взято с hi-news.ru

Источник: http://portaltele.com.ua/news/kosmos/fizika-nevozmozhnogo-mogla-by-stat-vozmozhnoj-s-varp-dvigatelem. html

Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Варп-двигатель

Варп-двигатель одна из тех концепций, которые кажутся
преждевременно проникшими из фантастики в науку, притягательных и
недостижимых. Как известно, варп-двигатель был изобретен
во вселенной Стар Трек и представляет собой устройство, позволяющее
космическому кораблю мгновенно перемещаться в пространстве из точки
A в точку B, не совершая многолетних и многовековых перелетов на
субсветовых скоростях. Этот двигатель работает на антивеществе и
кристаллах дилития, поэтому, в сущности, авторы могли нарисовать
его сколь угодно мощным, компактным и красивым, не ограничивая
собственную фантазию. Для полноты картины приведу здесь его схему,
взятую с сайта startreker.su.

При всей фантастичности подобного проекта, в нем есть более чем
внушительное рациональное зерно. Действительно, согласно теории
относительности Эйнштейна, ничто в пространстве не может двигаться
быстрее света, но при этом никак не ограничивается скорость
движения самого пространственно-временного континуума. Именно такая
лазейка позволила молодому мексиканскому физику Мигелю Алькубьерре
(род. 1964) сформулировать концепцию пузыря Алькубьерре, а вслед за
ним и смоделировать аналог варп-двигателя, получивший известность
под названием двигатель Алькубьерре.

Двигатель Алькубьерре. Краткая история

В 1994 году в престижном научном журнале General Relativity and
Quantum Cosmology вышла статья Мигеля Алькубьерре The warp drive:
hyper-fast travel within general relativity (Варп-двигатель:
гипербыстрые перемещения в рамках общей теории относительности). В
этой статье Алькубьерре предлагал инженерный проект, более
реалистичный, чем гиперпространственные прыжки через червоточины.
Червоточина (кротовая нора) это своеобразный туннель между сильно
удаленными областями пространства или разными вселенными. Впервые
подобная идея была предложена в 1935 году под названием Мост Эйнштейна-Розена. Даже
без учета того, что ни одна кротовая нора до сих пор не обнаружена,
в данном контексте важны две ее черты:

1) Червоточина служит мостом в неизвестность, то есть,
невозможно заранее рассчитать, в какую точку мы попадем, пройдя
через нее.

2) Релятивистские червоточины фактически непроходимы, так как
должны схлопываться при попадании в них космического корабля,
который в таком случае будет раздавлен сингулярностью.

Стабильная (проходимая) червоточина может существовать лишь при
условии, что она будет заполнена веществом с отрицательной массой,
которая, соответственно, обладает отрицательной энергией.
Червоточины отдельная большая тема, подробно раскрытая на Хабре, а также популяризованная
знаменитым физиком Кипом Торном в фильме Интерстеллар и книге
Интерстеллар. Наука за
кадром. Алькубьерре формулирует суть своей статьи так:

Здесь показано, как в рамках общей теории относительности и без
привлечения червоточин можно изменять пространство-время таким
образом, что космический корабль сможет перемещаться в нем с
произвольно большой скоростью. Речь идет о чисто локальном
расширении пространства-времени за космическим кораблем и о таком
же сжатии пространства-времени перед кораблем. В таком случае
возможно перемещение, которое будет происходить со сверхсветовой
скоростью с точки зрения наблюдателя, находящегося за пределами
области описанных возмущений. Результирующее искажение пространства
напоминает эффект варп-двигателя, описанного в научной фантастике.
Однако, как и в случае с червоточинами, для генерации таких
искажений пространства-времени, которые обсуждаются здесь,
потребуется экзотическая материя.

Прежде, чем перейти к обзору конструкции двигателя Алькубьерре,
оговоримся, что мгновенное расширение пространства, несопоставимо
более быстрое, чем скорость света ключевой компонент теории
инфляционного расширения Вселенной. Инфляционную теорию впервые
предложил в 1980 году
советский ученый Алексей Михайлович Старобинский (род. 1948), а
вслед за ним, в 1981 году американский космолог Алан Гут (род.
1947), также пришедший к ней независимо. Суть инфляции заключается
в мгновенном расширении Вселенной от 10^-33 см
практически до современных, почти сразу после Большого Взрыва.
Эпоха инфляции продлилась с 10^-35 до 10^-32
секунд после возникновения Вселенной, но здесь важно отметить, что
ей предшествовали еще две космологически
принципиальные эпохи: с 0 до 10^-43 секунды продолжалась
планковская эпоха, по окончании которой гравитация отделилась от
остальных фундаментальных взаимодействий, а с 10^-43 до
10^-35 секунды продолжалась эпоха великого объединения
(ЭВО), в течение которой во Вселенной наряду с квантовыми законами
начали действовать законы теории относительности. Таким образом,
инфляционное расширение Вселенной произошло после того, как в ней
включилась теория относительности, и согласуется с релятивистскими
законами. Это дополнительно свидетельствует в пользу физической
возможности как червоточин, так и двигателя Алькубьерре, к
рассмотрению которого мы сейчас вернемся. Тема Мультивселенной,
основанная на инфляционной теории и разработанная великим
советско-американским физиком Андреем Дмитриевичем Линде (род.
1948), заслуживает отдельного рассмотрения. Периодизация первых
эпох в развитии Вселенной подробно изложена в книге нобелевского
лауреата Стивена Вайнберга (род. 1933) Первые три минуты.

Итак, варп-двигатель модели Алькубьерре воздействует не на
космический корабль, а на окружающее пространство, искривляя
его:

В центре иллюстрации показан пузырь Алькубьерре, в рамках
которого действует релятивистская физика Эйнштейна, и скорость
света локально ни разу не превышается. Зато в кильватере такого
корабля пространство расправляется, а в направлении движения
сжимается. Итак, никакого дилития, никакого антивещества, никакого
локального превышения скорости света в пространстве.

NASA со всей серьезностью отнеслось к теоретической проработке и
экспериментальной проверке принципов, намеченных Алькубьерре. В
2011 году на конференции в Орландо был представлен доклад о метрике
Альбукьерре, то есть, о форме пространства-времени, возникающей при
движении пузыря Альбукьерре. В этом докладе содержится относительно
современное представление о порядке работы двигателя Альбукьерре, и
эта работа выглядит так:

— Космический корабль отправляется от Земли на традиционной
реактивной тяге и преодолевает расстояние d, после чего
останавливается относительно Земли.

— Включается поле Альбукьерре, и корабль отправляется в
межзвездное путешествие, ни разу локально не превышая скорость
света, но преодолевая расстояние D за произвольно краткий период
времени.

— Поле выключается в промежуточной точке на расстоянии d от
цели, и корабль завершает рейс обычным способом.

— Такой метод позволит попасть в систему Альфы Центавра за
несколько недель или месяцев, а не за десятилетия или века, как по
часам наблюдателя, находящегося на Земле, так и по часам,
установленным на самом космическом корабле.

Таким образом, 10 лет назад создание двигателя Алькубьерре
уперлось в фундаментальную проблему: он был непредставим без
отрицательной энергии, которой должно обладать вещество с
отрицательной массой, а такого вещества во Вселенной не
наблюдается. На основе конденсата Бозе-Эйнштейна в лаборатории было
получено вещество,
проявляющее некоторые свойства отрицательной массы произошло это в
2017 году, но на этом пришлось поставить жирную точку с
запятой.

Эрик Ленц и солитоны

Удивительное решение для гиперпространственных прыжков, не
требующее привлечения отрицательной массы, предложил в 2020 году
Эрик Ленц из Гёттингенского университета. В статье, вышедшей в 2021 году, он
предлагает использовать солитоны одиночные волны, перемещающиеся на
(потенциально неограниченно) большие расстояния, не меняя при этом
формы и не разглаживаясь.

Солитон, также именуемый в научно-популярной литературе уединенной волной, возникает
в самых разных средах, располагающих к образованию волн. Солитон
был открыт шотландским физиком Джоном Скоттом Расселом в 1834 году.
В тот период Рассел изучал возможности использования паровой тяги в
шотландских каналах, а на момент описываемых событий тяга была еще
лошадиная. И вот что он заметил (цитируется по Науке и жизни):

Я следил за движением баржи, которую быстро тянула по узкому
каналу пара лошадей, когда баржа неожиданно остановилась. Но масса
воды, которую баржа привела в движение, собралась около носа судна
в состоянии бешеного движения, затем неожиданно оставила его
позади, катясь вперед с огромной скоростью и принимая форму
большого одиночного возвышения — округлого, гладкого и четко
выраженного водяного холма. Он продолжал свой путь вдоль канала,
нисколько не меняя своей формы и не снижая скорости. Я последовал
за ним верхом, и когда нагнал его, он по-прежнему катился вперед со
скоростью примерно 8-9 миль в час, сохранив свой первоначальный
профиль возвышения длиной около тридцати футов и высотой от фута до
полутора футов. Его высота постепенно уменьшалась, и после одной
или двух миль погони я потерял его в изгибах канала.

Долгое время наблюдение Рассела не воспринимали всерьез
померещилось. Но уже после его смерти (в 1895 году, тогда как
Рассел умер в 1882), Дидерик Кортевег и Густав де Фриз показали,
что стабильные одиночные волны действительно могут существовать в
самых разных средах и подчиняются уравнению, обнаруженному
Жозефом Буссинеском еще в 1877 году, но не применительно к
солитонам. Впоследствии выяснилось, что ключевое свойство солитона
сохранение неизменной формы и
скорости при распространении.

Примерами солитона являются, в частности, цунами и нервный импульс. Признаки
солитона обнаружены даже в паттернах образования кровеносных
сосудов при развитии раковой опухоли. Долгое время, однако,
сохранялись сомнения в том, могут ли солитоны образовываться в
вакууме. Утвердительный ответ на этот
вопрос был получен в 2002 году, когда спутник Европейского
Космического Агентства обнаружил в районе магнитопаузы солитон
шириной около 6 км, двигавшийся к внешней границе Солнечной системы
со скоростью примерно 9 км/c.

Эрик Ленц изобразил в своей статье различные варианты солитона с
силуэтами космических кораблей, захваченных подобной волной:

Но у фанатов Стар-Трека получилось более наглядно:

Статья Ленца, ссылка на которую оставлена в начале этого
раздела, содержит много формул и сводится к обоснованию того, что
при применении солитона вместо варп-пузыря в качестве носителя
звездолета можно обойтись только известной материей, имеющей
положительную массу. В качестве материи, в которой предполагается
возбудить такой солитон, Ленц предлагает использовать магнитоактивную релятивистскую
плазму, подчиняющуюся уравнениям Максвелла и Эйнштейна. Вот как
он описывает работу над солитонами в разделе Научные интересы на своем
персональном сайте:

Гипербыстрые (сверхсветовые) солитоны, укладывающиеся в
современные теории гравитации, активно обсуждаются на протяжении
последних трех десятилетий. Одно из наиболее видных критических
замечаний по поводу компактных механизмов, которые бы обеспечивали
сверхсветовое движение, не противоречащее общей теории
относительности, заключается в следующем: геометрия такого решения
в основном зависит от отрицательной энергии, а никаких
макроскопических источников отрицательной энергии в физике частиц
не известно. Недавно мне удалось опровергнуть это убеждение,
предложив новый класс гипербыстрых солитоновых решений, строящихся
исключительно на положительной энергии и, следовательно, не
требующих источников экзотической материи. Это удалось сделать
путем рассмотрения гиперболических отношений между компонентами
вектора сдвига пространственно-временной метрики. Кроме того, такие
солитоны можно генерировать из классической электронной плазмы,
полностью описываемой в рамках известной физики.

Еще одно достижение Ленца заключается в том, что оно позволяет
практически полностью нивелировать приливные силы, которые могли бы
разорвать космический корабль. При этом масса, которую необходимо
преобразовать в энергию для создания сверхсветового солитона, до
сих пор остается вне наших технических возможностей и составляет
несколько масс Юпитера. Тем не менее, решения Ленца являются
очевидным шагом вперед, демонстрирующим, что варп-двигатель может
работать в полном согласии с известной физикой.

При этом до сих пор непонятно, сможет ли экипаж выжить после
такого путешествия на солитоне, а также каким образом остановить
солитон в нужной точке и приступить к торможению. Во Вселенной Стар
Трека на конечной станции маршрута предполагается ставить
специальное оборудование, которое рассеет приближающийся солитон,
но непонятно, как остановить волну в диком космосе без наличия
какого-либо космопорта.

Итак, по состоянию на март 2021 года известны математические (но
не физические) решения, которые позволяют согласовать сверхсветовые
путешествия с общей теорией относительности. Более того, в феврале
2021 году вышла еще одна статья от Алексея Бобрика и
Джанни Мартире, работающих в Лаборатории Реактивного Движения NASA
(Advanced Propulsion Laboratory), в которой представлена
полноценная классификация варп-двигателей. Подробный ее разбор с
удовольствием уступаю читателям, готовым еще немного
пофантазировать, а здесь процитирую лишь ремарку авторов, тон
которой кажется мне скептическим и оптимистическим
одновременно:

Варп-двигатели оказываются гораздо более простыми и менее
таинственными объектами, чем может показаться по изучению
популярных источников, посвященных работе Алькубьерре.
Варп-двигатель это инерционно движущаяся оболочка,
внутри которой заключен пассажирский регион с плоской метрикой.
Источником движения для варп-двигателя может служить как
положительная, так и отрицательная энергия. Ключевая черта,
отличающая корабли с варп-двигателем от тривиальной оболочки,
движущейся по инерции это колоссальный объем энергии, нужной для
искривления окружающего пространства и модификацию
пространства-времени внутри затронутой области.

Ученые придумали, как преодолеть скорость света при космических полетах

https://ria.ru/20210310/kosmos-1600617948.html

Ученые придумали, как преодолеть скорость света при космических полетах

Ученые придумали, как преодолеть скорость света при космических полетах — РИА Новости, 10.03.2021

Ученые придумали, как преодолеть скорость света при космических полетах

Астрофизик из Геттингенского университета Эрик Ленц предложил теоретическое решение для создания так называемых варп-двигателей, разгоняющих космические корабли РИА Новости, 10. 03.2021

2021-03-10T14:45

наука

технологии

космос — риа наука

физика

математика

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/03/0a/1600611541_0:44:720:449_1920x0_80_0_0_ee6f759749de7a66589bdb9875cdec82.jpg

МОСКВА, 10 мар — РИА Новости. Астрофизик из Геттингенского университета Эрик Ленц предложил теоретическое решение для создания так называемых варп-двигателей, разгоняющих космические корабли до скоростей, превышающих скорость света. Такой двигатель, если он будет создан, позволит долететь до ближайшей звезды и вернуться обратно за считанные годы вместо десятков тысяч лет. Статья опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.Варп-двигатель, или двигатель искривления — вымышленный элемент космических аппаратов, описанный во многих научно-фантастических произведениях. Предполагается, что звездолеты, оснащенные таким двигателем, перемещаются в пространстве со скоростью, превышающей скорость света, и таким образом преодолевают межзвездные расстояния за приемлемое для одного поколения людей время. Чисто теоретически такое сверхсветовое перемещение возможно, если создать перераспределение темной энергии в охватывающем корабль космическом пространстве, чтобы позади корабля был ее избыток, а спереди — область отрицательной энергии. Но, во-первых, о темной энергии на сегодняшний день практически ничего не известно, а во-вторых, исходя из общей теории относительности Эйнштейна, перераспределение огромного количества гипотетических частиц материи, обладающей экзотическими свойствами, потребует гигантского количества энергии.Новое исследование, проведенное в Геттингенском университете, позволяет обойти эти проблемы с помощью нового класса сверхбыстрых устойчивых одиночных волн — солитонов, созданных только за счет источников с положительной энергией. Никаких «экзотических» отрицательных плотностей энергии для этого не требуется.Автор исследования доктор Эрик Ленц (Erik Lentz) описывает теоретически возможные конфигурации кривизны пространства-времени, организованные в солитоны, или «пузыри искривления» — компактные волны, которые, сохраняя свою форму, могут двигаться с любой скоростью. Помещенный внутрь такого пузыря космический корабль будет перемещаться вместе с самим солитоном.По расчетам ученого, если бы можно было выработать достаточно энергии, путь до ближайшей звезды Проксима Центавра внутри пузыря искривления занял бы всего четыре года. Для сравнения, при нынешних ракетных технологиях время такого путешествия составит более 50 тысяч лет. При этом все уравнения, использованные автором исследования, основаны на традиционной физике.Ленц вывел уравнения Эйнштейна — Максвелла для неизученных солитонных конфигураций и обнаружил, что измененная геометрия пространства-времени может быть сформирована таким образом, чтобы работать даже с обычными источниками энергии. По сути, новый метод использует саму структуру пространства и времени, организованную в солитон, чтобы обеспечить решение проблемы сверхсветового путешествия.Кроме того, солитоны Ленца сконфигурированы так, чтобы минимизировать действие приливных сил, так что течение времени внутри и снаружи пузыря совпадает. Это позволяет избежать так называемого «парадокса близнецов», согласно которому один близнец, путешествующий со скоростью, близкой к скорости света, будет стареть намного медленнее другого, оставшегося на Земле.»Эта работа переместила проблему путешествий со скоростью, превышающей скорость света, на один шаг из области теоретических исследований фундаментальной физики к инженерным наукам, — приводятся в пресс-релизе Геттингенского университета слова ученого. — Следующим шагом будет выяснение того, как снизить астрономическое количество необходимой энергии до диапазона сегодняшних технологий, таких как ядерная силовая установка, работающая на цепной реакции деления. Тогда можно будет говорить о создании первых прототипов».В настоящее время количество энергии, требуемой для этого нового типа космической силовой установки, по-прежнему огромно.

https://ria.ru/20210309/vselennaya-1600472715.html

https://ria.ru/20210305/ekzoplaneta-1600058901.html

РИА Новости

4. 7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/03/0a/1600611541_0:0:716:536_1920x0_80_0_0_edb97034280a4945608c84e296e7a3d5.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

технологии, космос — риа наука, физика, математика

Наука, Технологии, Космос — РИА Наука, Физика, математика

МОСКВА, 10 мар — РИА Новости. Астрофизик из Геттингенского университета Эрик Ленц предложил теоретическое решение для создания так называемых варп-двигателей, разгоняющих космические корабли до скоростей, превышающих скорость света. Такой двигатель, если он будет создан, позволит долететь до ближайшей звезды и вернуться обратно за считанные годы вместо десятков тысяч лет. Статья опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.

Варп-двигатель, или двигатель искривления — вымышленный элемент космических аппаратов, описанный во многих научно-фантастических произведениях. Предполагается, что звездолеты, оснащенные таким двигателем, перемещаются в пространстве со скоростью, превышающей скорость света, и таким образом преодолевают межзвездные расстояния за приемлемое для одного поколения людей время.

Чисто теоретически такое сверхсветовое перемещение возможно, если создать перераспределение темной энергии в охватывающем корабль космическом пространстве, чтобы позади корабля был ее избыток, а спереди — область отрицательной энергии. Но, во-первых, о темной энергии на сегодняшний день практически ничего не известно, а во-вторых, исходя из общей теории относительности Эйнштейна, перераспределение огромного количества гипотетических частиц материи, обладающей экзотическими свойствами, потребует гигантского количества энергии.

Новое исследование, проведенное в Геттингенском университете, позволяет обойти эти проблемы с помощью нового класса сверхбыстрых устойчивых одиночных волн — солитонов, созданных только за счет источников с положительной энергией. Никаких «экзотических» отрицательных плотностей энергии для этого не требуется.

Автор исследования доктор Эрик Ленц (Erik Lentz) описывает теоретически возможные конфигурации кривизны пространства-времени, организованные в солитоны, или «пузыри искривления» — компактные волны, которые, сохраняя свою форму, могут двигаться с любой скоростью. Помещенный внутрь такого пузыря космический корабль будет перемещаться вместе с самим солитоном.

9 марта 2021, 15:09Наука

Астрономы уточнили скорость расширения Вселенной

По расчетам ученого, если бы можно было выработать достаточно энергии, путь до ближайшей звезды Проксима Центавра внутри пузыря искривления занял бы всего четыре года. Для сравнения, при нынешних ракетных технологиях время такого путешествия составит более 50 тысяч лет. При этом все уравнения, использованные автором исследования, основаны на традиционной физике.

Ленц вывел уравнения Эйнштейна — Максвелла для неизученных солитонных конфигураций и обнаружил, что измененная геометрия пространства-времени может быть сформирована таким образом, чтобы работать даже с обычными источниками энергии. По сути, новый метод использует саму структуру пространства и времени, организованную в солитон, чтобы обеспечить решение проблемы сверхсветового путешествия.

Кроме того, солитоны Ленца сконфигурированы так, чтобы минимизировать действие приливных сил, так что течение времени внутри и снаружи пузыря совпадает. Это позволяет избежать так называемого «парадокса близнецов», согласно которому один близнец, путешествующий со скоростью, близкой к скорости света, будет стареть намного медленнее другого, оставшегося на Земле.

«Эта работа переместила проблему путешествий со скоростью, превышающей скорость света, на один шаг из области теоретических исследований фундаментальной физики к инженерным наукам, — приводятся в пресс-релизе Геттингенского университета слова ученого. — Следующим шагом будет выяснение того, как снизить астрономическое количество необходимой энергии до диапазона сегодняшних технологий, таких как ядерная силовая установка, работающая на цепной реакции деления. Тогда можно будет говорить о создании первых прототипов».

В настоящее время количество энергии, требуемой для этого нового типа космической силовой установки, по-прежнему огромно.

5 марта 2021, 12:48Наука

Астрономы впервые нашли экзопланету с видимой атмосферой

ВАРП-двигатель: быстрее скорости света — Записки о технике и жизни — ЖЖ

А не замахнуться ли нам на мегалактические перелеты, друзья? И немного не пофантазировать.

Эйнштейн выдвинул постулат, что скорость света в вакууме является величиной постоянной и это предельная скорость движения частиц и передачи взаимодействий.
Учитывая величину космических расстояний и ограниченность жизни отдельного человека — понятно, что ограниченность скорости передвижения световой превращает освоение космоса в огромную проблему.

Писателей-фантастов давно занимает вопрос возможности обойти эту теорию и решить проблему перемещения со скоростями больше скорости света, т.к. только это откроет возможности для достижения и колонизации человечеством дальнего космоса. Предлагалось много различных вариантов, в некоторых произведениях вообще перемещения со скоростью превышающую световую подается, как данность.

Наша вселенная постоянно меняется, галактики движутся друг относительно друга. Как же человечеству достичь дальних планет и звездных систем?

Источник: http://www.nasa.gov/centers/glenn/images/content/84575main_wormhole.jpg

Одно из решений этой проблемы было предложено в популярном фантастическом телесериале «Star Trek» («Звездный путь») еще в 60-х годах прошлого века. Там был предложена теория двигателя, позволяющая передвигаться быстрее скорости света. Он получил название ВАРП-двигатель и использовался на звездном крейсере Enterprise (Энтерпрайз). Этот двигатель имел возможность растягивания пространства. В целом, предложенная в сериале модель была весьма интересна и, как оказалось, совпала физически с реальной теоретической концепцией такого двигателя.

В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре (Miguel Alcubierre) предложил пример растягивания пространства, причем не противоречащий теориям Эйнштейна. Предложенная модель, объясняет возможность перемещаться в пространстве быстрее скорости света.
Как, я уже писал выше, такая концепция фигурировала в «Star Trek». Именно этот сериал по словам физика вдохновил его на обоснование данного эффекта.
Идея Алькубьерре была относительно проста: берем космическое пространство вокруг себя, сами мы остаемся при этом на месте, пространство впереди прижимаем к себе, а то что позади отодвигаем. Спереди мы сжимаем пространство равное тому, что остается позади. Таким образом, мы не ограничены скоростью, т.к. мы не двигаемся сами, двигается пространство. Мы сжимаем и разжимаем пространство, т.е. двигается пространство.
Применительно к кораблю можно сказать, что он вообще может быть неподвижен. Внутри будет казаться, что ничего не происходит. Все постулаты теории относительности сохраняются. Эта модель гипер-релятивиского локально-динамического пространства получила название пузыря Алькубьерре. Внутри пузыря время не растягивается и продолжает идти нормально.

Таким образом, по мнению Мигеля Алькубьерре должен видеть космос пилот космического корабля на ВАРП-двигателе. Напоминает картинку из «Звездных Войн».

Источник: http://www.nasa.gov/centers/glenn/images/content/84573main_warpsped.jpg

Однако, Алькубьерре — это теоретик. Его задача, выдвинуть и обосновать теорию, а вот как обратить теорию в практику — это уже немного другая задача.
По словам ученого: «Как это сделать с помощью механизма — это другая история.»
Уже сейчас очевидно, что при воплощении этой идеи в жизнь ученым и инженерам придется столкнуться с огромными проблемами, как теоретического, так и практического характера. Основная из них — это создание антигравитации. Сам ученый уверен, что с существующей научной и технологической базой построить ВАРП-двигатель пока невозможно. Он считает, что человечество при благоприятном стечении обстоятельств научится стоить ВАРП-двигатели в течении следующих 200 лет.
Причем на данный момент основополагающим фактором для развития космоса он считает колонизацию и освоения Марса с применением существующих технических наработок. И уже потом попытки выхода за пределы Солнечной системы.

В предлагаемом Уйтом двигателе Алькубьерре кольцо вокруг космического корабля создает деформационный пузырь, который позволяет двигаться быстрее скорости света внутри него.

Источник: http://www.extremetech.com/wp-content/uploads/2012/09/warp_drive_starship.jpeg

Сейчас над разработкой теории такого двигателя работает Гарольд Дж.Уайт (Harold G. «Sonny» White), возглавляющий исследовательскую группу Eagleworks из Advanced Propulsion Physics Laboratory (лаборатория исследования продвинутых форм движения) в центре имени Линдона Джонсона NASA. Он и его коллеги считают, что их прогресс сделал модель куда более правдоподобной.
Он переработал модель теоретического корабля на варп-двигателе — и, в частности придумал кольцо вокруг него, что является ключом к его силовой установке и, по его мнению, позволит существенно сократить потребность в энергии.
Гарольд Уайт — инженер с большим опытом работы в аэрокосмической промышленности. Он работает в НАСА с 2000 года, также имеет докторскую степень по физике.

Для НАСА, эксперименты д-ра Уайта по созданию варп-двигателя обходятся всего в сумму около $ 50 тыс, что при общем бюджете организации в $18 млрд в год, весьма несущественная сумма. В целом NASA гораздо более сосредоточены на более реальных проектах — строительстве нового поколения космических кораблей серии Orion, на работах Международной космической станции и подготовке к миссии по захвату астероида.
Однако NASA предоставило в распоряжения группы Уайта внутренние ресурсы для проекта и освободили других инженеров, чтобы помочь им. Также им была отремонтирована и предоставлена в распоряжение группы лаборатория со специальной пневматической установкой, которая полностью подавляет сейсмические колебания.
В настоящее время группа Уайта работает над обнаружением эффекта искривления времени-пространства с помощью интерферометра Уайта-Джудея. Прибор чрезвычайно чувствителен, что на него влияют даже шаги проходящих рядом с лабраторией людей. С этим был связан переезд в новую лабораторию. Понятно, что до двигателя еще очень далеко, но с чего-то нужно начинать.

“Мое личное мнение, эта идея на сегодня — это безумие,» — говорит Эдвин Ф. Тэйлор (Edwin F. Taylor), бывший редактор The American Journal of Physics и старший научный сотрудник Массачусетского технологического института.
Уайт с ним, конечно, не согласен: «Результаты исследований, представленные мной сегодня, изменили ситуацию – нереализуемый проект варп-двигателя стал вполне вероятным и заслуживающим дальнейших исследований».

В настоящее время — это, конечно, фантастика, но технология крайне интересна и она точно будет волновать умы ученых, может даже в ближайшую сотню лет.

Ролик — концепт космического корабля на ВАРП-двигателе

Источник 1 The New York Times
Источник 2 Интервью с Мигелем Алькубьерре (русский язык и субтитры)
Источник 3 Lenta.ru

Источник 4 NASA
Источник 5 Extremetech News

Бывший ученый НАСА демонстрирует, почему скорость деформации «Звездного пути» мучительно низкая: ScienceAlert

(«Звездный путь: Следующее поколение», Paramount Pictures)

В научно-фантастической вселенной «Звездного пути» космические корабли с варп-двигателями могут преодолевать обычно непреодолимый предел скорости света, или около 186 282 миль в секунду (299 792 километров в секунду) в вакууме.

Из-за этого издевательства над теоретической физикой достижение богатых инопланетянами планет по всей галактике кажется просто удобным путешествием длиной в телевизионную рекламу.

Но новая анимация планетолога и космонавта Джеймса О’Донохью, который раньше работал в НАСА, а теперь работает в JAXA (национальном космическом агентстве Японии), превращает варп-двигатели этих вымышленных космических кораблей в реальность.

Он говорит, что эта работа вызывает у него «чувство отчаяния» при путешествии в космосе, даже на сверхсветовых скоростях.

Ранее О’Донохью анимировал скорость света в Солнечной системе, и результаты были удручающими. Получив широкое внимание к этим анимациям, он начал задаваться вопросом, как в реальности может выглядеть ускорение.

Итак, О’Донохью взял звездолет Федерации USS Enterprise под командованием капитана Жана-Люка Пикарда (которого играет Патрик Стюарт) в Star Trek: The Next Generation и отправил его в полет от Солнца к Плутону с различной скоростью деформации. скорости.

Анимационное видео выше, которое О’Донохью разместил в Твиттере в понедельник, почти так же обескураживает, как и первый набор популярных анимаций ученого.

«Я искренне чувствовал отчаяние на расстояниях, связанных с нашей Солнечной системой и за ее пределами», — сказал О’Донохью Business Insider, добавив: «Одной из моих целей было заставить всех остальных чувствовать себя так же плохо, как и я».

Как на самом деле выглядят скорости деформации @StarTrek на реальном расстоянии и в реальном времени! Они быстрее или медленнее, чем вы думали?#scificomm #scicomm
[Сделано фанатами, https://t.co/vqnG3VVy6R] pic.twitter.com/5uMrb7TuQS
— доктор Джеймс О’Донохью (@physicsJ) 7 октября , 2019

Между прочим, премьера следующего сериала под названием Star Trek: Picard запланирована на 23 января на канале CBS All Access, а на следующий день на Amazon Prime, согласно CNN.

Что показывает новая анимация скорости деформации «Звездного пути» и почему она удручает

Во вселенной «Звездного пути» нет жесткой шкалы скоростей «фактора деформации». За более чем 50 лет производства разные сериалы, эпизоды и фильмы выдают противоречивые цифры.

Однако Рик Штернбах и Майкл Окуда — два технических консультанта серии The Next Generation — в 1991 году опубликовали техническое руководство, содержащее некоторые достоверные цифры, и именно эти цифры (в сравнении со страницей в Википедии) Донохью сказал, что опирался на свою анимацию.

Эта шкала предполагает, что коэффициент деформации 1 равен скорости света (показан ниже между Землей и Луной), а типичный верхний предел деформации 9,99 более чем в 2140 раз превышает скорость света.

О’Донохью решил изобразить «Энтерпрайз», улетающий от солнца и через солнечную систему к финишу на Плутоне.

Космический корабль стартует с варпом 1 и в конечном итоге разгоняется до варпа 9,9, что примерно в 2083 раза превышает скорость света.

Деформация 1, или скорость света, заставляет «Энтерпрайз» выглядеть так, будто он стоит над солнцем. При такой скорости света кораблю потребуется 5 часов 28 минут, чтобы добраться до Плутона, что составляет около 3,67 миллиарда миль (5,9миллиардов километров) от Солнца. Между тем, Проксима Центавра — ближайшая к нам звезда — находится в мрачных четырех годах и трех месяцах.
Warp 5 примерно в 213 раз быстрее, поэтому путешествие между Солнцем и Плутоном занимает всего 1 минуту 30 секунд. Проксима Центавра все еще находится в недельном путешествии.
Warp 9.9 делает Плутон менее чем в 10-секундном полете, а Проксима Центавра — в 18-часовом полете.

Последняя скорость перемещения в тысячи раз выше, чем может позволить физика нашей Вселенной.

Тем не менее, путешествие с коэффициентом деформации 9,9 от одного конца галактики Млечный Путь (согласно недавнему исследованию) к другому может занять от 150 000 до 200 000 световых лет в ширину. 96 лет. Это почти на десять лет больше, чем средняя продолжительность жизни человека сегодня.

Даже с учетом самой высокой скорости «трансварпа» (или «вне деформации»), достигнутой «Энтерпрайзом», которая примерно в 8 323 раза превышает скорость света, согласно «Звездный путь: Следующее поколение — Техническое руководство», межгалактическое путешествие заняло бы 24 года. Трансварповое путешествие к Андромеде, ближайшей к нам галактике, находящейся на расстоянии около 2,5 миллионов световых лет, продлится около 300 лет.

Четверть века — изнурительный срок, с которым не сравнится ни голопалуба, ни спутники с искусственным интеллектом, ни чрезвычайно хорошо укомплектованный бар космического корабля, не говоря уже о трех столетиях.

«Однако их трудно жалеть, — сказал О’Донохью о людях во вселенной «Звездного пути», поскольку «мы сами не достигли даже 10-й доли 1 процента скорости света в наш самый быстрый космический корабль».

Человечество очень, очень медленно перемещается в космосе

Самая быстрая из когда-либо созданных человеком объектов относительно Солнца составляет около 119 миль в секунду (192 километра в секунду) или 430 000 миль в час (692 000 километров в час). Зонд НАСА Parker Solar Probe ненадолго достигает этой скорости, когда он вращается вокруг Солнца, и полет к Плутону от Солнца с такой скоростью займет почти год.

Инженеры проекта Breakthrough Starshot работают над достижением частичного перемещения со скоростью света с помощью крошечного «нанолетательного аппарата».

(Фонд «Прорыв»)

Идея состоит в том, чтобы быстро ускорить их, выпуская отражающие световые паруса мощными лазерными лучами, в конечном итоге пролетая мимо ближайших звезд, таких как Проксима Центавра (красный карлик, который может содержать обитаемые планеты).

Тем не менее, даже при запланированной крейсерской скорости в 20% скорости света зондам может потребоваться более 21 года, чтобы пролететь мимо и сфотографировать ближайшую звездную систему. Кроме того, потребуется еще 4,24 года, чтобы их радиосигналы (перемещающиеся со скоростью света), несущие данные изображения, достигли антенн на Земле.

Однако, если мы действительно хотим чувствовать себя одинокими, О’Донохью считает, что нам не нужно заглядывать дальше самой научной фантастики.

«Я думаю, что это добавляет слой изоляции и суровости, чтобы знать, что даже наша ближайшая звезда занимает десятки часов в редко используемом варпе 9.9,» сказал О’Донохью.

«Возможно, это дает зрителям лучшее представление о масштабах космоса и пограничной природе кораблей Федерации и экипажа.»

Эта статья была первоначально опубликована Business Insider.

Подробнее от Business Insider:

Что такое «варп-двигатель» Алькубьерре?

Мэтт Уильямс, Universe Today

Визуализация варп-поля по Alcubierre Drive. 1 кредит

Всегда приятно узнать, что идеи, распространенные в научной фантастике, основаны на научных фактах. Криогенные морозильники, лазерные пушки, роботы, силикатные имплантаты… и давайте не будем забывать о варп-двигателе! Хотите верьте, хотите нет, но эта концепция — попеременно известная как сверхсветовое путешествие (Faster-Than-Light), гиперпространство, скорость света и т. д. — на самом деле одной ногой находится в мире реальной науки.

В физике это так называемый варп-двигатель Алькубьерре. На бумаге это очень спекулятивное, но, возможно, правильное решение уравнений поля Эйнштейна, в частности, как взаимодействуют пространство, время и энергия. В этой конкретной математической модели пространства-времени есть особенности, которые, по-видимому, напоминают вымышленный «варп-двигатель» или «гиперпространство» из известных научно-фантастических франшиз, отсюда и ассоциация.

Предыстория:

С тех пор как Эйнштейн впервые предложил Специальную теорию относительности в 1905 ученые работали в условиях ограничений, налагаемых релятивистской вселенной. Одним из таких ограничений является вера в то, что скорость света непреодолима и, следовательно, никогда не будет сверхсветовых космических путешествий или исследований.

Несмотря на то, что последующим поколениям ученых и инженеров удалось преодолеть звуковой барьер и победить притяжение Земли, скорость света оказалась одним из барьеров, которым суждено было устоять. Но потом, в 19В 94 году мексиканский физик по имени Мигель Алькубьерре предложил метод растяжения ткани пространства-времени таким образом, который теоретически позволил бы путешествовать на сверхсветовых скоростях.

Предоставлено: Universe Today

Концепция:

Проще говоря, этот метод космического путешествия включает в себя растяжение ткани пространства-времени волной, которая (теоретически) заставит пространство перед объектом сжиматься, в то время как пространство за ним будет расширяться. Объект внутри этой волны (т. е. космический корабль) затем сможет перемещаться по этой области, известной как «варп-пузырь» плоского пространства.

Это то, что известно как «Метрика Алькубьерре». Интерпретируемая в контексте общей теории относительности, эта метрика позволяет варп-пузырю появляться в ранее плоской области пространства-времени и удаляться со скоростью, превышающей скорость света. Внутренняя часть пузыря является инерциальной системой отсчета для любого объекта, населяющего его.

Поскольку корабль не движется внутри этого пузыря, а увлекается движением самой области, обычные релятивистские эффекты, такие как замедление времени, неприменимы. Следовательно, правила пространства-времени и законы относительности не будут нарушаться в общепринятом смысле.

Художественный концепт космического корабля, использующего варп-двигатель Alcubierre. Кредит: НАСА

Одна из причин этого заключается в том, что этот метод не будет полагаться на движение быстрее света в локальном смысле, поскольку световой луч внутри этого пузыря все равно всегда будет двигаться быстрее, чем корабль. Это только «быстрее света» в том смысле, что корабль может добраться до места назначения быстрее, чем луч света, путешествующий за пределами варп-пузыря.

Трудности:

Однако с этой теорией мало проблем. Во-первых, не существует известных методов создания такого варп-пузыря в той области пространства, в которой он уже не содержится. Во-вторых, если предположить, что существует способ создать такой пузырь, пока не существует известного способа покинуть его. В результате диск Алькубьерре (или метрика) остается в настоящее время в категории теории.

Математически это можно представить следующим уравнением: ds2= – (a2 – BiBi) dt2 + 2Bi dxi dt + gijdxi dxj, где a – функция промежутка, задающая интервал собственного времени между соседними гиперповерхностями, Bi – вектор сдвига, связывающий системы пространственных координат на разных гиперповерхностях, причем gij является положительно определенной метрикой на каждой из гиперповерхностей.

Попытки разработки:

Предоставлено: Universe Today

В 1996 году НАСА основало исследовательский проект, известный как «Прорыв в физике движения» (BPP), для изучения различных предложений и технологий космических аппаратов. В 2002 году финансирование проекта было прекращено, что побудило основателя — Марка Дж. Миллиса — и нескольких участников создать фонд Tau Zero Foundation. Эта организация, названная в честь знаменитого одноименного романа Пола Андерсона, занимается исследованием межзвездных путешествий.

В 2012 году Лаборатория перспективной двигательной физики НАСА (она же Eagleworks) объявила, что они начали проводить эксперименты, чтобы выяснить, действительно ли возможен «варп-двигатель». Это включало разработку интерферометра для обнаружения пространственных искажений, вызванных расширением и сжатием пространства-времени метрики Алькубьерре.

Руководитель группы — доктор Гарольд Сонни Уайт — описал свою работу в статье НАСА под названием «Механика варп-поля 101».0003

Предоставлено: Universe Today

«Мы запустили испытательный стенд интерферометра в этой лаборатории, где мы собираемся пройти и попытаться создать микроскопический пример маленького варп-пузыря. И хотя это всего лишь микроскопический пример явления , мы возмущаем пространство-время, одна часть на 10 миллионов, очень маленькое количество… Математика позволит вам добраться до Альфы Центавра за две недели по земным часам.Так что чьи-то часы на борту космического корабля имеют такую же скорость времени, как мог бы быть у кого-нибудь из центра управления полетами здесь, в Хьюстоне. Здесь нет ни приливных сил, ни чрезмерных проблем, и правильное ускорение равно нулю. Когда вы включаете поле, никто не ударяется о переборку, (которая) будет очень короткой и печальной поездкой».

В 2013 году доктор Уайт и сотрудники Eagleworks опубликовали результаты своего 19,6-секундного испытания варп-поля в условиях вакуума. Эти результаты, которые были сочтены неубедительными, были представлены на конгрессе Icarus Interstellar Starship в 2013 году, проходившем в Далласе, штат Техас.

Когда речь заходит о будущем освоения космоса, неизбежны очень сложные вопросы. И вопросы вроде «сколько времени нам понадобится, чтобы добраться до ближайшей звезды?» кажутся довольно тревожными, если мы не делаем поправок на какую-то гиперскорость или метод перемещения со скоростью, превышающей скорость света. Как мы можем ожидать, что станем межзвездным видом, когда все доступные методы либо займут столетия (или больше), либо вместо этого будут включать отправку нанолетательных аппаратов?

В настоящее время такое кажется невозможным. А попытки доказать обратное остаются безуспешными или безрезультатными. Но, как учит история, то, что считается невозможным, со временем меняется. Когда-нибудь, кто знает, чего мы сможем достичь? Но до тех пор нам просто нужно набраться терпения и дождаться будущих исследований.

Узнать больше

Не останавливай меня сейчас! Сверхсветовое путешествие во вселенной Эйнштейна

Источник:
Universe Today

Цитата :
Что такое «деформационный» двигатель Alcubierre? (2017, 20 января)
получено 30 сентября 2022 г.
с https://phys.org/news/2017-01-alcubierre-warp.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Путешествие на варп-скорости в «Звездном пути» может иметь трагические последствия.

Вселенная большая. Типа, действительно большой. Даже больше, чем несколько IKEA, натянутых встык, если вы можете в это поверить. Он настолько велик, что чтобы добраться до Луны, которая иногда кажется такой близкой, что кажется, что можно протянуть руку и схватить ее, требуется несколько дней. Добраться до Марса, нашего лучшего кандидата на отправку в другой мир, еще хуже. Цифры немного колеблются из-за постоянного движения двух вовлеченных планет, но полет с экипажем на Марс с использованием современных технологий займет около девяти месяцев. Это довольно путешествие.

Дело в том, что там очень много места, и добраться куда-нибудь интересное занимает слишком много времени. Мы — общество, одержимое немедленным удовлетворением. Вот почему существует лапша быстрого приготовления.

Писатели-фантасты придумывали всевозможные решения этой конкретной проблемы. Ожидание десятилетия или столетия, пока наши главные герои прибудут в другой мир, может привести к застою повествования, поэтому мы придумали гипердвигатели и подпространственные туннели. Возможно, самым известным среди этих вымышленных решений является 9.0015 Варп-двигатель Star Trek .

В 23-м и 24-м веках путешествовать к краям космоса так же просто, как нажать кнопку, если у вас есть хорошо укомплектованный запас кристаллов дилития. Зачисленные члены Звездного Флота наслаждаются космическими кораблями, способными не только двигаться со значительной долей скорости света, но и вообще обходиться без этой универсальной константы. Кому вообще нужна относительность?

Улучшает повествование. Различные экипажи Trek 9Список телевизионных шоу и фильмов 0016 может без особых фанфар переходить отсюда туда туда. Искать новые миры и новые цивилизации не сложнее, чем заправить машину и набить холодильник нездоровой едой. И даже этого делать не нужно! Репликаторы приготовят бутерброд с колбасой, как когда-то готовила мама. Осталось только уйти, а что потом?

Попрощайтесь со своими друзьями и семьей, мы собираемся изучить стоимость путешествия на космических скоростях.

НЕВИДИМЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПУТЕШЕСТВИЙ СВЕРХСВЕТОВОЙ

Экипаж нашего любимого сериала «Звездный путь » регулярно путешествует со скоростью, намного превышающей скорость света. Варп-1, настоящий черепаший темп в мире Trek , равен скорости света. Скорость деформации, превышающая единицу деформации, равна кратной C (скорости света), но точные скорости варьируются в зависимости от исходного материала. Похоже, Федерация изменила свой масштаб с течением времени.

Тем не менее, дело в том, что наши любимые экипажи Звездного флота регулярно путешествовали далеко за пределы скорости света, когда они носились между одной планетой и другой.

Чтобы понять значение этого типа космических путешествий, нам сначала нужно иметь базовое представление об теории относительности.

До Эйнштейна общепринятым было мнение, что время постоянно, его воспринимают все наблюдатели, во всех местах, одинаково и с одинаковой скоростью. Проблемы начались, когда физики поняли, что скорость света постоянна, независимо от скорости наблюдателя. Это отличалось от того, как мы ощущаем скорость чего-либо еще.

Например, если пушка выстрелит пушечным ядром со скоростью 100 миль в час с крыши движущегося поезда, также движущегося со скоростью 100 миль в час в том же направлении, общая скорость пушечного ядра составит 200 миль в час. Такого рода отношения имеют логический смысл с нашей повседневной точки зрения. Но это же отношение не относится к свету.

Свет от стационарного фонарика распространяется в пространстве со скоростью 299 792 458 метров в секунду. Если бы мы привязали этот фонарик к верху того же движущегося поезда, движущегося со скоростью 100 миль в час (или 44,704 метра в секунду), скорость, с которой двигался бы свет, осталась равной 299 792 458 метров в секунду. Нет никакого видимого изменения полной скорости света.

Все становится странным, когда мы понимаем, что кажущаяся скорость остается постоянной как для человека, стоящего в поезде, так и для неподвижного человека, стоящего на платформе.

Независимо от вашей точки зрения и вопреки здравому смыслу, скорость света остается неизменной.

Эйнштейн понял, что единственный способ примирить эти два противоположных опыта — изменить восприятие времени. Чтобы скорость света оставалась постоянной, человек, путешествующий с большей скоростью, должен медленнее ощущать время. Хотя это может показаться нелогичным, этот вывод основан на реальном опыте.

Астронавты, живущие на Международной космической станции, ощущают время медленнее, чем их коллеги на Земле. Их скорость, хотя и впечатляющая (4,76 мили в секунду), мала по сравнению со скоростью света. Таким образом, замедление времени, которое они испытывают, минимально. Астронавт Скотт Келли провел год на МКС, а его брат-близнец остался здесь, дома. Через год на таких скоростях он постарел бы примерно на 0,01 секунды меньше, чем его брат. Это что-то, но они по-прежнему могут без проблем отмечать дни рождения вместе.

Все становится еще более странным, когда вы приближаетесь к скорости света. Чем ближе вы приближаетесь к скорости света, тем медленнее для вас движется время. Время остается обычным для людей здесь, на Земле.

Если бы вы смогли добраться до Альфы Центавра, находящейся примерно в 4,25 световых года от нас, со скоростью 99,9% скорости света, вы смогли бы увидеть замедление времени более четко. Поездка, казалось бы, с точки зрения наблюдателя на Земле, займет немногим более 4,25 лет. Однако для кого-то на корабле время в пути составит немногим более пяти дней. Они могли поехать туда, провести небольшое исследование и вернуться менее чем через две недели. Но все здесь, дома, постарели бы более чем на восемь лет.

Star Trek избегает всех этих неприятностей благодаря большому количеству маханий руками по поводу искривления пространства-времени.

Это не совсем беспочвенная идея. В 1994 году физик Мигель Алькубьерре предложил возможность искривления пространства-времени вокруг объекта. Сгущая пространство перед кораблем и раздувая пространство позади, вы можете создать пузырь, внутри которого корабль может двигаться, не нарушая теории относительности. В результате любой внутри может двигаться со скоростью, превышающей скорость света, без какого-либо замедления времени. В научных кругах это называется получить свой пирог и съесть его.

На наш вкус это слишком чисто. Если мы чему-то и научились у Вселенной, так это тому, что она не любит упрощать нам жизнь. Итак, давайте предположим, что мы находимся во власти релятивизма, просто для удовольствия.

СТОИМОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЯ

Мы уже обсуждали последствия переезда на значительную долю C. Вы можете практически попрощаться с любыми отношениями, которые у вас есть дома, как только вы зарегистрируетесь в Корабль звездного флота. Всего через пару поездок к близлежащим звездам все, кого вы знаете и любите, будут мертвы, а вы даже не пробудете на работе достаточно долго, чтобы получить льготы.

Ситуация становится еще более странной, когда ваш капитан зовет инженеров, чтобы они вмешались. Как только вы путешествуете быстрее, чем варп, все становится совершенно странным.

Скорость света имеет внутреннюю связь с причинно-следственной связью. Как только вы выходите за его пределы, прошлое, настоящее и будущее становятся немного шаткими. Мы не будем вдаваться в математические сорняки здесь. Если вам нужно умеренно простое объяснение, посмотрите приведенное ниже видео с PBS, но достаточно сказать, что как только вы выходите за пределы скорости света, время полностью уходит в окно.

Возможно, по крайней мере гипотетически, когда вы путешествуете со сверхсветовой скоростью, вы можете путешествовать назад во времени. Несколько лет назад по этому поводу возникли разногласия, когда ученые на короткое время подумали, что могли наблюдать сверхсветовые нейтрино. Проще говоря, они думали, что могли увидеть появление частиц раньше, чем ожидалось. В конце концов было установлено, что были механические ошибки, которые привели к неточным результатам.

Тем не менее, математика верна. Если вы двигаетесь со скоростью, превышающей скорость света, теоретически возможно путешествовать в пространстве-времени и прибыть в точку, предшествующую тому, с чего вы начали.

Даже если вы каким-то образом убедите своего капитана избегать варп-двигателя и использовать только импульсные двигатели, замедление времени приведет к тому, что ваша семья и друзья умрут до того, как вы получите свой первый шанс уйти на берег.

Ужасающий вывод: как только вы зарегистрируетесь в Звездном Флоте, в лучшем случае вы получите пару телефонных звонков тем, кого оставили позади. В худшем случае вы вернетесь домой еще до того, как родится кто-либо из ваших знакомых.

Если время — единственная настоящая валюта, то исследование космоса требует ужасных затрат. Вселенная огромна, и в ней так много достопримечательностей; очень жаль, что физики, кажется, сговорились заплатить большую цену, чтобы увидеть их.

🖖🏻 Новая попытка создать варп-двигатель и создать оптимистичное будущее. «Энтерпрайз» из «Звездного пути: Следующее поколение».

«Конечно», потому что Грег Ходжин находится на миссии по созданию настоящего варп-двигателя, — пока что — быстрее света, вымышленной двигательной установки, которая позволяет капитанам Кирку, Пикарду, Сиско, Джейнвей и Арчеру летать туда, куда нельзя. один ушел раньше.

Изображение предоставлено: New Starship/CBS Television Studios/Paramount

Почему «Звездный путь» вас так вдохновляет? Вы даже назвали свою компанию ZC Institute в честь вымышленного изобретателя варп-двигателя Зефрама Кокрана.

«В «Звездном пути» всегда был этот оптимистичный взгляд на будущее. Это не Терминатор. Эта идея о том, что человечество, за неимением лучшего термина, взрослеет. Следующее поколение было идеей о том, что человечество преодолело свое дерьмо Мы ушли от мелких дрязг из-за ерунды».

🌌

Варп-двигатель — это устройство, искажающее форму пространственно-временного континуума. Космический корабль, оснащенный варп-двигателем, может двигаться со скоростью, превышающей скорость света.

Общая концепция варп-двигателя была представлена Джоном У. Кэмпбеллом в его романе 1957 года « Космические острова » и популяризирована серией «Звездный путь ».
Подробнее читайте в Википедии.

В области варп-двигателя активно работают в основном физики, что делает Грега Ходжина странной птицей. Имеет ученую степень в области биохимии, кандидат биологических наук. по политологии и читал лекции в Университете штата Джорджия. В 2008 году он основал международную некоммерческую организацию Peacebuilding Solutions, исполнительным директором которой является.

Грег Ходгин.

Два прорыва в исследованиях варп-двигателей

В середине 90-х область варп-двигателей получила большой импульс. Физик-теоретик Мигель Алькубьерре предложил создать варп-пузырь, в котором мог бы путешествовать космический корабль, теперь известный как Драйв Алькубьерре. Но для этого требуется огромное количество отрицательной энергии. Проблема в том, что никто не знает, как производить такую большую отрицательную энергию и существует ли она вообще.

В прошлом году эта область получила новый импульс, когда физик Эрик Ленц показал, что положительной, т. е. обычной, энергии достаточно, чтобы создать пузырь варп-двигателя, если вы воспользуетесь преимуществом гиперболического пространства-времени вместо линейного.

🕒 Новая теория может сделать варп-двигатели возможными — так

варп-двигатели, способность двигаться быстрее скорости света, являются святым Граалем человеческого развития. Физик Эрик Ленц опубликовал статью, в которой предлагает решение, которое может превратить варп-двигатели из теоретически невозможного в возможное.

Warp NewsЭлина Холмгрен Тисклинг

Вместо предложения Алькуберра, где расширение пространства-времени происходит позади корабля, а сжатие пространства-времени происходит в направлении движения, расширение и сжатие происходят со всех сторон корабля. солитон в теории Ленца. Солитон — это, по сути, само пространство-время, искривленное в определенную форму, но остающееся стабильным.

Варп-пузырь диаметром 200 метров потребовал бы энергии, сравнимой примерно с одной десятой массы Солнца.

Ленц не одинок в своих доказательствах того, что теоретически варп-пузырь можно получить только с положительной энергией. К нему присоединяются Алексей Бобрик, Джанни Мартире, Шон Фелл и Лавиния Хайзенберг. Но они не обсуждали , как это сделать.

От малого к большому – и быстро

Для этого нам нужны инженеры, а может быть, биохимик и политолог. И идея Грега Ходжина состоит в том, чтобы стать меньше.

«Зачем начинать с такого большого пузыря?» он говорит. «Почему бы вам не начать с малого? Почему бы вам не начать с микрометра, просто в качестве доказательства концепции?»

Микрометр равен 0,001 миллиметра.

💡

Сядьте в лифт, нажмите кнопку подъема и подождите. Когда лифт начинает двигаться, на долю секунды вы чувствуете силу движения лифта, которая для вас будет ощущаться, как будто вы временно стали тяжелее. Что вы в принципе и сделали! Эйнштейн понял, что гравитация — такая же сила, как и любая другая: в ней нет ничего особенного. Сила есть сила.

Это означает, что гравитация — не единственный способ искривления пространства-времени. Вместо этого может быть способ использовать электрический заряд. Если это так, то потребуется гораздо меньше энергии, чем мы думали ранее. Все это может быть достигнуто с помощью положительной энергии и положительной материи.

Кстати, мы также можем решить вопрос о ядерном синтезе.

Если им удастся создать первый маленький варп-пузырь, это приведет к еще одному крупному прорыву: ядерному синтезу.

«Одна из вещей, которые вы можете сделать с микроскопическим варп-пузырем, это то, что когда вы включаете его, он искажает пространство-время. Поэтому, если вы правильно вложите их, вы можете взять часть пространства-времени и фактически сжать его объем, чтобы почти ноль. Это означает, что теперь вы можете преодолеть проблемы с температурой и давлением при синтезе. Это означает, что если вы построите его правильно, вы действительно сможете создать устойчивый термоядерный реактор».

«Это также означает, что термоядерный синтез не является однократным, как разрабатываемые текущие модели. Если мы сможем контролировать скорость реакции, мы сможем непрерывно производить энергию, на что современные термоядерные модели не способны.»

Это, в свою очередь, позволит им увеличить размер варп-пузыря.

Перемещайте пузырек деформации, чтобы достичь сверхсветовой скорости

Управление пузырем деформации, умение включать и выключать его и делать его асимметричным вместо симметричного также позволит перемещать пузырь. 99 м/сек, что быстрее скорости света».

Сеть лабораторий

Но это не единственная теория, которую они будут проверять. Цель Грега Ходжина — создать несколько лабораторий, тестирующих и разрабатывающих различные теории. лаборатории будут делиться знаниями друг с другом и продолжать работу над наиболее перспективными тестами

Первый шаг — подать заявку на получение гранта от Национального научного фонда Цель — провести проверку концепции в течение пяти лет

Зачем мы летим быстрее света?

Если вам удастся создать небольшой варп-пузырь, а затем начать увеличивать его размер, как вы думаете, это может привести нас к скорости, превышающей скорость света, к настоящему варп-двигателю?

«Да, безусловно, и бизнес-модель, которую мы создаем, предназначена для достижения этой цели».

Как вы думаете, почему важно туда попасть?

«Как только мы сможем лететь быстрее света и найти там целую галактику, наши проблемы здесь, на Земле, станут совсем незначительными. Мы не знаем, чего ожидать. Это может быть экстраординарно. Даже если это будет пустое пространство , есть миллионы планет, которые мы можем посетить, обосноваться и узнать то, чего мы никогда не сможем узнать здесь».

«И если мы сложим все яйца в одну корзину и останемся здесь, на Земле, то рано или поздно вымрем. Мы это знаем.»

От научной фантастики к научным фактам

Грег Ходгин не физик и не инженер. Я не думаю, что это проблема. Он абсолютно хорошо разбирается в физике варп-двигателей, но то, что он пытается сделать, это не только теория или даже доказательство концепции. Он хочет в конечном итоге сделать полезный инструмент для человечества. Теория, конечно, является ключевым компонентом, но чтобы продвинуть проект дальше, требуются другие навыки. Я не знаю, есть ли у Грега Ходжина все необходимое, и задача, конечно, чрезвычайно трудная. Но я знаю, что болею за него и его команду.

Было бы прекрасно, если бы вдохновение из научной фантастики привело к не выдуманному варп-двигателю, и это помогло бы нам достичь оптимистичного будущего из вселенной «Звездного пути»?

«Оптимизм может быть, завтра может быть лучше и светлее. И это наш выбор, если мы хотим этого», — говорит Грег Ходгин.

Матиас Сундин

Сабина Хоссенфельдер: Обратная реакция: Новости варп-двигателя. Серьезно!

[Это стенограмма видео, встроенного ниже.]

Как и многие другие, я заинтересовался физикой, прочитав слишком много научной фантастики. Телепортация, левитация, червоточины, путешествия во времени, варп-двигатели и все такое, я думал, было очень увлекательно. Но, конечно, удручающая часть научной фантастики заключается в том, что вы знаете, что это нереально. Так что в какой-то степени я стал физиком, чтобы выяснить, какие научно-фантастические технологии имеют шанс однажды стать технологиями реальными. Сегодня я хочу поговорить о варп-двигателях, потому что я думаю, что в спектре от фантастики до науки варп-двигатели находятся на более научной стороне. И всего несколько недель назад появилась новая статья о варп-двигателях, которая ставит эту идею на гораздо более прочную основу.

Но прежде всего, что такое варп-двигатель? В научно-фантастической литературе варп-двигатель — это технология, которая позволяет вам путешествовать быстрее скорости света или «сверхсветовой», «деформируя» или деформируя пространство-время. Идея состоит в том, что искривляя пространство-время, вы можете превзойти скорость светового барьера. Это не совсем безумие по следующей причине.

Общая теория относительности Эйнштейна говорит, что вы не можете ускорить объекты снизу вверх до скорости света, потому что это потребует бесконечного количества энергии. Однако это ограничение относится к объектам в пространстве-времени, а не к самому пространству-времени. Пространство-время может искривляться, расширяться или искривляться с любой скоростью. Действительно, физики считают, что Вселенная расширялась быстрее скорости света на самой ранней стадии своего существования. Общая теория относительности этого не запрещает.

Здесь я хочу подчеркнуть два момента: во-первых, это действительно распространенное заблуждение, но специальная и общая теории относительности Эйнштейна НЕ запрещают движение со скоростью, превышающей скорость света. В этих теориях вполне могут быть объекты, движущиеся быстрее скорости света. Это путешествие со скоростью, превышающей скорость света, не обязательно приводит к парадоксам причинности. Я объяснял это в предыдущем видео. Вместо этого проблема в том, что, согласно Эйнштейну, вы не можете ускорить скорость света снизу вверх. Так что проблема на самом деле в том, чтобы пересечь скорость светового барьера, а не быть над ним.

Второй момент, который я хочу подчеркнуть, заключается в том, что термин «варп-двигатель» относится к двигательной установке, основанной на искривлении пространства-времени, но то, что вы используете варп-двигатель, не означает, что вы должны двигаться быстрее, чем легкий. У вас также могут быть варп-двигатели медленнее скорости света. Я знаю, это звучит несколько разочаровывающе, но я думаю, что было бы здорово передвигаться, искривляя пространство-время с любой скоростью.

Деформационные двигатели были довольно расплывчатой идеей, пока в 1994 году Мигель Алькубьерре не нашел способ заставить их работать в общей теории относительности. Его идея теперь называется Alcubierre Drive. Объяснение, которое вы обычно получаете по поводу того, как работает Драйв Алькубьерре, состоит в том, что вы сжимаете пространство-время перед собой и расширяете его позади себя, что двигает вас вперед.

Ты не понял? Просто среди нас это тоже никогда не имело для меня смысла. Потому что, почему это позволит вам преодолеть барьер скорости света? Действительно, если вы посмотрите на математику Алькубьерре, она не объясняет, как это должно работать. Вместо этого его уравнения говорят, что этот варп-двигатель требует большого количества отрицательной энергии.

Это плохо. Это плохо, потому что отрицательной энергии не существует. И даже если бы у вас была эта отрицательная энергия, это не объяснило бы, как вы преодолеваете барьер скорости света. Итак, как это работает? Несколько недель назад кто-то прислал мне статью, в которой прекрасно разъясняется путаница, связанная с варп-двигателями.

Чтобы понять мою проблему с двигателем Алькубьерре, я должен кратко рассказать вам, как работает Общая теория относительности. Общая теория относительности работает, решая уравнения поля Эйнштейна. Они здесь. Я знаю, что это выглядит несколько пугающе, но общая структура довольно проста для понимания.
Это поможет, если вы попытаетесь игнорировать все эти маленькие греческие индексы, потому что они на самом деле просто говорят, что существует уравнение для каждой комбинации направлений в пространстве-времени. Более важно то, что слева у вас есть эти R. R количественно определяют кривизну пространства-времени.
А справа у вас есть T. T называется тензором энергии-импульса, и он собирает все виды плотности энергии и плотности массы. Это включает в себя давление и поток импульса и так далее. Уравнения Эйнштейна тогда говорят вам, что распределение различных типов энергии определяет кривизну, а кривизна, в свою очередь, определяет, как изменяется распределение энергии напряжения.

Обычно эти уравнения решаются с использованием распределения энергий и масс в некоторый начальный момент времени. Затем вы можете рассчитать, какова кривизна в этот начальный момент времени, и вы можете рассчитать, как будут перемещаться энергии и массы и как изменится кривизна при этом.

Вот что физики обычно подразумевают под решением общей теории относительности. Это решение для распределения массы и энергии.

Но. Вместо этого вы можете просто взять любое пространство-время, поместить его в левую часть уравнений Эйнштейна, и тогда уравнения скажут вам, каким должно быть распределение массы и энергии, чтобы создать это пространство-время.

На чисто техническом уровне эти пространства-времени действительно будут «решениями» уравнений для любого тензора энергии напряжения, который вы получите. Проблема в том, что в этом случае распределение энергии, необходимое для получения определенного пространства-времени, в общем случае совершенно нефизично.

И это проблема с Алькубьер Драйв. Это решение общей теории относительности, но само по себе это совершенно бессмысленное утверждение. Любое пространство-время решит уравнения общей теории относительности, если вы предполагаете, что у вас есть подходящее распределение масс и энергий для его создания. Таким образом, настоящий вопрос заключается не в том, решает ли пространство-время уравнения Эйнштейна, а в том, является ли физически разумным распределение массы и энергии, необходимое для того, чтобы сделать его решением уравнений.

Что касается двигателя Алькубьерре, то ответ несколько отрицательный. Во-первых, как я уже сказал, это требует отрицательной энергии. Во-вторых, это требует огромного количества этого. В-третьих, энергия не сохраняется. Вместо этого, когда вы записываете пространство-время Алькубьерре, вы на самом деле просто предполагаете, что у вас есть что-то, что ускоряет его за пределы скорости светового барьера. То, что это за барьером, — вот почему вам нужны отрицательные энергии. И именно из-за того, что он ускоряется, вам нужно подавать энергию в систему. Пожалуйста, ознакомьтесь с информацией под видео, чтобы получить технический комментарий о том, что я имею в виду под «сбережением энергии».

Тогда позвольте мне перейти к новой статье. Новая статья называется «Введение в физические варп-двигатели» и написана Алексеем Бобриком и Джанни Мартире. Я должен предупредить вас, что эта статья еще не прошла рецензирование. Но я прочитал его, и я вполне уверен, что он пройдет рецензирование.

В этой статье Бобрик и Мартир описывают геометрию общего варп-пространства-времени. Геометрия варп-двигателя в основном представляет собой пузырь. У него есть внутренняя область, которую они называют «пассажирской зоной». В пассажирской зоне пространство-время плоское, поэтому силы гравитации отсутствуют. Затем у варп-двигателя есть стена из какого-то материала, которая окружает пассажирскую зону. И тогда у него есть внешний регион. Эта внешняя область имеет гравитационное поле самого варп-двигателя, но гравитационное поле ослабевает, и на дальнем расстоянии возникает нормальное плоское пространство-время. Это важно, чтобы вы могли внедрить это решение в нашу настоящую вселенную.

Что делает эту довольно общую конструкцию варп-двигателем, так это то, что течение времени внутри пассажирской зоны может отличаться от времени вне ее. Это то, что вам нужно, если у вас есть обычные объекты, такие как ваши пассажиры на варп-двигателе, и вы хотите перемещать их быстрее скорости света. Вы не можете преодолеть барьер скорости света для самих пассажиров относительно пространства-времени. Так что вместо этого вы заставляете их нормально двигаться в пузыре, но затем вы перемещаете сам пузырь со сверхсветовой скоростью.

Как я уже объяснял ранее, возникает вопрос, из чего должна быть сделана стена пассажирского салона? Является ли это физически возможным распределением массы и энергии? Бобрик и Мартир объясняют, что если вы хотите сверхсветового движения, вам нужна отрицательная плотность энергии. Если вы хотите ускориться, вам нужно передать энергию и импульс в систему. И единственная причина, по которой привод Алькубьерре движется быстрее скорости света, заключается в том, что кто-то просто предположил, что это так. Внезапно все это имеет смысл!

Мне очень нравится эта новая статья, потому что она действительно демистифицирует варп-двигатели. Вы можете найти это несколько удручающим, потому что на самом деле это говорит о том, что мы все еще не знаем, как разгоняться до сверхсветовых скоростей. Но я думаю, что это большой шаг вперед, потому что теперь у нас есть гораздо лучшая математическая база для изучения варп-двигателей.

Например, когда вы знаете, как выглядит искривленное пространство-время, вопрос сводится к тому, сколько энергии вам нужно для достижения определенного ускорения. Бобрик и Мартир показывают, что для привода Алькубьера вы можете уменьшить количество энергии, посадив пассажиров рядом друг с другом, а не друг за другом, потому что количество требуемой энергии зависит от формы пузыря. Чем более плоско оно в направлении движения, тем меньше энергии вам потребуется. Для других варп-двигателей другая геометрия может работать лучше. Это тот вопрос, который вы действительно можете решить, только если у вас есть математика.

Еще одна причина, по которой я нахожу это захватывающим, заключается в том, что, хотя сейчас может показаться, что сверхсветовые варп-двигатели невозможны, это верно только в том случае, если общая теория относительности верна. А может и нет. Астрофизики ввели темную материю и темную энергию, чтобы объяснить то, что они наблюдают, но также возможно, что общая теория относительности в конечном итоге не является правильной теорией пространства-времени. Что это означает для варп-двигателей? Мы не знаем. Но теперь мы знаем, что у нас есть математика для изучения этого вопроса.

Итак, я думаю, что это очень хорошая статья, но она также показывает, что исследования — палка о двух концах. Иногда, если присмотреться к действительно захватывающей идее, она оказывается не такой уж захватывающей. И, возможно, вы бы предпочли этого не знать. Но я думаю, что единственный способ добиться прогресса — это не бояться узнавать больше.

Примечание: Этот документ еще не появился. Я опубликую ссылку здесь, как только у меня будет ссылка.

Вы можете присоединиться к чату в этом видео в субботу, 21 ноября, в 12:00 по восточному поясному времени / 18:00 по центральноевропейскому времени.
или в воскресенье 22 ноября в 14:00 по восточному поясному времени / 20:00 по центральноевропейскому времени.

Мы также побеседуем о потере информации о Черной дыре во вторник, 24 ноября, в 20:00 по восточному стандартному времени / 2:00 по центральноевропейскому времени и в среду, 25 ноября, в 14:00 по восточному стандартному времени / 20:00 по центральноевропейскому времени.

Исследование варп-двигателя

Двумерная визуализация привода Алькубьерре, показывающая противоположные области расширяющегося и сжимающегося пространства-времени, которые смещают центральную область.

Привод Alcubierre или Warp Drive Alcubierre (или метрический Alcubierre , относящийся к метрическому тензору ) является спекулятивной идеей, основанной на решении уравнений поля Эйнштейна в общей теории относительности , предложенной физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре , с помощью которой космический корабль мог бы достичь кажущейся скорости движения быстрее скорости света при конфигурировании поле с плотностью энергии ниже, чем у вакуума (то есть отрицательная масса ).

Вместо превышения скорости света в локальной системе отсчета , космический корабль будет преодолевать расстояния, сжимая пространство перед собой и расширяя пространство позади него, что приводит к эффективному путешествию со скоростью, превышающей скорость света. Объекты не могут разгоняться до скорости света в обычном пространстве-времени; вместо этого двигатель Алькубьерре сдвигает пространство вокруг объекта, так что объект достигает места назначения быстрее, чем свет в обычном пространстве. ^[1]

Хотя метрика, предложенная Алькубьерре, математически верна (в том смысле, что предложение согласуется с уравнениями поля Эйнштейна), она может не иметь физического смысла, и в этом случае привод будет невозможен. Даже если это имеет физический смысл, его возможность не обязательно означает, что привод может быть сконструирован. Предлагаемый механизм драйва Алькубьерре предполагает отрицательное плотность энергии и поэтому требует экзотической материи . Так что если экзотической материи с нужными свойствами не существует, то двигатель не может быть построен. Однако в конце своей оригинальной статьи ^[2] Алькубьер утверждал (следуя аргументам, выдвинутым физиками, анализирующими проходимые червоточины ^[3] ^{[4] 3 , что между параллельными пластинами может удовлетворить потребность в отрицательной энергии для привода Алькубьерре.}

Другая возможная проблема заключается в том, что, хотя метрика Алькубьерра согласуется с уравнениями Эйнштейна, общая теория относительности не включает квантовую механику. Некоторые физики представили аргументы, чтобы предположить, что теория квантовой гравитации (которая включала бы обе теории) устранила бы те решения общей теории относительности, которые допускают путешествие во времени в обратном направлении ( см. гипотезу защиты хронологии ) и, таким образом, Диск Алькубьерра недействителен.

Содержимое

[ скрыть ]

1 История
2 Метрическая система Алькубьер
3 Математика привода Алькубьерре
4 Физика
4.1 В конформной гравитации
5 Трудности
5.1 Требуемая масса-энергия
5.2 Размещение материала
5.3 Живучесть внутри пузыря
5.4 Повреждающее действие по назначению
5,5 Толщина стенки
5. 6 Нарушение причинности и квазиклассическая неустойчивость
6 Эксперименты
7 Связь с Звездный путь Варп-двигатель
8 См. также
9 Примечания
10 Каталожные номера
11 Внешние ссылки

История

В 1994 году Алькубьер предложил метод изменения геометрии пространства путем создания волны, которая заставляла бы ткань пространства перед космическим кораблем сжиматься, а пространство за ним расширяться. ^[2] Затем корабль будет перемещаться на этой волне внутри области плоского пространства, известной как варп-пузырь , и не будет двигаться внутри этого пузыря, а будет уноситься вместе с движением самой области из-за действий привода. Считалось, что до 9 часов он использует слишком много отрицательной энергии. 0442 Гарольд Сонни Уайт ^[5] ^[6] сказал, что количество требуемой энергии можно было бы уменьшить, если бы варп-пузырь превратился в варп-кольцо.

Метрика Алькубьерре

Метрика Алькубьерре определяет варп-двигатель пространство-время . Это лоренцево многообразие , которое, если его интерпретировать в контексте общей теории относительности , позволяет варп-пузырю появляться в ранее плоском пространстве-времени и удаляться на эффективном расстоянии сверхсветовая скорость. Внутренняя часть пузыря представляет собой инерциальную систему отсчета , и жители не испытывают должного ускорения. Этот метод транспортировки не включает объекты, движущиеся со скоростью выше скорости света по отношению к содержимому варп-пузыря; то есть луч света внутри варп-пузыря всегда будет двигаться быстрее корабля. Поскольку объекты внутри пузыря не движутся (локально) быстрее света, математическая формулировка метрики Алькубьерре согласуется с общепринятыми утверждениями законов относительности (а именно, что объект с массой не может достичь или превысить скорость света). и обычные релятивистские эффекты, такие как замедление времени , не будут применяться, как при обычном движении на околосветовых скоростях.

Двигатель Алькубьерре, однако, остается гипотетической концепцией с кажущимися трудными проблемами, хотя количество требуемой энергии больше не считается недостижимо большим. ^[7]

Математика привода Алькубьерре

Использование формализма АДМ из общей теории относительности , пространство-время описывается слоением пространственноподобных гиперповерхностей постоянного координатного времени t , с метрикой, принимающей следующий общий вид:

, где

— функция интервала, которая дает интервал собственного времени между соседними гиперповерхностями,

— вектор сдвига, связывающий системы пространственных координат на разных гиперповерхностях, а

— положительно определенная метрика на каждой из гиперповерхностей.

Конкретная форма, которую изучал Алькубьер ^[2], определяется как:

где

с произвольными параметрами и . Таким образом, конкретная форма метрики Алькубьерре может быть записана как

С помощью этой конкретной формы метрики можно показать, что плотность энергии, измеренная наблюдателями, чья 4-скорость нормальна к гиперповерхностям, равна

где определитель метрики тензор .

Таким образом, поскольку плотность энергии отрицательна, нужно экзотической материи , чтобы двигаться быстрее скорости света. ^[2] Существование экзотической материи теоретически не исключено; однако создание и поддержание достаточного количества экзотической материи для совершения таких подвигов, как путешествие со скоростью, превышающей скорость света (а также для того, чтобы держать открытой «глотку» червоточины ), считается непрактичным. ^{[ Quote required ]} Лоу утверждал, что в контексте общей теории относительности невозможно построить варп-двигатель в отсутствие экзотической материи. ^[8]

Физика

Для тех, кто знаком с эффектами специальной теории относительности, такими как Лоренцево сжатие и замедление времени , метрика Алькубьерре имеет некоторые явно специфические аспекты. В частности, Алькубьерре показал, что корабль, использующий двигатель Алькубьерре, движется по геодезической линии свободного падения, даже когда варп-пузырь ускоряется: его экипаж будет находиться в состоянии свободного падения во время ускорения, не испытывая ускорения.0442 g-сил . Огромные приливные силы , однако, должны были бы присутствовать вблизи краев объема плоского пространства из-за большой кривизны пространства там, но подходящая спецификация метрики оставила бы их очень малыми в объеме, занимаемом кораблем. ^[2]

Исходная метрика варп-двигателя и ее простые варианты имеют форму ADM , которая часто используется при обсуждении формулировки общей теории относительности с начальным значением. Это может объяснить широко распространенное заблуждение, что это пространство-время представляет собой решение уравнения общей теории относительности. ^{[ цитирование требуется ]} Метрики в форме ADM адаптированы к определенному семейству инерциальных наблюдателей, но эти наблюдатели на самом деле физически не отличаются от других таких семейств. Алькубьер интерпретировал свой «варп-пузырь» как сжатие пространства перед пузырем и расширение позади него, но эта интерпретация может ввести в заблуждение, потому что сжатие и расширение на самом деле относятся к относительному движению соседних членов. семьи наблюдателей ADM.

В общей теории относительности часто сначала определяют вероятное распределение материи и энергии, а затем находят связанную с ним геометрию пространства-времени; но также возможно выполнить уравнения поля Эйнштейна в другом направлении, сначала задав метрику, а затем найдя тензор энергии-импульса , связанный с ней, и это то, что Алькубьер сделал при построении своей метрики. Эта практика означает, что решение может нарушать различные энергетические условия и требуется экзотическая материя . Потребность в экзотической материи поднимает вопрос о том, можно ли распределить материю в начальном пространстве-времени, в котором отсутствует варп-пузырь, таким образом, что пузырь будет создан в более позднее время, хотя некоторые физики предложили модели динамического варп-пространства-времени в в котором в ранее плоском пространстве образуется варп-пузырь. ^[10] Более того, по словам Сергея Красникова , ^[11] создание пузыря в ранее плоском пространстве для односторонний сверхсветовой полет требует заставить экзотическую материю двигаться с локальной скоростью, превышающей скорость света, что потребовало бы существования тахионов , хотя Красников также отмечает, что, когда пространство-время не является плоским с самого начала, Аналогичного результата можно было бы добиться и без тахионов, если заранее разместить некоторые устройства на пути движения и запрограммировать их на включение в заранее заданные моменты и работу в заданном порядке. Некоторые предлагаемые методы избегают проблемы тахионного движения, но, вероятно, генерируют голая сингулярность в передней части пузыря. ^[12] ^[13] Аллен Эверетт и Томас Роман комментируют ^[14], что открытие Красникова «не означает, что пузыри Алькубьерре, если бы их можно было создать, нельзя было бы использовать Это означает только то, что действия, необходимые для изменения метрики и создания пузыря, должны быть предприняты заранее каким-либо наблюдателем, чей передний световой конус содержит всю траекторию пузыря». Например, если кто-то хочет отправиться к Денеб (2600 световых лет от нас) и прибыть менее чем на 2600 лет в будущем согласно внешним часам, потребуется, чтобы кто-то уже начал работу по искривлению пространства от Земли до Денеба по крайней мере 2600 лет назад, и в этом случае «космический корабль, соответствующим образом расположенный относительно траектории пузыря, мог затем войти в пузырь, подобно пассажиру, ловящему проходящий трамвай, и, таким образом, совершить сверхсветовое путешествие». Эверетт и Роман также пишут, что, «как указывает Красников, соображения причинности не мешают экипажу космического корабля организовать своими действиями завершение путешествие туда и обратно от Земли к далекой звезде и обратно за произвольно короткое время, измеряемое земными часами, путем изменения метрики на пути их обратного пути.»

В конформной гравитации

В рамках конформная гравитация , расширение общей теории относительности , в которой углы пространства-времени локально сохраняются, метрика Алькубьерра не нарушает слабое энергетическое условие для конкретных форм пространства-времени, и, следовательно, для путешествия со скоростью, превышающей скорость света, не требуется экзотика . ^[15]

Трудности

Метрика этой формы имеет значительные трудности, поскольку все известные теории пространства-времени варп-двигателя нарушают различные энергетические условия . ^[16] Тем не менее, деформация типа Алькубьера может быть реализована путем использования определенных экспериментально подтвержденных квантовых явлений, таких как эффект Казимира , которые приводят к тензорам энергии-импульса , которые также нарушают энергетические условия, такие как отрицательные масса-энергия , когда описывается в контексте квантовых теорий поля. ^[17] ^[18]

Требования к массовой энергии

, если в некоторых вариантах . может быть неоправданно большим, а также отрицательным. Например, может потребоваться энергетический эквивалент −10 ⁶⁴ кг ^[20] для перевозки небольшого космического корабля через Млечный Путь — количество, на несколько порядков превышающее предполагаемую массу наблюдаемой вселенной . Были также предложены контраргументы этим очевидным проблемам. ^[1]

Крис Ван ден Брок из Католического университета Лувена в Бельгии в 1999 году попытался решить потенциальные проблемы. ^[21] Сокращая 3+1-мерную площадь поверхности пузыря, транспортируемого приводом, и в то же время расширяя трехмерный объем, содержащийся внутри, Ван ден Брок смог уменьшить общую энергию необходимо для переноса малых атомов менее чем к трем массы Солнца . Позже, слегка изменив метрику Ван ден Брока, Сергей Красников уменьшил необходимое общее количество отрицательной массы до нескольких миллиграммов. ^[1] ^[16] Ван ден Брок детализировал это, сказав, что общая энергия может быть значительно уменьшена за счет сохранения микроскопически малой площади поверхности самого варп-пузыря, в то же время расширяя пространственную объем внутри пузыря. Однако Ван ден Брок заключает, что требуемая плотность энергии все еще недостижима, как и малый размер (на несколько порядков выше Планковская шкала ) необходимых пространственно-временных структур. ^[22]

В 2012 году физик Гарольд Уайт и его сотрудники объявили, что изменение геометрии экзотической материи может снизить требования массы и энергии для макроскопического космического корабля с эквивалента планеты Юпитера до космического корабля «Вояджер-1» (~700 кг) ^[7] или менее, ^[23] и заявили о своем намерении провести мелкомасштабные эксперименты по созданию варп-полей. ^[7] Уайт предложил изменить форму варп-пузыря со сферы на тор . ^[24] Кроме того, если интенсивность искривления пространства может изменяться во времени, требуемая энергия снижается еще больше. ^[7] По словам Уайта, модифицированный интерферометр Майкельсона-Морли может проверить эту идею: одна из ветвей интерферометра будет иметь немного другую длину, когда на испытательные устройства подается питание. ^[23]

Размещение материи

Красников предположил, что, если тахионная материя не может быть найдена или использована, то решение может состоять в том, чтобы массы вдоль пути судна приводились в движение в таких способ создания требуемого поля. Но в этом случае судно Alcubierre может перемещаться только по маршрутам, которые, как и железная дорога, предварительно оснащены необходимой инфраструктурой. Пилот внутри пузыря причинно не связан с его стенками и не может выполнять какие-либо действия вне пузыря: пузырь нельзя использовать для первого полета к далекой звезде, потому что пилот не может разместить инфраструктуру впереди пузыря, находясь «в пути». Например, поездка в Вега (что в 25 световых годах от Земли) требует устроить все так, чтобы появился пузырек, движущийся к Веге со сверхсветовой скоростью; такие договоренности всегда будут занимать более 25 лет. ^[11]

Коул утверждал, что схемы, подобные предложенной Алькубьерре, неосуществимы, потому что материя, помещенная на маршруте намеченного пути корабля, должна перемещаться со сверхсветовой скоростью — что построение Алькубьерре для привода требуется привод Алькубьерре, даже если метрика, которая позволяет это, имеет физический смысл. Коул далее утверждает, что аналогичное возражение применимо к любой предложенный метод построения привода Алькубьерре. ^[13]

Выживаемость внутри пузыря

В статье Хосе Натарио (2002) утверждается, что члены экипажа не могли контролировать, направлять или останавливать корабль, потому что корабль не мог посылать сигналы к передней части пузыря. ^[25]

Более поздняя работа Карлоса Барсело, Стефано Финацци и Стефано Либерати использует квантовую теорию, чтобы доказать, что движение Алькубьерре со скоростью, превышающей скорость света, невозможно в основном из-за чрезвычайно высоких температур, вызванных Излучение Хокинга разрушило бы все внутри пузыря со сверхсветовой скоростью и дестабилизировало бы сам пузырь; в документе также утверждается, что эти проблемы отсутствуют, если скорость пузыря субсветовая, хотя для привода по-прежнему требуется экзотическая материя. ^[10]

Повреждающее воздействие на пункт назначения

Брендан Макмонигал, Герайнт Ф. Льюис и Филип О’Бирн утверждали, что когда корабль, управляемый Алькубьером, замедляется со сверхсветовой скорости, частицы, которые его пузырь имеет собранные в пути, будут высвобождаться в виде энергичных вспышек, подобных звуковой удар ударная волна ; в случае частиц, обращенных вперед, достаточно энергии, чтобы уничтожить что-либо в пункте назначения прямо перед кораблем. ^[26] ^[27]

Толщина стенки

Количество отрицательной энергии, необходимой для такого движения, пока неизвестно. Пфеннинг и Аллен Эверетт из Tufts считают, что варп-пузырь, движущийся со скоростью, в 10 раз превышающей скорость света, должен иметь толщину стенки не более 10 ⁻³² м — близка к предельной планковской длине , 1,6 × 10 ⁻³⁵ м. ^[28] В первоначальных расчетах Мигеля Алькубьерре макроскопический пузырь, достаточно большой, чтобы вместить в себя 200-метровый корабль, потребует общего количества экзотической материи, превышающей массу наблюдаемой Вселенной, и напрягает экзотическую материю до чрезвычайно тонкая полоса 10 ⁻³² метров считается нецелесообразной. Аналогичные ограничения применяются к сверхсветовому метро 9 Красникова .0443 . Крис Ван ден Брок недавно сконструировал модификацию модели Алькубьерре, которая требует гораздо меньшего количества экзотической материи, но помещает корабль в искривленную пространственно-временную «бутылку», горлышко которой составляет около 10 ⁻³² метра.

Нарушение причинно-следственной связи и квазиклассическая нестабильность

Расчеты физика Аллена Эверетта показывают, что варп-пузыри могут быть использованы для создания замкнутых времениподобных кривых в общей теории относительности, а это означает, что теория предсказывает, что их можно использовать для обратного путешествие во времени . ^[29] Хотя возможно, что фундаментальные законы физики допускают замкнутые времениподобные кривые, гипотеза о защите хронологии предполагает, что во всех случаях, когда классическая общая теория относительности допускает их, квантовые эффекты будут устранять возможность, делающая эти пространства-времени невозможными для реализации (возможный тип эффекта, который мог бы достичь этого, — это накопление флуктуаций вакуума на границе области пространства-времени, где впервые стало возможным путешествие во времени, в результате чего плотность энергии становится достаточно высокой, чтобы разрушить система, которая в противном случае стала бы машиной времени). Некоторые результаты в квазиклассическая гравитация , по-видимому, поддерживает эту гипотезу, включая расчет, связанный конкретно с квантовыми эффектами в пространстве-времени с варп-двигателем, который предполагает, что варп-пузыри будут квазиклассически нестабильны, ^[10] ^[30], гипотеза может быть решена только полной теорией квантовой гравитации . ^[31]

Мигель Алькубьерре кратко обсуждает некоторые из этих вопросов в серии слайдов лекций, размещенных в Интернете, ^[32], где он пишет: «Остерегайтесь: в теории относительности любой метод путешествия со скоростью, превышающей скорость света, в принципе может быть использован для путешествия назад во времени (машина времени)». На следующем слайде он выдвигает гипотезу о защите хронологии и пишет: «Эта гипотеза не доказана (если бы она была доказана, она не была бы гипотезой), но в ее пользу есть веские аргументы, основанные на квантовой теории поля. Гипотеза не запрещает путешествия со скоростью, превышающей скорость света, а просто утверждает, что если существует способ путешествовать со скоростью, превышающей скорость света, и кто-то пытается использовать его для создания машины времени, что-то пойдет не так: накопленная энергия взорвется или создать черную дыру».

Эксперименты

Основные статьи: Эксперименты с варп-полем и Интерферометр варп-поля Уайта-Джудея

искажения, вызванные расширением и сжатием пространства-времени метрики Алькубьерре. Работа была описана в Warp Field Mechanics 101 , статье НАСА Гарольда Сонни Уайта 9.0443 . ^[5] ^[6] Алькубьер скептически отнесся к эксперименту, заявив, что «насколько я понимаю, это невозможно провести, вероятно, не на века, если вообще».

В 2013 году Лаборатория реактивного движения опубликовала результаты 19,6-секундного варп-поля первых испытаний двигателя Алькубьерре в условиях вакуума. ^[33] Результаты были отмечены как «неубедительные». ^[34]

Отношение к

Звездный путь Варп-двигатель

Телевизионный сериал Звездный путь использовал термин « варп-двигатель » для описания своего метода путешествия со скоростью, превышающей скорость света. Ни теория Алькубьерре, ни что-либо подобное не существовало, когда сериал был задуман, но Алькубьер заявил в электронном письме на адрес Уильяма Шатнера , что его теория была напрямую вдохновлена термином, использованным в сериале, ^[35] и ссылками это в его 19Jump up to: ^a ^b ^c ^d ^e Alcubierre, Miguel (1994). «Варп-двигатель: сверхбыстрое путешествие в рамках общей теории относительности». Классическая и квантовая гравитация 11 (5): L73–L77. 9 Алькубьерре, Мигель (1994). «Варп-двигатель: сверхбыстрое путешествие в рамках общей теории относительности». Классическая и квантовая гравитация 11 (5): L73. arXiv:gr-qc/0009013. Бибкод: 1994CQGra..11L..73A. дои: 10.1088/0264-9381/11/5/001.

Ссылки

Лобо, Франциско С. Н. и Виссер, Мэтт (2004). «Фундаментальные ограничения пространства-времени« варп-двигателя »». Классическая и квантовая гравитация 21 (24): 5871–5892. arXiv : gr-qc/0406083 . Бибкод : 2004CQGra..21.5871L . doi : 10.1088/0264-9381/21/24/011 .
Хискок, Уильям А. (1997). «Квантовые эффекты в варпе Алькубьерре управляют пространством-временем». Классическая и квантовая гравитация 14 (11): L183–L188. arXiv : gr-qc/9707024 . Бибкод : 1997CQGra..14L.183H . дои : 10.1088/0264-9381/14/11/002 .
Берри, Адриан (1999). Гигантский скачок: Человечество устремляется к звездам . Заголовок. ISBN 0-7472-7565-3 . По-видимому, популярная книга научного писателя о космических путешествиях в целом.
Тейлор, Т. С.; Пауэлл, TC (20–23 июля 2003 г.). «Текущее состояние метрической инженерии с последствиями для варп-двигателя». 39-я Совместная конференция AIAA/ASME/SAE/ASEE по двигателям и выставка . Хантсвилл, Алабама. doi : 10.2514/6.2003-4991 . ISBN 978-1-62410-098-7 . АИАА-2003-4991.
Puthoff, HE (март 1996 г.). «SETI, ограничение скорости света и варп-двигатель Алькубьерре: общий обзор» (PDF) . Очерки по физике 9 (1): 156–158. Бибкод : 1996PhyEs…9..156P . doi : 10.4006/1.3029218 .
Аморозо, Ричард Л. (2011) Облет спутников Плутона: комплексные решения уравнений Эйнштейна, Максвелла, Шредингера и Дирака, Нью-Джерси: World Scientific Publishers; ISBN 978-981-4324-24-3 , см. гл. 15, стр. 349–391, Голографический двигатель-червоточина: философский прорыв в технологии «варп-двигателя», превышающей скорость света. (Аморосо утверждает, что решил проблемы метрики Алькубьерре, такие как потребность в большой отрицательной массовой энергии.)

Внешние ссылки

Варп-двигатель: сверхбыстрое перемещение в рамках общей теории относительности – Оригинальная статья Алькубьерре (файл PDF)
Рассмотрены проблемы с варп-диском – (файл PDF)
Страница Марсело Б. Рибейро о теории варп-двигателя
Короткий видеоролик о гипотетических эффектах варп-двигателя.
(Не)возможность варп-двигателя (Ван ден Брук)
Снижение энергопотребления для варп-двигателя (Лу, Уэйт)
Пространственно-временной варп-двигатель (Гонсалес-Диас)
Варп-двигатель Алькубьерре: о материи (Макмонигал, Льюис, О’Бирн) – (файл PDF)
«Идеи, основанные на том, чего мы хотели бы достичь» .