Из разговоров Ангелов 22

Из разговоров Ангелов часть 22

Принцип

В теории принцип такого перемещения описать просто. Корабль помещается внутрь сферы («пузырь Алькубьерре»), и непосредственно с ним ничего не происходит. Искривление пространства-времени возникает на границах сферы, когда с одной стороны пространство расширяется, а с другой – сжимается.

Собственно, сфера по большому счету никуда не движется – перемещается само пространство.

Таким образом, скорость движения измеряется не перемещением сферы, а степенью искривления пространства-времени и зависит от разницы энергии впереди и позади корабля: чем она выше, тем быстрее движется пространство.
Принцип чуть подробнее

Принцип действия варп-двигателя заключается в расширении и сжатии ткани пространства-времени вокруг корабля и его пузыря.

Корабль никогда не ускоряется и не движется, это ткань вокруг него движется и толкает его вперед.

В качестве аналогии представьте, что вы стоите на конвейерной ленте, по которой вам никогда не придется ходить.
Напротив, сама ткань ремня – это то, что движет вас вперед.

Сжатие пространства-времени перед кораблем будет притягивать его к этой точке, в то время как расширение позади него будет продолжать это поступательное движение.

Эйнштейн показал, что пространство-время можно искривлять массой или энергией, и если пространство-время можно искривлять, им можно манипулировать и другими способами.

Причина, по которой корабль может перемещаться 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 того, насколько быстро само пространство может сжиматься или расширяться.

Мы не перемещаем вещь в пространстве – мы перемещаем само пространство.

Именно здесь на помощь пришел Алькубьер. Он утверждал, что математика общей теории относительности допускает «пузыри искривления» – области, в которых материя и энергия расположены таким образом, что пространство-время изгибается перед пузырем и расширяется назад в виде способа, позволяющего «плоской» области внутри пузыря перемещаться быстрее света.

Чтобы понять, что в данном контексте означает «плоский», обратите внимание, что пространство-время похоже на резиновый коврик. Коврик изгибается в присутствии материи и энергии (представьте, как положить на коврик шар для боулинга).

Гравитация – это не что иное, как способность объектов скатываться во вмятины, созданные такими вещами, как звезды и планеты. Плоский участок похож на кусок мата, на котором ничего нет.
Проблема с отрицательной энергией

Варп-двигатель Алькубьерре будет работать, создавая вокруг космического корабля пузырь плоского пространства-времени и искривляя пространство-время вокруг этого пузыря, чтобы уменьшить расстояния.

Для работы варп-двигателя потребуется либо отрицательная масса – теоретический тип материи, либо кольцо с отрицательной плотностью энергии. Физики никогда не наблюдали отрицательную массу, так что отрицательная энергия остается единственным вариантом.

Чтобы создать отрицательную энергию, варп-двигатель будет использовать огромное количество массы, чтобы создать дисбаланс между частицами и античастицами.

Например, если электрон и антиэлектрон (позитрон) появятся возле варп-двигателя, одна из частиц окажется захваченной массой, и это приведет к дисбалансу. Этот дисбаланс приводит к отрицательной плотности энергии. Варп-двигатель Алькубьерре использовал бы эту отрицательную энергию для создания пузыря пространства-времени.
Сомнения и решения

Работа Алькубьерре была обнадеживающей и впечатляющей, но в ней также было много недостатков. В своей оригинальной статье он предположил, что для питания такого космического корабля потребуется больше энергии, чем энергии во всей Вселенной.

Почему это круто.

• Корабль не нарушает скорость света локально, потому что это пространство движется на сверхсветовой скорости и несет с собой корабль.

• Область 2 – это область плоского пространства-времени, где находится корабль. Экипаж не чувствует ускорения, а часы на борту синхронизируются с системой управления полетом – никакого фактического замедления времени.

• Область 1 расширяет пространство-время за кораблем.

• Область 3 сжимает пространство-время перед кораблем – вместе с областью 1 эта кривизна пространства перемещается на сверхсветовую скорость.

• Теория инфляции, имеющая свидетельства Большого взрыва, утверждает, что Вселенная действительно сделала это сразу после Большого взрыва.

Почему это не сработает.

• Решение Алькубьерре потребовало больше энергии, чем существует во Вселенной.

• Его решение также требовало экзотической материи для создания отрицательной гравитации, которой, вероятно, не существует в реальном мире.

• Даже если бы это сработало, некоторые физики думают, что корабль выпустит огромное количество высокоэнергетических гамма-лучей, сваривая все (включая экипаж) в месте назначения корабля...

Почему это все-таки может работать.

• Гарольд Уайт и другие пересмотрели решение Алькубьерре и обнаружили несколько вещей.

• Качание и изменение толщины «искривления пузыря» резко снизили потребление энергии до тех пор, пока не было только на несколько порядков больше энергии, чем выпущенные самой большой ядерной бомбой. Более поздние усовершенствования его статьи, внесенные учеными НАСА, резко сократили количество энергии, необходимой для варп-двигателя, за счет колебания частей корабля на высоких частотах, что облегчило перемещение в пространстве-времени и уменьшило количество необходимой энергии.

• Возможно, что использование отрицательного давления, которое наблюдается в некоторых экспериментах по квантовой механике, таких как эффект Казимира, может заменить потребность в экзотической материи.

Потенциал варп

В некоторых моделях космических кораблей он движется со скоростью, в 10 раз превышающей скорость света, совершая путешествие к нашей ближайшей экзопланете, Альфе Центавра, за шесть месяцев, хотя она находится на расстоянии более 4 световых лет. Можно и быстрее (и этому есть подтверждения, выходящие за рамки настоящей статьи).

Существует предел того, насколько быстро может двигаться варп-двигатель, но даже эти ограничения скорости позволили бы нам добраться до новой галактики за дни/недели/месяцы...

В качестве дополнительного преимущества корабль мог ускоряться и замедляться, и пассажиры не испытывали замедления времени. Другими словами, вы не прибудете в пункт назначения и не обнаружите, что вы так далеко во времени, что все, кого вы знаете, мертвы на Земле. Поэтому вам не придется заводить новую семью. Есть и другие преимущества по сравнению с братьями-близнецами Эйнштейна.

Возможен ли варп-привод?

Согласно теории, путешествующий космический корабль находится внутри пузыря варпа, окруженного кольцом отрицательной массы. Кольцо отрицательной массы поможет сжать пространство-время перед космическим кораблем и растянуть пространство-время за космическим кораблем.

Этот концепт, представленный на конференции SpaceVision 2013 Space Conference, дает отличное представление о том, что в будущем NASA назовет «паспортом вселенной». По словам художника, в своей работе он использовал математические данные и вычисления Уайта.

Это позволит космическому кораблю путешествовать быстрее света. Даже в этом случае внутри пузыря космический корабль будет поддерживать универсальный предел скорости, в то время как общая теория относительности остается неизменной.