В прошлой статье мы коснулись очень распространенного мифа о путешествии к звездам быстрее скорости света. Мы разобрали телепортацию, червоточины и очень популярную легенду про WARP-двигатель, который представлен во многих играх, фильмах и сериалах. В настоящей статье мы разберем мифы о перемещении со скоростью света или околосветовой скоростью.
Однако для начала нужно объяснить, что такое скорость света и почему ее нельзя превысить.
Самая по себе скорость света - это самая большая из возможных скоростей во Вселенной. С этой скоростью движутся частицы света - фотоны, потому такое и название для нее. Ее скорость примерно 300 тысяч километров в секунду.
Это - фундаментальное значение в нашей Вселенной.
Но какое этому есть объяснение? Почему во Вселенной есть вообще какие-то ограничения на скорость?
Объяснение этому такое: во Вселенной абсолютно все движется со скоростью света.
Согласно теории относительности, при увеличении скорости увеличивается и масса. И растет она не равномерно: на малых скоростях это практически не заметно, а вот на околосветовых скоростях она увеличивается до бесконечности. Отсюда и проблема, что приближаться к скорости света будет все сложнее и сложнее: просто не будет хватать энергии, чтоб двигать в пространстве объект на субсветовой скорости. И не хватит всей энергии Вселенной, чтоб достичь скорости света какому-нибудь кораблю.
С другой стороны фотоны ведь тоже не могут превысить скорость света, хотя и не обладают массой, а потому на любых скоростях остаются "невесомыми". В чем же дело?
В самом устройстве пространства-времени.
Мы живем в 4-х мерном мире: кроме 3 пространственных измерений (длина, ширина и высота) есть еще и измерение времени. Это приводит к тому, что в нашей Вселенной любой объект как-то движется. Даже если он не движется в пространстве, то движется во времени. И раз мы живем в 4-х мерном пространстве, то и скорость внутри него тоже 4-х мерная. Это соотношение движения в пространстве и во времени.
Таким образом, если представить себе пространство, где есть только измерение времени и длины, и поместить туда некий объект, то при стабильном положении в пространстве, он будет все равно двигаться во времени со скоростью 1 секунда в 1 секунду. Это будет вектор времени. А если же он будет ко всему прочему двигаться в пространстве, то это уже будет вектор между пространством и временем. Дело в том, что 4-скорость всегда имеет одно и то же значение: скорость света. Все объекты вселенной движутся в пространстве уже со скоростью света относительно друг друга. И эта скорость всегда одна и та же. Ее нельзя ни увеличить, ни уменьшить. Все что возможно - менять ее направление, отклоняя вектор.
И что самое важное: чем сильнее этот вектор будет отклоняться в сторону пространства, в сторону скорости света, тем сильнее будет замедляться время. Чем быстрее мы движемся в пространстве, тем медленнее мы движемся во времени. И на скорости света время совершенно останавливается, т.к. вектор движения полностью "падает" только в пространственное положение. Именно поэтому скорость света - предельна. Это значение, при котором время останавливается совсем.
А куда дальше? Время уже остановилось и не может уйти в "минус". А потому это предельное значение и двигаться быстрее скорости света - нельзя.
Итак, поняв невозможность движения со световой или околосветовой скоростью, разберем самые распространенные мифы в этой теме.
Наиболее популярными гипотезами о таком перемещении являются: антивещество в качестве топлива, звездный парус и нечто вроде управляемого взрыва. Рассмотрим подробнее каждую из гипотез:
Антивещество
Как его можно применить для перемещения в пространстве? Создать некий корабль, который имел бы двигатель на антивеществе.
1 грамм которого в энергоэффективности превосходит взрыв водородной бомбы.
Оно реально существует, его можно получать и исследовать. Главной "лабораторией" получения антивещества является ЦЕРН в Швейцарии.
Главная проблема в том, что КПД получения антивещества очень низкий. Чтоб получить всего 1 грамм нужно затратить столько энергии, которая в деньгах равна чему-то около триллиона долларов. И в итоге получится эквивалент энергии равный взрыву водородной бомбы.
Потому использование антивещества в качестве топлива - это финансово затратно для всей планеты на текущей стадии развития человечества.
Оставим это фантастам и перейдем к следующему мифу:
Звездный парус
Эта задумка связана, прежде всего, с ныне почившим Стивеном Хокингом и Юрием Мильнером, бывшим председателем совета директоров mail.ru, а ныне одним из крупнейших инвесторов в науку и высокие технологии.
Их задумка заключалась в том, чтоб отправить к ближайшей звезде Альфа Центавра некий нанозонд, который бы двигался со скоростью до 20% скорости света и потратил бы 20 лет на путь к звезде. Размер этого зонда был бы 3,5 на 3,5 см и весом около 1 грамма. Конструкция должна включала в себя солнечную панель, микропроцессор, датчик и систему связи. К зонду прикреплялся бы солнечный парус размером 16 квадратных метров, на который с нашей планеты лазеры бы постоянно излучали направленный поток. Что-то вроде искусственного солнечного ветра. Затраты энергии на это были бы огромными.
После этого зонд через 20 лет прилетает к Альфа Центавре, звездный парус трансформируется в антенну и далее передатчик в самом зонде отправляет на Землю всю информацию. Мощность этого передатчика в зонде - 2 ватта, что в 10 раз меньше, чем 20-и ваттный передатчик на Вояджере, который даже не преодолел границы солнечной системы и еле-еле передает информацию.
Другая проблема в том, что искусственный солнечный ветер будет генерироваться с земли через систему лазеров. Однако сама земная атмосфера постоянно колеблется, "дрожит", и попасть в таких условиях по крошечному парусу 16 квадратных метров - нереально.
Большие риски, что зонд просто потеряется в пути, т.к. он совершенно крошечного размера и связи с ним до завершения его полета просто не будет. Он может сгореть в пути, если будет какой-то скачек мощности лазеров. А даже если бы он и долетел к звезде, он бы вряд ли смог что-то передать на землю.
Но в конечном итоге все это не решает проблему межзвездных путешествий даже для простых зондов по типу Вояджера, не говоря уж про более "тяжелые" космические корабли с экипажем.
Взрыволет
Это модель некого корабля, который бы двигался на основе управляемых взрывов водородных бомб.
Самая идея заключается в том, чтоб взять некую толстенную каменную плиту, на нее поставить какой-то аппарат или корабль, а под ней систематически взрывать бомбы.
КПД всего этого крайне мал. Большой вес плиты, большое количество бомб, замедления ускорения из-за большой массы и сама такая конструкция едва ли будет управляемой в полете.
К настоящему моменту этот миф остался в прошлом.
Итак, мы рассмотрели существующие мифы о межзвездных полетах со сверхсветовой скоростью или просто на высоких скоростях. Выводы из всего этого крайне печальные. На данный момент времени даже перспектива отправки обычного зонда к ближайшей звезде - это практически сказка.
Но значит ли это, что межзвездные путешествия - миф?
Нет!
Самым достоверным и надежным вариантом является т.н. корабль поколений. Некий проект, при котором корабль в пространстве летит сотни и тысячи лет, внутри него живут поколения людей, а какое-то поколение в конечном итоге достигает цели. Главная проблема тут - человеческий эгоизм. Мы хотим увидеть результат уже своими глазами. А туманная перспектива того, что правнук твоего правнука достигнет какой-то там звезды - это именно что туманная перспектива. Стоит ли ради нее жертвовать чем-то?
Возможно, что самая перспективная разработка в сфере межзвездных путешествий - это погружение человека в криосон, анабиоз на время перелета. Что позволит не ждать смены поколений, а увидеть результат уже своими глазами, хотя бы и проспав в криосне тысячу лет.