Для того, чтобы понять что подразумевается под словосочетанием варп двигатель, нужно понять что такое «варп-привод» Алькубьерре?
Всегда приятно узнать, что идеи, которые являются обычным явлением в научной фантастике, основаны на научных фактах. Криогенные морозильники, лазерные пистолеты, роботы, силикатные имплантаты... и давайте не будем забывать о варп-двигаеле! Вы не поверите, но эта концепция, известная также как сверхсветовое путешествие, гиперпространство и т.д., на самом деле стоит одной ногой в мире реальной науки, во всяком случае в теоретической части такого явления – как наука, он точно стоит.
В физике это явление известно как Warp Drive Алькубьерре. На бумаге это весьма умозрительное, но, возможно, верное решение уравнений поля Эйнштейна, в частности, как пространство, время и энергия взаимодействуют. В этой конкретной математической модели пространства-времени есть особенности, которые явно напоминают вымышленный «варп-двигатель» или «гиперпространство» из известных научно-фантастических франшиз, отсюда и возникновение ассоциации.
Немножко истории.
С тех пор как Эйнштейн впервые предложил специальную теорию относительности в 1905 году, ученые действовали в рамках ограничений, налагаемых релятивистской Вселенной. Одним из этих ограничений является вера в то, что скорость света нерушима и, следовательно, никогда не будет такой вещи, как сверхсветовые космические путешествия или исследования.
Несмотря на то, что последующим поколениям ученых и инженеров удалось преодолеть звуковой барьер и преодолеть притяжение Земли, скорость света оказалась единственным препятствием, которое суждено было удержать. Но затем, в 1994 году, мексиканский физик по имени Мигель Алькубьерре предложил метод растягивания ткани пространства-времени таким образом, который теоретически позволил бы сверхсветовым путешествиям быть.
Кратко и по сути.
Проще говоря, этот метод космических путешествий включает в себя растяжение ткани пространства-времени в виде волны, которая (теоретически) заставит пространство перед объектом сжиматься, а пространство позади него расширяться. Объект внутри этой волны (например, космический корабль) 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 передвигатся эффективно со скоростью превышающий скорость света. Внутренняя часть пузыря является инерциальной системой отсчета для любого его объекта.
Поскольку корабль не движется внутри этого пузыря, а премещается вместе с самим пузырем, обычные релятивистские эффекты, такие как замедление времени, неприменимы. Следовательно, правила пространства-времени и законы относительности не будут нарушены в общепринятом смысле.
Одна из причин этого заключается в том, что этот метод не будет полагаться на движение со скоростью, превышающей скорость света в местном смысле, поскольку луч света в этом пузыре все равно всегда будет двигаться быстрее, чем корабль. Это только «быстрее света» в том смысле, что корабль может достичь пункта назначения быстрее, чем луч света, который двигался за пределами пузыря варпа.
Неурядицы.
Однако у этой теории есть несколько проблем. Во-первых, нет известных методов создания такого пузыря деформации в выделенной области пространства. Во-вторых, если предположить, что существует способ создать такой пузырь, то пока не существует известного способа проникнуть в него, оказавшись внутри него. В результате двигатель (или метрика) Алькубьерре в настоящее время остается в категории теории.
Математически это может быть представлено следующим уравнением: ds 2 = - (a2 - B i B i ) dt 2 + 2B i dx i dt + g ij dx i dx j , где a - функция погрешности, которая дает интервал собственное время между соседними гиперповерхностями, B i - вектор сдвига, который связывает системы пространственных координат на разных гиперповерхностях, а g ij - определенная метрика на каждой из гиперповерхностей.
Попытки исследований.
В 1996 году НАСА основало исследовательский проект, известный как Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP), для изучения различных предложений и технологий космических аппаратов. В 2002 году финансирование проекта было прекращено, что побудило основателя - Марка Г. Миллиса - и нескольких членов создать фонд Tau Zero Foundation. Эта организация, названная в честь знаменитого одноименного романа Пола Андерсона, занимается исследованиями межзвездных путешествий.
В 2012 году Лаборатория физики перспективных двигателей НАСА (также известная как 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 поля деформаций 101» . Он также объяснил их работу в публикации NASA Roundup за 2012 год :
«Мы создали испытательный стенд интерферометра в лаборатории, где мы собираемся пройти и попытаться создать микроскопический образец маленького пузыря деформации. И хотя это всего лишь микроскопический пример явления, мы возмущаем пространство-время, очень маленькую часть ... Математически, вы можете добраться до Альфы Центавра за две недели, если судить по часам здесь, на Земле. Так как, чьи-часы на борту космического корабля показывают такой же ход времени, как и у кого-то из центра управления полетом здесь, в Хьюстоне не будут никаких временных аномалий и искажений.
В данной модели нет приливных сил, нет чрезмерных проблем, а ускорение равно нулю. Когда вы включаете поле, никто не будет биться о переборку, что было бы очень коротким и печальным путешествием ».
В 2013 году д-р Уайт и члены Eagleworks опубликовали результаты 19,6-секундного полевого испытания на искривление в условиях вакуума. Эти результаты, которые были признаны неубедительными, были представлены на Конгрессе межзвездных кораблей Icarus 2013 года, который проходил в Далласе, штат Техас.
Когда речь заходит о будущем освоения космоса, кажется, что некоторые очень сложные вопросы неизбежны. И такие вопросы, как «сколько времени нам понадобится, чтобы добраться до ближайшей звезды, кажутся довольно тревожными, если мы не делаем поправки на какой-то способ сверхскоростного или сверхсветового перехода. Как мы можем ожидать стать межзвездным видом, если все доступные методы займут столетия или больше?
В настоящее время такая вещь не кажется полностью возможной. И попытки доказать обратное остаются безуспешными или безрезультатными. Но, как нас учит история, то, что считается невозможным, со временем меняется. Когда-нибудь, кто знает, чего мы можем достичь? Но до тех пор нам просто нужно набраться терпения и ждать будущих исследований.