В 1966 году на экраны вышел безумно популярный фантастический сериал «Star Trek» («Стартрек») о космической экспедиции, которая путешествует среди звезд на космическом корабле, движущемся значительно быстрее света. Сам сюжет не был открытием в фантастике, но именно этот сериал, благодаря телевидению, познакомил действительно большое количество людей с концепциями сверхсветового движения и исследования космоса. Что уж говорить, если первый американский космический челнок «Энтерпрайз» был назван в честь звездолета из этого сериала?
При этом авторы сериала прекрасно знали, что по современным представлениям движение быстрее света невозможно, и поэтому придумали космическому кораблю особенные «варп-двигатели». И даже придали им наукообразную основу. По их мысли такой двигатель искривляет пространство вокруг корабля так, что оно «сжимается» впереди и «раздувается» позади. В результате корабль оказывается внутри пузыря, относительно которого корабль неподвижен, и который сам по себе способен двигаться со сверхсветовыми скоростям за счет «желания» пространства вернуться в исходное состояние.
Понятно, что такую схему рассматривать как прямое руководство к действию смешно, но здравое зерно тут есть, как ни странно.
В 1994 году Мигель Алькубьерре познакомился с «Star Trek» и решил посмотреть, при каких условиях описание варп-двигателя возможно хоть в каком-то виде в Общей Теории Относительности. Ему это удалось – экзотическое решение, в котором геометрия пространства-времени менялась похожим образом, было найдено. Как и в сериале, решение описывает пузырь, перед которым пространство сжимается, а позади – расширяется. В результате возникает разность потенциалов, создающая эффект своего рода локальной гравитационной волны, где искривлённое расширенное пространство позади корабля постоянно будет стремиться в сторону искривлённого сжатого пространства перед кораблем. Т.е. двигаться в пространстве будет не сам корабль, а искажение, внутри которого он находится. Причем относительно обычного пространства-времени в зависимости от величины разности потенциалов искажение сможет двигаться как быстрее, так и медленнее скорости света.
Скрывать первопричину поиска решения Алькубьерре не стал, более того, получившуюся модель он назвал в статье «варп-двигателем». И вот так в научном мире зародилась традиция называть «варп-двигателями» все схемы, похожие по описанию на сериальную. В конце концов, ученым ничто человеческое не чуждо, в том числе и желание дать яркое название и поразить публику в самое сердце)
Как уже сказано, в основе привода Алькубьерре лежит изменение геометрии пространства, или, другими словами, Алькубьерре нашел специфическую метрику пространства-времени, удовлетворяющую требованиям ОТО. Здесь сразу стоит сделать пояснение. Метрика – это фундаментальное понятие в ОТО, «правила игры», по которым живет пространство. Например, все законы классической физики выполняются так, как мы привыкли, только в случае плоской метрики пространства, когда все точки пространства равноправны. Была бы метрика другой, и физические законы имели бы другой вид. Кстати, отсюда следует, что проведение одних и тех же экспериментов в разных точках пространства позволит исследовать метрику, чем некоторые физики и занимаются. Пока что такие исследования показывают, что при нашем уровне точности внутри Солнечной системы метрику можно считать плоской. Но это вовсе не означает, что она плоская везде во Вселенной. ОТО утверждает, что метрика искажается вблизи любого массивного объекта тем больше, чем масса больше. Да и это не все – вполне возможен вариант, когда с удалением от Земли отклонение от плоской метрики будет расти, привычные физические законы будут заметно искажаться, а мы пока до этих областей пространства просто не добрались. Большая тема, достойная отдельного текста, в общем.
Найденная Алькубьерре метрика отличается от плоской метрики наличием двух локальных искажений – областей с расширенным и сжатым пространством. И если сжать пространство достаточно просто, оно собирается вокруг любого массивного объекта, то для расширения необходима уже материя с отрицательной массой, которая точно возможна теоретически, но вот на практике еще ни разу не встречалась. По этой причине варп-двигатель Алькубьерре считается нефизическим.
Успокоились ли физики на этом? Конечно же, нет.
Об этом читайте в СЛЕДУЮЩЕЙ ЧАСТИ.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.