Вселенная имеет такие размеры, что путешествия бессмысленны, если максимальная скорость перемещения разумного существа ограничена скоростью света. И это не просто философское утверждение, а та реальность, которая ждёт человечество без технологии сверхсветового перемещения.
- Более подробно я обосновал это в первой части статьи:
Если отбросить теоретические подоплёки в виде кротовых нор и червоточин, то остаётся только метод искривления пространства - так называемый «Варп-двигатель». Именно по варп-двигателю имеются самые лучше на сегодня результаты как в теоретической составляющей, так и в деле его практической реализации. Технология варп-двигателя основана на специальной теории относительности и на решениях уравнений Эйнштейна.
Разумеется, нахождение решения уравнений для той или иной задачи не гарантирует работу метода в реальности.
Физик-теоретик Мигель Алькубьерре опубликовал в 1994 году свою знаменитую теоретическую работу по принципам варп-механизма.
Сконфигурировав пространство таким образом, чтобы корабль окружала искусственно созданная область пространства-времени такой конфигурации, которая позволяла бы находящемуся в этом пузыре кораблю преодолевать скорость света, он нашёл первое решение уравнения гравитационного поля Эйнштейна-Гильберта, что послужило теоретическим обоснованием сверхсветового перемещения.
Подход к проблеме был блестящий – спроектировать нужную конфигурацию поля и, уже исходя из неё, найти приемлемые решения уравнения Эйнштейна.
Именно подобный подход позволил впервые теоретически описать принципы варп-двигателя, который дружелюбен к известным нам законам физики.
Метод получил название «Пузырь Алькубьерре». Заключается он в предании пространству-времени такой геометрии, при которой сжимается пространство впереди космического корабля и расширяется - позади него. За счёт этого создаётся энергетический потенциал, благодаря которому расширенное пространство позади корабля будет стремиться в сторону сжатого пространства впереди корабля. Результирующий эффект будет похож на локальную гравитационную волну, которая будет перемещаться вместе с кораблём внутри, причём сам корабль будет находиться в состоянии покоя, и никаких эффектов замедления времени у него присутствовать не будет.
Учитывая тот факт, что пространство может расширяться и деформироваться быстрее скорости света (что подтверждено наблюдением за космологическим горизонтом, за пределами которого пространство расширяется быстрее скорости света), предполагается, что и объекты, движущиеся в этом расширяющемся пространстве, тоже будут перемещаться быстрее скорости света.
Вообще же в пространстве любое движение ограничено скоростью света, потому что любое массивное тело требует бесконечной энергии для ускорения до скорости света...
Однако есть значительные барьеры, препятствующие физическому воплощению идеи даже через десятки тысяч лет развития человеческой цивилизации.
Для пузыря Алькубьерре требуется экзотическая материя с отрицательной массой или отрицательная энергия для создания эффекта расширения пространства. Но даже всей материи во Вселенной было бы недостаточно для создания пузыря нужной плотности, чтобы в нём разместился корабль длиной в 100 метров.
Таже самая экзотическая материя требуется для создания кротовых нор и прочих зон перехода.
Однако эта работа дала старт теоретическому изучению варп-двигателя, превратив его в потенциально-теоретическую технологию из чистой научной фантастики.
Последующие работы по тематике «Пузыря Алькубьерре» уменьшили количество энергии, требуемое для предания нужной конфигурации пузыря до эквивалента массы Юпитера, чтобы путешествовать быстрее света.
Уже хороший прогресс – от массы Вселенной до массы газового гиганта из Солнечной системы.
Правда, от отрицательной энергии и отрицательной массы избавиться так и не удалось, а подобных экзотических ингредиентов в природе пока не замечено. Их, вероятно, может не быть и вовсе.
А без отрицательной энергии (массы) нужный пузырь не создать.
Все последующие исследования этого вопроса показывают, что варп-двигатель метрики Алькубьерре для перемещения быстрее скорости света требует отрицательной энергии. Без нее невозможно расширить пространство позади корабля до такой степени, чтобы возникал потенциал для сверхсветового движения.
То есть решение уравнений Эйнштейна для деформационного пузыря Алькубьерре хоть и верное и является следствием уравнений Общей теории относительности, но оно физически невозможно. И в первую очередь это невозможно из-за физических и фундаментальных барьеров распределения энергии для конфигурации требуемой геометрии пузыря.
В феврале 2021 года вышла статья Алексея Бобрика и Джанни Мартира, в которой представлена полноценная классификация варп-двигателей, не привязанных к конкретным уравнением поля Эйнштейна.
Авторы заключили, что "варп-двигатель – это инерционно движущаяся оболочка, внутри которой заключён «пассажирский» регион с плоской метрикой. Источником движения для варп-двигателя может служить как положительная, так и отрицательная энергия".
Другими словами, варп-пузырь не имеет режима ускорения, и будет двигаться с той скоростью, с которой начал движения. Это развитие теории варп-полей несёт новое понимание принципов работы, согласно которым корабль внутри пузыря будет неуправляемым куском металла.
Более того, для преодоления сверхсветового барьера опять требуется экзотическая материя (для досветового перемещения отрицательная масса необязательна), а теоретического описания того, как разогнать пузырь выше скорости света, на сегодня нет. Согласно последним исследованиям, начальная скорость пузыря должна изначально обладать сверхсветовой скоростью для движения быстрее скорости света.
А это уже противоречит метрике Алькубьерре, согласно которой пузырь деформации толкает корабль, постепенно разгоняя его до сверхсветовой скорости.
Получается замкнутый круг, состоящий сплошь из противоречий...
В 2021 году публикуется статья Эрика Ленца из Гёттингенского университета, в которой он предлагает новую математическую конфигурацию пузырей пространства-времени в виде солитонов – компактных и стабильных волн, способных перемещаться на огромные расстояния. Ленс нашёл такие конфигурации солитонов, которые потенциально могут увлекать за собой объект со сверхсветовым движением,без использования традиционной экзотической материи.
Новое видение конфигурации пространственного пузыря представляет собой компоненты волнового движения, перпендикулярные основному направлению движения корабля. В этой конфигурации солитон будет формироваться из положительной энергии (магнитоактивной релятивистской плазмы), благодаря чему сверхсветовой двигатель возможно создать уже без экзотической материи.
Солитон представляет собой плазменный шнур огромной плотности, по которому и распространяется требуемое количество энергии.
Так как солитон (как физический объект) представляет собой регионы с высокой и низкой плотностью энергии, то и пространство, сформированное по образу и подобию солитона будет представлять собой регионы расширения и сжатия пространства.
Сформированный пространственный солитон - это довольно стабильная физическая структура, способная не только передвигаться на огромные расстояния, но и потенциально имеет сверхсветовую скорость, так как искривляется само пространство.
Разумеется, без проблем не обходится. Для создания подобных солитонов требуется довольно высокая температура плазмы, причём в некоторых местах общая плотность энергии создаёт безумные температуры, и пространство там с большей вероятностью свернётся в чёрную дыру, нежели сформирует солитон.
- Для перемещения небольшого корабля длиной в 100 метров требуется всё ещё огромное количество энергии, эквивалентное нескольким массам Юпитера.
При этом сам сформированный пузырь из солитонов будет являться тоже инерционным, то есть для достижения сверхсветовых скоростей требуется создание пузыря уже на скорости выше световой.
Сегодня ни в одной современной работе по этим направлениям нет способов доведения варп-пузырей до сверхсветовых скоростей.
Конечно, эти статьи далеко продвинулись в теории варп-полей и самого принципа сверхсветового движения, но не являются доказательством самой возможности создания варп-двигателей.
В итоге на 2022 год есть гипотеза о теории варп-полей и предварительный намёк на то, что можно разработать теоретическую модель движения выше скорости света без применения экзотической материи.
Сама концепция двигателя начала изучаться экспериментальным отделом NASA более 10 лет назад, и в основу была взята метрика Алькубьерре.
Результаты, мягко говоря, никакие. Все эксперименты, направленные на поиск полей деформации, являются неоднозначными.
Не стоит преувеличивать развитие современных варп-технологий, и спекулировать на этом.
Однако теоретические работы по поиску решения сверхсветовых путешествий продолжаются вестись.
Например, из последних работ в этой области была работа по обнаружению схожей метрики распределения энергии в эффекте Казимира, причём именно по модели Алькубьерре. Это даёт пищу для теоретической проработки. Например, если солитоны - существующие в природе объекты, то вот распределение энергии по метрике Алькубьерре в природе не встречалось, а тут вроде как обнаружено первое проявление распределения энергии, пусть и в микромасштабе.
Разумеется, всё это не позволяет создать варп-двигатель, но позволяет находить более элегантные способы решения теоретических проблем, чуть приближая технологию сверхсветового перемещения к реальности.
Если варп-двигатель действительно будет возможно физически построить, то рано или поздно человечеству это удастся.
Хотелось бы, конечно, чтобы это случилось как можно быстрее, но ещё столько пока непреодолимых барьеров в этой технологии, что теоретическое приручение чёрной дыры на бумаге сегодня выглядит куда более правдоподобным, чем варп-двигатель.
Раз все решили изобрести варп-двигатель, то я решил тоже набросать свою конфигурацию теоретического варп-пузыря. Правда, моя теория основана на предположении того, что вакуум нашей Вселенной является ложным, а не истинным.
Есть такое мнение, что вакуум нашей Вселенной не является минимальным энергетическим состоянием вещества, и со временем может произойти "распад ложного вакуума", когда энергия вакуума Вселенной упадёт до минимального значения энергии истинного вакуума, в результате чего всем придёт "большой конец".
"Большой конец" Вселенной из-за распада ложного вакуума - это только один из сценариев (самый популярный, естественно), так как описывает "конец света" в рамках всей Вселенной.
Но не всё так однозначно, и физику ложного вакуума, вероятно, можно использовать для сверхсветового перемещения. Во всяком случае, такое возможно в моей теории. Но об этом поговорим в другой статье.
Постскриптум.
Статья выходит благодаря поддержке моих подписчиков-спонсоров!
Для подписчиков-спонсоров доступна более подобная версия с источниками: