Варп-двигатель - самый сложный элемент USS Enterprise, является последней версией устройства, которое, наконец, предоставило человечеству доступ к глубокому межзвездному пространству, облегчило контакт с другими формами жизни и глубоко изменило все выдающиеся технологические цивилизации в Млечном Пути.
19 августа 1921 года родился Юджин Родденберри, подаривший миру как вселенную Star Trek, так и мем «капитан фейспалм», а еще концепцию сверхсветового движения на основе складок пространства в комплекте с термином варп. Так совпало, что в преддверие дня рождения Родденберри я задался рядом вопросов к концепции варпа:
- Действительно ли сценаристы сериала придумали принцип сверхсветового движения, до которого не додумались ученые?
- В чем именно заключается оригинальная идея варпа?
Материалы для анализа
Для того чтобы сформировать обоснованное мнение по этим вопросам, я прочитал и перевел Star Fleet Technical Manual 1975 года, статью Understanding Warp Drive в журнале Stardate Magazine от января 1985 года и Star Trek: The Next Generation Technical Manual 1991 года. Книгу The Making of Star Trek 1968 года от самого Родденберри, буклет Star Trek Maps 1980 года и Mr. Scott’s Guide to the Enterprise 1987 года мне найти не удалось.
Сериалы The Original Series, The Next Generation, Deep Space Nine и Voyager я смотрел в детсве по телевизору, но анализировать через экран эти произведения не хочется, потому что магия кино работает и зритель погружается в историю. Поэтому я взял текстовые расшифровки реплик и использовал нейросетевой поиск. Искусственный интеллект может ошибаться, но вкрадчиво перечитать такие объемы не под силу смертному.
Более свежие сериалы и энциклопедии я не брал в рассмотрение, потому что начиная с 90-х годов стали активно выходить научно-популярные книги и научные статьи, что позволило уже фантастике опираться на физику, а не наоборот. В итоге расследование не получилось исчерпывающим и может дополняться в будущем.
Научные предпосылки для фантастики
Складки пространства легальны с 1915 года
- Ваш фильм «Золотая лихорадка» понятен во всём мире, и Вы непременно станете великим человеком.
- Я Вами восхищаюсь ещё больше. Вашу теорию относительности никто в мире не понимает, а Вы всё-таки стали великим человеком.
Диалог Эйнштейна и Чаплина
Принципы варпа вытекают из идеи того что пространство не статичная декорация для геометрии, оно может сжиматься, создавая гравитацию, а возможно может и еще что-то. Концепция изложена Альбертом Эйнштейном в рамках Общей Теории Относительности в 1915 году. Эта идея, наверное, вторая по одиозности в науке, сразу после квантовой механики, у истоков которой тоже стоял Эйнштейн. Неудивительно, что авторами первых фантастичных предсказаний на основе ОТО стали люди, которе общались с ее автором.
Путешествия быстрее света почти легальны с 1935 года
Натан Розен - американский физик, который наверняка знаком нашим читателям по соавторству в ЭПР-парадоксе - основе для квантовой телепортации. Второй известный совместный мысленный эксперимент Эйнштейна и Розена - червоточина - общая точка для двух разных вселенных, через которую, может быть, можно перемещаться, игнорируя любые расстояния и запреты. Современные физики считают эти идеи непосредственно связанными. А еще у Розена есть своя альтернативная теория гравитации.
Мост Эйнштейна-Розена считается непроходимой червоточиной по причине колебаний - общая точка то появляется, то исчезает. А еще там есть две сингулярности и горизонты событий, что плохо сказывается на комфорте межзвездного путешествия.
Концепция кротовой норы - не абстрактный космический оптимизм, а попытка фундаментального описания мира. Кажется, что Эйнштейн и Розен считали мост имени себя основой Вселенной в наномасштабе:
Эти решения включают математическое представление физического пространства - пространством из двух одинаковых листов, при этом частица представлена «мостом», соединяющим эти листы.
В итоге, что мост-ЭР, что ЭПР-парадокс дают возможность преодоления скорости света. Запрет укоренившийся в 1905 году с публикацией Специальной Теории Относительности продержался всего 30 лет.
Путешествия во времени почти легальны с 1949 года
Крут Гёдель пошатнул мир математики в 1931 году, когда опубликовал доказательство теорем о неполноте алгебры, которые можно коротко описать:
Существует утверждение языка, что не может быть ни доказано, ни опровергнуто.
В Принстоне Гёдель познакомился с Эйнштейном и принялся шатать теорию относительности, показав возможность существования замкнутой времениподобной кривой - траектории по которой можно вернуться назад в прошлое. Эксцентричные идеи Гёделя хорошо описаны в научной статье Жана-Пьера Люмине, которого вы можете знать по первому изображению черной дыры:
Вселенная Гёделя бесконечна, не расширяется и наполнена идеализированной, однородной идеальной жидкостью. Она вращается, чтобы оставаться сбалансированной против гравитационного коллапса.
Путешественник может отправиться в будущее, но прибыть в прошлое, что сопровождается всеми парадоксами, которые возникают из-за возможного нарушения принципа причинности. По словам Гёделя, время существует относительно наблюдателя и теряет всю независимую реальность.
Философские аргументы, разработанные Гёделем для отрицания физической природы времени, были проанализированы многими авторами. В работах Гёделя Кассу-Ногес увидел логически последовательную систему, которая также представляла собой гениальный разум, сформированный причудливой смесью иррациональных фобий, суеверий, ипохондрии и паранойи.
Почему физики не придумали варп?
У Эйнштейна, Гёделя и Розена была авторская космология, идеи телепортации и путешествий во времени, но не было варпа, хотя эту концепцию легко представить в данном списке. Физики хотели и могли создавать авангардные работы на основе ОТО. Мои поиски аналогов варпа в научных работах до 90-х годов оказались безрезультатными. Но, все интересные статьи не перечитать, а в случае с физикой еще и не понять. Так что, я не бросаю поиски следов прото-варпа в ранних трудах кого-нибудь из друзей Эйнштейна.
Вклад Родденберри
Юджин Родденберри - пилот, полицейский, сценарист, продюсер, но ни разу не физик. Множество идей для сериала Star Trek были гениальными по меркам сценарного мастерства. Например, телепортацию ввели в сюжет чтобы сэкономить на графике посадки спускаемого корабля. Но все эти идеи уже присутствовали в науке и культуре, ими нужно было только грамотно воспользоваться. А вот идеи варпа не было. Действительно ли Родденберри лично придумал варп с нуля?
Конечно, Star Trek не просто набор интересных с точки зрения физики идей. Это наивное, но притягательное произведение. Зрители хочется узнать больше о мире недалекого космического коммунизма, персонажи выглядят уязвимыми, а проблемы которые они решают серьезными. Но чем дальше уходила вселенная Star Trek от оригинального сериала, тем магия кино становилась слабее, на мой взгляд. Кажется, Родденберри делал свою работу хорошо, даже если и не понимал полноценно физику.
Оригинальный сериал 1966 год
Варп один
Мистер Сулу: Варп один, сэр. Стартуем с орбиты.
The Man Trap
У оригинального сериала Star Trek были сразу две пилотные серии и в первой невышедшей на экраны упоминаются термины time warp factor по соседству со словом hyperdrive. Эти понятия попадут в описание варпа в будущем, но я не считаю их достаточно оригинальными. Однако, уже во втрой пилотной серии, попавшей на экраны, появился термин warp one - обозначение сверхсветового движения и принципа работы двигателей.
Предел скорости варп-8
Спок: Наша задержка на поверхности планеты сделала необходимой, чтобы мы шли с максимальной скоростью варпа в течение периода, превышающего рекомендуемый безопасный предел.
The Paradise Syndrome
В физике, скорость света - это табуретка на которой стоят фундаментальные законы: если выбить ее, то причинность и время повесятся. В оригинальном сериале это не так. Сверхсветовая скорость конечна, путешествия все еще длительные, в прошлое просто так приехать нельзя. На графике выше указано, что безопасная скорость это варп-6 в 216 раз быстрее света, а экстренная варп-8 в 512 раз. Оригинальный сериал именно эти пределы не проговаривает, но их существование является основой сюжета некоторых серий.
Антигравитация и искусственная гравитация
Спок: Стратос, капитан. Город, который на самом деле плавает в небе. Восхитительно! Лучший пример устойчивого антигравитационного подъема, который я когда-либо видел.
The Cloud Minders
Учитывая, как Спок прифигел от вида антигравитации, на своем корабле он такого не видел. А вот искусственную гравитацию там где нет обычной мы наблюдаем с первой серии: герои ходят ногами по полу и не испытывают медицинских проблем от микрогравитации в течении пятилетней миссии. Получается, Enterprise оригинального сериала обратную ситуацию создать не может.
В физике, нет антигравитации. Никакого экрана или уничтожителя гравитации быть не может. А вот отталкивающая гравитация предполагается. Вопрос на счет искусственной гравитации без инерции - открытый. Каких-то элегантных идей на этот счет тоже нет.
Компенсация инерции
Кирк: Что случилось с комментаторами инерции? (Внезапный толчок, и людей бросает вокруг)
The Immunity Syndrome
У обычного космического корабля пол всегда с той стороны где двигатели (во время их работы), при том что повернуться корабль может любым концом в строну своего движения. Это может быть неудобно. Если бы Enterprise летел на реактивной тяге, то либо тарелку нужно было бы поставить поперек, либо действительно компенсировать инерцию. Однако, как мы выясним ниже, все корабли звездного флота летают на одной только силе гравитации. Гравитация - это единственная сила, который не вызывает инерции. Компенсировать должно быть нечего. Второй момент, который мы узнаем ниже, варп снижает инертную массу корабля со всем экипажем вместе. Что дает еще один повод сомневаться в необходимости компенсации инерции.
Волшебный материал
Скотти: У меня плохие новости, капитан. Весь преобразователь кристаллов дилития расплавлен. Нет шансов на ремонт.
Elaan of Troyius
Волшебные материалы в фантастике - это ленивый ход. Как создать сюжетный дефицит на космическом корабле, где есть репликатор - прибор, который делает все из ничего? Есть волшебный материал - кристалл дилития - его нельзя создать искусственно, а для варпа он критически важен.
Конечно, физика не запрещает существование экзотических материалов, которые трудно произвести в походных условиях. Но я не верю в их природное происхождение. Впрочем, есть у физиков предсказание в пользу такой возможности - остров сверхтяжелых элементов. Самый тяжелый стабильный химический элемент на земле свинец-208 или висмут-209. Самый тяжелый нестабильный оганесон-294, он распадается за одну миллисекунду. Есть ожидание того что в космосе есть стабильные элементы с существенно большим массовым числом. Их нужно либо найти, либо создать.
Свечение варпа
Визуально с первых серий TOS мы видим свечение варп-гондол. Оно слабое и в первых сериях не было цветным, а затем окрасилось в розовый. Пока что непонятно, это физический эффект или габаритные огни. Персонажи об этом не говорят.
Источник энергии
Номад: Эта примитивная двигательная установка материи и антиматемери является основным приводом?
The Changeling
Начиная с оригинального сериала и далее аннигиляцию материи и антиматерии называют частью варп-двигателя, но это не так. Как мы увидим на схемах ниже, никакие продукты этой реакции до варп-гондол не дойдут и в создании тяги не поучаствуют.
Star Fleet Technical Manual 1975 года
Варп постулат
В 1968 году вышла книга Родденберри "The Making of Star Trek", в которой была формула вычисления варп скорости, но описания варпа не было.
В 1975 уже без участия Родденберри был опубликован справочник "Star Fleet Technical Manual", где упоминается "варп постулат". Думаю, это хитрый ход - сказать, что технология варпа засекречена, поэтому ее нельзя раскрывать.
Понимание варп-двигателя 1985 года
В 1985 году в журнале "Stardate Magazine" выходит статья "Понимание варп-двигателя", написанная для настольной игры "Star Trek RPG (Fasa)". Статья начинается с фразы:
Все знают как варп-двигатель работает.
Однако, я считаю, что это первое достаточно подробное описание концепции варпа. И эта концепция не похожа ни на то что говорится в фанатской Википедии, ни на научные работы, где в названии есть "варп-двигатель".
Антигравитация вошла в канон
Варп-драйв развился из прорыва в физике, сделанного в начале 21-го века: открытия искусственной гравитации, или магнатомики. Способность манипулировать гравитацией и создавать антигравитацию привела к открытию принципа варп-драйва.
Спок в шоке! Теперь антигравитация не только не удивительна в 23-м веке, а создана в начале 21-ого века, то есть сейчас.
Пузырь Алькубьерре за 9 лет до Алькубьерре
Экспериментируя с антигравитацией, чтобы наблюдать эффекты синтетической антимассы, он обнаружил, что когда сильное гравитационное поле генерируется в том же месте, что и сильное антигравитационное поле, они производят уникальное искажение в пространстве.
Теперь антигравитация необходима для варп-двигателя, а значит всегда присутствует на Enterprise. Строго говоря, антигравитация и отрицательная масса это совершенно разные гипотетические феномены, хотя их часто путают. Но если в данном описании осознанно заменить антигравитацию на белую дыру, а синтетическую массу на черную дыру получится принцип пузыря Алькубьерре, о котором физики заговорят почти на десятилетие позже. Кажется, это единственный абзац описания варпа во всей вселенной Star Trek с подозрением на заимствование из фантастики в науку, а не наоборот.
Эффект массы
Когда антигравитационное поле уменьшало массу генератора примерно до 0,001 % от его первоначального значения, деформация могла нести генератор и многое другое с ним быстрее скорости света.
А вот это другой принцип сверхсветового движения. Есть гипотетическая частица, давшая начало большому взрыву - тахион. Его масса - мнимая, то есть отрицательная после возведения в квадрат. Это позволяет ускоряться сталкиваясь с препятствиями и двигаться всегда быстрее света. Если сделать массу корабля мнимой, он будет вести себя как тахион. Но тут не замешаны гравитационные пузыри.
Гиперпространство анти-де-ситтера
Корабль с варп-драйвом «обходит» скорость света, ездя на варпе на краю подпространства, гипотетической области чуть за пределами нормального пространства. Эффект характеризуется некоторыми калифорнийскими инженерами по варпу как «звездный серфинг».
Это еще один оригинальный метод сверхсветового движения, подробно описанный Кипом Торном в книге "Интерстеллар. Наука за кадром". Существование темной энергии (и некоторые квантовые феномены)в ОТО можно объяснить особым гиперболическим гиперпространством анти-де-ситтера, которое отделено от нашего слоем защитного пространства. Слои названы в честь астронома Виллема де Си́ттера.
Если возможно пройти сквозь "защитный слой" пространства и занырнуть в гиперболическое гиперпространство, то можно вынырнуть очень далеко от точки входа. Ограничения скорости света на эти манипуляции не распространяются. И вообще никакие ограничения. Главный герой Интерстеллара - Купер таким образом вернулся из-под горизонта событий черной дыры, на другом конце Вселенной, из конца времен, на Землю в свое прошлое за считаные секунды.
"Серфинг" на границе гиперпространства - тоже отдельный вариант сверхсветового движения, с варп-пузырем не связанный напрямую.
Субсветовая разбежка
Когда варп-привод включаются, он немедленно приводит корабль к скорости света. Корабль должен быть очень близок к этой скорости во время инициации деформации, чтобы предотвратить крушение судна.
Это противоречит как описанным на данный момент принципам варпа, так и показанному в сериалах. Герои говорят "варп Х" и стартуют с места быстрее скорости света. О разбежке близкой к скорости света еще не знали в TOS и уже забыли в TNG.
В физических моделях с варп-пузырем, корабль вообще стоит на месте в своем локальном пространстве. Для серфинга по анти-де-ситтеровски важна скорость в гиперпространстве, а она, вроде бы, никак не связана с обычной. Ну, а при снижении инертной массы, корабль должен разгоняться сам.
Предел скорости варп-15
Чем меньше оставшийся процент массы корабля, оставленный варп-двигателем, тем быстрее корабль будет двигаться, до теоретического предела нулевой массы при WARP 15, в 3 375 раз превышая скорость света.
Во вселенной Star Trek образца 1985 года сверхсветовая скорость ограничена фундаментально. Это серьезный редкон. В оригинальном сериале скорость ограничивали из-за соображений безопасности, а не физической возможности. Этот параметр будет редактироваться чаще других.
Следующее поколение 1987 года
"Star Trek: The Next Generation" — второй телевизионный сериал во вселенной Звёздного пути. Съёмки были начаты "отцом вселенной" Юджином Родденберри, а после в 1991 года работу продолжил Рик Берман.
Частота варпа
Барклай: Я могу установить частотную гармонику между дефлектором и сеткой экрана, используя генератор варп-поля в качестве антиаттенуатора потока мощности, и это, конечно, естественным образом создаст усиление выхода энергии.
Райкер: Э-э-э. Понятно.
The Nth Degree
Все эти термины из радиотехники и в обычной физике касаются радиочастот. Но в сериале речь идет, кажется, о частотах гравитационного поля, ведь варп это же гравитация?
В реальной физике у гравитации есть колебания и частоты. В 2015 году коллаборациями LIGO и VIRGO было проведено экспериментальное обнаружение гравитационных волн, а в 2017 году за это была присуждена Нобелевская премия. Амплитуды таких колебаний ничтожно малы, так что их было трудно обнаружить. По сути, это открытие демонстрирует растяжение и сжатие пространства со всем содержимым вместе. Похоже ли это на вибрации варпа? Кто знает.
Трансварп-коридор
Лафордж: Наша текущая теория заключается в том, что Борги создали несколько трансварп-коридоров через подпространство. Корабль, входя в трубопровод, немедленно ускоряется до чрезвычайно высокой скорости варпа. Это как упасть в быстро движущуюся реку и плыть по течению.
Пикар: Как быстро корабль будет проходить через один из этих коридоров?
Лафордж: Мы не знаем. Нормальные ограничения подпространства не применяются к трнсварпу. Скорость должна быть по крайней мере в двадцать раз быстрее нашей максимальной.
Райкер: Как они открывают трансварп-коридоры?
Лафордж: Корабль Боргов излучал какой-то высокоэнергетический тахионный импульс незадолго до того, как мы увидели искажение подпространства. Кажется, что проводники настроены на реагирование на передачу тахионов определенной частоты.
Descent, part 1
Может показаться, что трансварп-коридор похож по принципам на мост Эйнштейна-Розена, о котом мы говорили в начале статьи. Но это не так: у червоточины нет пределов скорости и течения там быть не должно. Вторая версия - Борги летают на тахионах или их несет поток тахионов, но Лафордж утверждает, что это просто сигнал для открытия дверей. Кажется, в трансварпе нет ни околонаучного смысла, ни логики внутри вселенной. И это печальное начало перехода героев вселенной Star Trek на птичий язык, поиск смысла в котором - пустая трата времени.
Неэкологичность варпа
Рабаль: Капитан, согласно нашим исследованиям, варп-поля вызывают опасную реакцию в этом регионе космоса.
Серова: Наша планета уже пострадала. Мы измерили большие гравитационные сдвиги по всей нашей системе.
Force of Nature
Может ли варп-двигатель повредить пространство? В общей теории относительности пространство не состоит ни из какой физики, там чистая математика. Математика не принадлежит нашему миру, поэтому совершенно неуязвима. Другое дело планеты. Пузырь Алькубьерре мог бы раскидать планеты сильнейшей гравитацией, а пузырь Бобрика уже лишен такого недостатка.
Дейта: Серова и Рабал считают, что в коридоре есть области потенциальной нестабильности подпространства. Они считают, что если эти регионы продолжат подвергаться воздействию энергии варп-поля, они разорвутся. Подпространство будет выдавливаться в нормальное пространство, образуя разлом.
Пикар: Это как ходить вверх и вниз по одному и тому же куску ковра. В конце концов, ты изнашиваешь это.
Force of Nature
"Капитан фейспалм" тут неправ: кусок чистой математики можно использовать вечно.
Техническое руководство следующего поколения 1991 года
В 1991 году выходит справочник "Star Trek: Техническое руководство следующего поколения". Авторы Рик Стернбах и Майкл Окуда работали в художественном отделе сериала. Тут уже варп раскрыт максимально.
Планковское время
В 2061 году удалось изготовить прототип варп-устройства. Он, наконец, позволил беспилотному летательному испытательному аппарату оседлать скорость света, чередуя два состояния скорости, не оставаясь ни на одном из них в течение время Планка.
Система единиц Планка отвечает на вопрос:
- Что будет если принять основные физические константы - скорость света, гравитационную постоянную и постоянную Планка равными единице?
Ответ:
- Другие единицы станут абсурдно велики или абсурдно малы.
Абсурдно малое значение для времени в системе единиц Планка некоторые физики поняли буквально - меньшего отрезка времени не существует - время дискретно в этих масштабах. Это предположение надо бы проверить экспериментально, но пока не получается.
Справочник следующего поколения выдвигает новое предложение:
- Бесконечную энергию можно приложить к кораблю в течении абсурдно малого промежутка времени, это не потребует бесконечных ресурсов и позволит двигаться со световой скоростью.
Предположение интересное, хотя и самое спекулятивное среди всех предыдущих. Некоторые фанаты науки видят в плансковсих единицах философский камень - источник бесконечной энергии, безграничной скорости и, возможно, силы Земли! Но я к таким не отношусь.
Космические стрессы
Изобретатель варпа и его команда в конечном итоге переехали в колонию на Альфе Центавра. Переезд занял всего четыре года.
Если человечество действительно освоит межзвездные перелеты к 2061 году, может и я перееду из Петербурга к Альфе Центавра. Правда, непонятно, что делать с другим космическими стрессами? Например, с радиацией и микрогравитацией. Человек испытывающий эти стрессы 4,5 года непрерывно, скорее всего, пережить посадку на планету уже не сможет.
Гравитационная перистальтика
Ключ к созданию последующих неньютоновских методов, т.е. движения, независящего от истощения продуктов реакции, заключается в концепции многих слоев энергии варп-поля. Кумулятивный эффект приложенной силы приводит транспортное средство вперед и известен как асимметричная перистальтическая манипуляция поля.
Тут замудренными совами описали принцип действия человеческого кишечника. Кольцевая мускулатура сокращается и расслабляется, проталкивая еду вперед... то есть, назад. Получается, Enterprise NCC 1701 летает на варп-двигателе всегда. У него нет никаких реактивных систем. Вместо отбрасывания топлива он ползет по пространству как червяк под землей.
Хочется только придраться к терминологии. Слово неньютоновский закрепилось за жидкостями, сопротивление которых резко возрастет от быстрого движения. По поверхности таких жидкостей можно ходить быстрым шагом. А принцип реактивного движения я бы назвал Циолковским методом.
Форма корабля влияет на форму варп-поля
Форма корпуса звездолета облегчает проскальзывание.
Как видно на рисунке ниже, очертания корабля повторяют форму варп-пузыря вокруг него. Логично подумать, что варп-поле сделано специально по форме корабля, но все наоборот: корпус собран в форме варп-поля. Кажется, физического смысла в этой идеи нет.
И все-таки подпространство или эффект массы?
Во время силового соединения излучаемая энергия совершает переход в подпространство, применяя очевидный эффект уменьшения массы к космическому аппарату. Это облегчает проскальзывание космического корабля через секвенирующие слои энергии варп-поля.
Хуже всего из описания варпа следующего поколения я понимаю, как и зачем эффект массы добавлен в манипуляции с пространством? Могу только предположить, что КПД варп-двигателя на досветовых скоростях невероятно низок. Нужна колоссальная энергия, чтобы получить крошечную тягу. Поэтому приходится еще и снижать массу корабля со всем экипажем, чтобы куда-то отправиться. Я не биолог, но подозреваю, что манипуляции с массой опасны для живой материи.
То что из абзаца выше понятно - Enterprise NCC 1701 заползает в анти-де-ситтеровское гиперпространство, так же как Купер катался на тессеракте в Интерстелларе. А это значит, что варп-пузырь тут нужен лишь для досветового движения вместо реактивных двигателей. Весь сверхсвет берет на себя топология гиперпространства.
Такой варп похож на умеренно искривленный досветовой двигатель Алексея Бобрика, которому не требуется экзотическая материя. Подробнее об этом в следующей статье.
Звездная пыль на сапогах
Фактические значения скорости зависят от межзвездного состояния, например, плотности газа, электрических и магнитных полей в различных областях Млечного Пути и колебаний в подпространственной области. Звездолеты обычно путешествуют со скоростями кратными скорости света, но они страдают от энергетических штрафов, возникающих из-за квантовых сил сопротивления и неэффективности колебаний движущей силы.
Помните пузырь Бобрика? Забудьте. Единственное зачем вообще нужен варп-двигатель первого класса - он обходит препятствия. Дырявый варп следующего поколения лишен этого преимущества. Что дает больше поводов переживать из-за космических стрессов. Один из них - микрометеориты - крохотные камушки на баллистических скоростях. Enterprise NCC 1701 сам по себе летит с субсветвой скоростью. Встреча с любым объектом, даже пылинкой может быть фатальной.
Аннигиляция материи с антиматерией
Энергетическое поле, необходимое для движения USS Enterprise, создается катушками варп-поля. Ему помогает специфическая конфигурация корпуса звездолета. Катушки генерируют интенсивное, многослойное поле, которое окружает звездолет, и именно манипуляции формой этого поля создают эффект движения до и за пределами скорости света.
Принципиальная схема двигателя, на которой, думаю, основано описание варпа из Википедии. Все до "катушек генерации варп-полей" - энергетическая система. Получение электричества, тепла и реактивной тяги из реакции матери с антиматерией оценивается учеными как самый эффективный принцип космонавтики будущего.
Но, в данной схеме очевидные преимущества уступили место неочевидным. При аннигиляции материи с антиматерией образуется только излучение. Если нагреть им теплоноситель, например, водород, то он расширяясь создать реактивную струю. И в данной схеме все так и есть. Только струя попадет в катушки, откуда за пределы корабля материя уже не выходит.
Катушки варп-поля
При включении энергии кортенид вертерия (вымышленный материал) вызывает сдвиг энергетических частот, переносимых плазмой вглубь подпространственной области. Квантовые пакеты энергии подпространственного поля образуются примерно на 1/3 расстояния от внутренней поверхности катушки до внешней поверхности, так как кортенид вертерия вызывает изменения в геометрии пространства в масштабе планковской длины. Преобразованная энергия полей выходит из внешней поверхности катушки и излучается от гондолы. Определенное количество рекомбинации энергии поля происходит на центральной линии катушки и проявляется в виде излучения видимого света.
Это самое перегруженное научными терминами описание на данный момент. К счастью, концепции из которых намешан этот винегрет нам уже описали отдельно. Авторы решили собрать все что было придумано с 1985 года в одном предложении:
- Гиперпространство анти-де-ситтера
- Квантовая теория гравитации
- Особые свойства планковских единиц
- Некая связь между гравитационным взаимодействием и электромагнитным
В науке дня сегодняшнего, мы не знаем, квантуется ли гравитация? То есть, есть ли у гравитационного взаимодействия - посредник - частица переносчик - гравитон? Или это все причуды геометрии пространства?
Так же, мы не нашли прямой связи электромагнитных сил и гравитации. Кажется, нельзя просто так взять, подать электричество на катушки и получить гравитацию. Но, космические инженеры пытались.
А вот из гравитации получить свет можно, если вокруг достаточно газа. Гравитация заставляет частицы газа и пыли разгоняться, нагреваться и те излучают тепло, свет и радиацию. Таким образом светятся аккреционные диски вокруг черных дыр.
Объяснение свечения варпа
Можно предположить, что гондолы USS Enterprise не герметичны. Тогда, розовое, голубое и оранжевое свечение позади корабля может говорить о том, что из него выходит водород, неон, углерод, может быть метан... Если бы след был зеленым, стало бы понятно, что звездный флот летает на гептиле...
Варп-движение
По мере того, как плазменные форсунки работают последовательно, слои варп-поля строятся в соответствии с частотой импульсов в плазме и давят друг на друга. Накапливающийся эффект уменьшает видимую массу корабля и придает необходимую скорость. Критический переход происходит, когда внешнему наблюдателю кажется, что космический корабль движется быстрее, чем свет. Корабль, кажется, пересекает границу менее чем за время Планка. Физика варпа, устроена так, чтобы корабль никогда не двигался точно со скоростью света. Три передние катушки каждой гондолы работают с небольшим частотным смещением. Асимметрия поля, необходима для продвижения корабля вперед.
Второй набор утренней каши звездного флота из понятий:
- Перистальтика гравитационного поля
- Изменение массы
- Квантование времени
- Самоускорение из-за асимметрии
Последний пункт - это единственная часть описания варпа из сериала, похожая на принцип пузыря Алькубьерре, о котором поговорим в следующей статье.
Предел скорости варп-10
Выяснить, насколько «быстры» различные варп-скорости, было сложно, но не только с «научной» точки зрения. Мы должны были удовлетворить общие ожидания фанатов о том, что каждый новый корабль быстрее старого. Слишком высокая скорость корабля сделает галактику слишком маленькой для формата Star Trek. А при варп-10 скорость будет бесконечной, поэтому корабли не должны достичь этого значения. Это позволяет Q и его друзьям развлекаться в диапазоне варп-9,9999+, но также позволяет нашему кораблю путешествовать достаточно медленно, чтобы сохранить галактику большим местом, и соответствовать ожиданиям.
Второй редкон предельной скорости варпа. Теперь варп-10 - это неограниченная скорость, но достичь ее нельзя, чтобы сюжет случился. Такая же подоплека может быть и у других странностей. Этот вариант ближе всех к научному. Кстати, это редкон 1991 года, а серия где впервые рассказали о трансварпе вышла в 1993 году, что делает трансварп еще более бессмысленным.
Глубокий космос девять 1993 года
"Star Trek: Deep Space Nine" — третий телевизионный сериал во вселенной Star Trek. Он был создан Риком Берманом и Майклом Пиллером и шел с 1993 по 1999 года. Как раз на это время приходится пик научных работ по варпу. А вот серьезных нововведений в сериале не очень много по сравнению с новым поколением. И это хорошо, если посмотреть что станет с Вояжером.
Гиперпространственные напряжения
Дакс: Напряжения поля подпространства в норме.
Rejoined
По данным известных мне работы физики представляют гиперпространство совершенно лишенным любых уникальных стрессов. Это как новое супер-гладкое шоссе после проселочной дороги. Однако, это не обоснованное мнение, а просто отсутствие оснований предполагать какие-то препятствия в сугубо гипотетическом месте.
Вояджер 1995 года
"Star Trek: Voyager" — четвёртый телевизионный сериал во вселенной Star Trek, созданный Риком Берманом, Майклом Пиллером и Джери Тейлор. Нравится мне меньше всех. По сюжету, корабль Вояджер оказался в дельта-квадранте, за 70 000 световых лет от Земли. Это требует развития темы сверхвсетового движения. Это же хорошо? Варп двигатель обретет четкие лаконичные черты и из множества противоречивых принципов сценаристы выберут один и глубоко проработают его?
Нет Переход на птичий язык начался где-то в середине следующего поколения. Там термины просто были свалены в кучу. В Вояжере этот переход завершился. Каша терминов подгорела и убежала.
Варпу можно помешать
Торрес: Какая-то турбулентность подпространства мешает нам создать стабильное варп-поле.
Scorpion Part I
- Можно ли сделать что-то такое, чтобы пузырь из складок пространства не мог образоваться?
Для ответа на этот вопрос нужно с начала ответить на предыдущий:
- Что вообще технически нужно для создания пузыря из складок пространства?
И у физиков нет ответа. Ни одна работа не предлагает какую-то конкретную принципиальную схему устройства.
Турбулентность это вид воздушного потока. Чему турбулировать в гуперпространстве решительно непонятно.
Кашу нужно помешать
Джейнвей: Квантовые матрицы, кристаллы бенамита, технологии Боргов! Представляешь, что скажет Звездный флот?
Timeless
Звездный флот должен был сказать, что гуманитариям среди сценаристов нужно покаяться. Крепкая научная фантастика превратилась в фэнтези, где под словом квантовый подразумевается магия. Больше волшебных кристаллов богу кристаллов! Волшебная раса поделилась своей необъяснимой магией.
Ниликс: Мой вклад в квантовый Slipstream-двигатель - Талаксская пушистая муха. Хорошая примета, если одно из этих существ проникнет на ваш корабль.
Путешествия во времени
Ким: Фазовая дисперсия начинается, и квантовый Slipstream становится нестабильным. Нам нужен кто-то в шаттле, чтобы прокатиться по порогам перед Вояджером.
Ким: Видишь ли, Док, пятнадцать лет назад я неправильно рассчитал порог Slipstream и передал Voyager неправильные фазовые корректировки. Бум! Они были выбиты из квантового Slipstream и отправлены на ледяную смерть. Но у меня было много времени, чтобы переосмыслить свою ошибку, и теперь я знаю, как ее исправить. Итак, мы отправим Voyager новый набор фазовых корректировок.
Доктор: Разве для этого не поздновато?
Чакотай: Мы нашли способ общения с Вояджером в прошлом, непосредственно перед аварией.
Ким: Лучше поздно, чем никогда.
Доктор: Сообщение назад через время?
Ким: Вот. Темпоральный передатчик Боргов.
Timeless
В физике любое путешествие быстрее скорости света это то же самое что путешествие во времени. Кроме того, квантовая телепортация (основанная на ЭПР-парадоксе), возможно, позволяет передавать сообщения в прошлое.
А вот новый метод перемещения мне кажется типичной фентезийной белибердой:
- Фаза колебаний чего имеется в виду?
- Дисперсия чего во что?
- Как квантовая механика связана с гравитационной технологией перемещения?
- Чем Slipstream принципиально отличается от варпа?
Варп-10 начинает быть похож на научный варп
Ниликс: Бесконечная скорость. Понял. Так что это значит очень быстро.
Периж: Это означает, что вы будете занимать каждую точку вселенной одновременно. Теоретически, вы можете пойти куда-нибудь мгновенно. Время и расстояние не имели бы смысла.
Threshold
Эта серия Вояжера вышла в 1996 году, через 2 года после публикации научной статьи, описывающей пузырь Алькубьерре и за 25 лет до статьи о пузыре Бобрика, в которой описаны недостатки пузыря Алькубьерре. Алексей Бобрик считает, что пузырь Алькубьерре должен вытягиваться в процессе ускорения и при достижении скорости света станет бесконечно длинным. Размышления о бесконечной скорости и что она сделает с причинностью должны были начаться в TOS при первых упоминаниях варпа.
Таблица предварительных результатов
Оригинальный сериала и новое поколение до 6 сезона вместе с энциклопедиями к ним предложили 17 частично несовместимых концепций варпа. Они приведены в таблице ниже. Остается только узнать, какое количество из этих феноменов попали в различные научные трактовки. Так мы сможем количественно описать заимствование идей из фантастики в науку.
Остальные же два с половиной сериала насыпали идей от души. Но за ними нет физики. Или нет красоты, потому я не могу эту физику рассмотреть.
Остальные части расследования
Пока в разработке...
P.S.: Если у вас есть другие справочки по Star Trek, проливающие свет на историю концепции варпа, присылайте, добавлю их в статью.
Автор статьи - Георгий Тимс для проекта «Физика для гуманитариев». При копировании, пожалуйста, указывайте авторство. Социальные сети проекта: Группа ВК, Телеграмм канал, Ютуб канал