В фантастических фильмах всё выглядит просто: включили варп-двигатель — и через пару минут вы уже у другой звезды. Кажется, что физика XXI века почти подошла к этому рубежу, а теория относительности якобы даже допускает такие полёты.
Но астрофизик Борис Евгеньевич Штерн считает иначе. По его словам, варп-двигатель — это не технология будущего, а пример того, как красивую математическую идею выдают за физическую реальность. И проблема здесь не в нехватке денег или времени, а в самих законах природы.
Почему идея варп-двигателя кажется правдоподобной
Штерн отмечает: разговоры о варп-двигателях обычно начинаются с фразы «это следует из общей теории относительности». Людям кажется, что раз пространство и время могут искривляться, значит, можно придумать способ «сжимать» пространство перед кораблём и «растягивать» позади него.
В массовом сознании это выглядит как почти готовое инженерное решение. Особенно если опираться на популярные пересказы и визуализации из научной фантастики. Но здесь, по словам учёного, и начинается подмена понятий.
Пузырь Алькубьерре — не решение теории относительности
Основой всех разговоров о варп-двигателях служит идея о так называемом пузыре Алькубьерре. Однако Штерн подчёркивает: это не решение уравнений общей теории относительности, а скорее пожелание к ней.
Фактически берётся желаемая метрика пространства-времени и задаётся вопрос: что нужно разместить в пространстве, чтобы она получилась? При этом положений самой теории оказывается недостаточно: не рассматривается, будет ли такая конструкция устойчивой, как она станет эволюционировать и что с ней произойдёт дальше.
По сути, сначала придумывается результат, а уже потом под него подгоняются условия.
Масса галактики и энергия, которой не существует
Когда физики начинают считать, что именно нужно для реализации такой метрики, результат оказывается отрезвляющим. По словам ученого, требуется количество вещества, сравнимое с массой галактики.
Причём половина этого «вещества» должна находиться в форме фантомной энергии — с отрицательной плотностью массы, которая, по современным представлениям, либо запрещена, либо вообще не существует в природе.
И даже если на секунду представить, что такая энергия возможна, её ещё нужно определённым образом распределить в пространстве. На этом этапе разговор о технологии окончательно превращается в фантазию.
Варп-двигатель и кротовые норы — одна и та же проблема
Борис Евгеньевич высказывает подозрение, что пузырь Алькубьерре — это просто неправильно интерпретированная кротовая нора. Кротовые норы тоже требуют фантомной энергии, чтобы быть проходимыми.
Проблема усугубляется тем, что общая теория относительности сильно зависит от выбора системы отсчёта. Одно и то же решение может выглядеть принципиально по-разному в разных координатах. В одной системе — как варп-пузырь, в другой — как геометрия, очень похожая на кротовую нору.
Почему с такой физикой работают единицы людей
Борис Штерн отмечает, что уверенно работает с общей теорией относительности, когда Вселенная однородна и изотропна, и всё сводится к уравнениям Фридмана.
Но неоднородная и анизотропная теория относительности — это область, с которой умеют работать лишь десятки специалистов в мире. Даже задачи, которые сегодня кажутся «классическими», вроде вращающихся и заряженных чёрных дыр, потребовали от своих авторов десятилетий жизни.
Показателен пример Роя Керра, который долгие годы искал решение для вращающейся чёрной дыры. Его история хорошо демонстрирует масштаб сложности подобных задач.
Становится ли фундаментальных физиков больше
Штерн описывает два противоположных тренда. С одной стороны — деградация образования. С другой — рост массового высшего образования. В абсолютных числах студентов-физиков может становиться больше, но в относительных — их доля снижается.
При этом умение работать с формулами на «школьном» уровне не делает человека учёным в области фундаментальной физики. Чаще всего это означает занятие узкой нишей, а не широкое владение теорией.
Людей, способных свободно оперировать сложными решениями общей теории относительности, по-прежнему остаётся очень мало.
Что реально работает сегодня: нейтрино и Байкал
На фоне разговоров о невозможных технологиях Штерн обращает внимание на реальные достижения. Байкальский подводный нейтринный детектор постепенно наращивает объём и уже уверенно регистрирует астрофизические нейтрины — частицы, прилетающие не из атмосферы, а из далёких космических источников.
Учёные видят избыток нейтрино на высоких энергиях по сравнению с расчётным атмосферным фоном. Пока совпадения с конкретными объектами имеют лишь маргинальную статистическую значимость, но по мере накопления данных ситуация меняется.
Американский детектор IceCube, обладающий кубическим километром объёма и работающий дольше, уже смог связать нейтрино с конкретным блазаром — квазаром, направленным на Землю узким пучком излучения.
Вывод: Вселенная не ждёт нас с включённым варпом
Межзвёздные полёты упираются не в отсутствие смелых идей, а в фундаментальные ограничения физики. Варп-двигатель требует энергии и форм материи, существование которых крайне сомнительно.
Мы всё лучше «слышим» Вселенную через нейтрино и гравитационные волны, но это совсем не то же самое, что свободно путешествовать между звёздами.
Фантастика предлагает короткий путь. Физика же, как подчёркивает Штерн, показывает, насколько этот путь на самом деле далёк.
Полный подкаст можно посмотреть по ссылке
Следите за нами в социальных сетях:
Наши каналы в дзене:
- Про науку
- Про бизнес
- Про здоровье