Физиците теоретично анализираха възможността за създаване на варп двигател (варп задвижване) - хипотетичен обект, който ви позволява да пътувате с близки и свръхзвукови скорости (от гледна точка на външен наблюдател) поради изкривяването на пространство-времето около пътник. Оказа се, че за разлика от свръхсветлинните полети, черупката на такъв апарат може да бъде направена от обикновена материя за пътуване с подсветлинни скорости. В същото време задвижващите механизми на кораба и голямата маса, изисквана от черупката, все още остават проблемни въпроси. статия публикувани в списанието Класическа и квантова гравитация.
В края на миналия век физикът Мигел Алкубиер от Университета на Уелс, вдъхновен от сюжета на телевизионния сериал "Стар Трек", описа теоретичен модел на пътуване със свръхзвукова скорост, който не изисква използването на червееви дупки. Идеята на учения е била да създаде нещо като балон, който да обгражда космическия кораб, като компресира пространство-времето пред кораба и го разтяга зад него. От гледна точка на външен наблюдател подобни манипулации могат да изглеждат като свръхсветлинен полет - точно както в инфлационния модел на Вселената, първите моменти от нейния живот са придружени от бързо разширяване на пространството и разстоянието между точките се увеличава ако летяха със свръхсветлинна скорост, въпреки че физическите скорости на телата бяха по-малки от скоростта на светлината.
Теория на варп двигателите
В общата теория на относителността източникът на пространствено-времевите изкривявания е материята – тоест нейното разпределение в пространството определя как ще бъде изкривена геометрията. Тази връзка може да се използва в обратна посока - за определяне на вида на пространствено-времевото изкривяване, от какво разпределение на материята може да бъде причинено и какви свойства има изходното вещество.
За варп двигателя на Alcubierre такива съображения водят до факта, че устройството задължително трябва да съдържа области с отрицателна енергийна плътност - докато за известните разновидности на материята тази стойност е положителна. Така доскоро се смяташе, че за пътуване, наред с други неща, ще е необходимо първо да се намери начин за създаване на отрицателна енергийна плътност.
Изследвания на варп двигатели
Алексей Бобрик и Джани Мартир от Нюйоркската лаборатория за приложна физика на усъвършенстваното задвижване обобщиха идеята за варп двигателя на Алкубиер до по-широк клас пространствено-времеви изкривявания, отколкото първоначално предложи ученият. В разширения модел авторите разделят пространството на три области - асимптотично плоска външна област (т.е. практически неизкривена на голямо разстояние от кораба), извита - обвивката на апарата и отново плоска вътрешен регион - пространството за самия кораб и пътниците. В същото време физиците се ограничават до разглеждане на обвивки, които са симетрични спрямо оста на движение на апарата и са неподвижни от гледна точка на наблюдателя във вътрешната област, т.е. те изискват наличието на глобална референтна рамка от останалата част от черупката.
Изследователите се съсредоточиха върху подклас варп двигатели, в които обвивката се движи с подсветлинни видими скорости (до които по принцип е възможно да се ускори обикновената материя) и който позволява съществуването на стационарни физически наблюдатели (т.е. материални тела, не само формално стационарни точки) във вътрешния регион. За сферично симетрични пространствено-времеви изкривявания учените изчислиха необходимата енергийна плътност въз основа на параметрите на изкривяването.
Оказа се, че sublight warp двигателите позволяват не само отрицателна, но и положителна енергийна плътност - което означава, че по принцип могат да бъдат направени от материята, с която сме свикнали. В този случай за наблюдателя времето вътре в кораба ще тече по-бавно, отколкото в референтната система, която се движи извън черупката със същата скорост, но за черупка с маса от порядъка на масата на Земята и радиус от 10 метра, забавянето ще бъде само стотни от процента - тоест за една година вътрешното и външното време ще се разминават само с няколко часа.
В допълнение, авторите намериха начин да намалят общата енергия на кораба за модел с аксиална симетрия при фиксирана скорост - за това те предложиха черупката да бъде сплескана в посоката на движение. Според изчисленията намаляването на надлъжния размер на кораба ще доведе до правопропорционално (със същия брой пъти) изменение на общата му енергия. Това би могло да улесни създаването на варп двигатели, базирани на материя с отрицателна енергийна плътност - сплесканият кораб ще се нуждае от по-малко екзотичен материал.
Уорп двигатели и реалност
Учените отбелязват, че въпреки възможността за надземно движение на кораба, на практика то почти не се различава от надземното движение на всяко друго физическо тяло, тъй като в момента няма известни начини за ускоряване на физически обекти до свръхсветови скорости. Възможно е да се предположи, че някаква хипотетична частица вече се движи по-бързо от светлината - и да се изследва такава задача, но не е възможно да се ускори тази частица от обичайната подсветлинна скорост до необходимата свръхсветлинна скорост. Обвивката на варп двигателя също е материален обект и за него, както и за всяко друго тяло, са валидни същите съображения – и няма да е възможно да се ускорят извънземните варп двигатели с методи, известни на физиците.
Това не е първият път, когато теоретиците наскоро тестват екзотичните пътувания за практичност. В действителност подобни пътувания са далеч - например през май 2015 г. НАСА отрече слуховете за разработването на уорп двигател.
Прочетете също:
Много лош превод на украински, защо не преведете от английски, а не от Кацапиач?