Обмануть Вселенную. Как ученые пытаются преодолеть скорость света при помощи технологии из научной фантастики

Первым о варп-двигателях всерьез заговорил физик-теоретик Мигель Алькубьерре. В 1994 году он предложил первое математическое решение для создания варп-двигателя. В своей работе ученый описал проект двигателя для корабля, позволяющего ему перемещаться со скоростью выше скорости света, при этом никак не нарушая законы физики.

Алькубьерре явно опередил свое время, ведь его работа использовала теоретические концепции вроде отрицательной энергии, которые и тогда, и сейчас кажутся не совсем реалистичными. Подобный вид энергии должен генерироваться веществом с отрицательной массой: ничего подобного во Вселенной не наблюдается до сих пор, а потому такой подход к созданию варп-двигателя кажется нереальным. По крайней мере, сейчас. Кроме того, даже она не позволяла бы приблизиться к скорости света, необходимой для корректной работы варп-двигателя: якобы именно на таких скоростях мы можем «смять» пространство-время.

Есть сразу несколько команд ученых, которые отказались от идеи использования отрицательной энергии для создания варп-двигателя. А некоторые даже планируют создать прототип технологии на основе своих исследований.

Варп-пузырь

Команда ученых Applied Physics уверена, что мы можем построить варп-двигатель, используя лишь те физические законы и правила, которые известным нам на сегодняшний день. Отрицательная энергия и ее наличие во Вселенной наверняка поспособствовало бы созданию подобной технологии, однако ученые уверены — она может быть реальной даже без подобных сложных (и, возможно, несуществующих) концепций.

Астрофизик Джанни Мартир, один из ученых, участвовавших в исследовании, уверен, что даже несмотря на то, что человечество еще не придумало, как превысить скорость света, «нам это не нужно, чтобы стать межзвездным видом».

Мартир вместе со своим коллегой из Лундского университета Алексеем Бобриком описывают варп-двигатель, как пузырь. Все, что находится внутри пузыря — это что-то вроде пассажирского места, окруженного «варп-защитой». Наружная часть имеет гравитационное поле самого варп-двигателя, которая «растворяется» с расстоянием, возвращая обычное плоское состояние пространства-времени. Это важно для того, чтобы не нарушать решение теории относительности Эйнштейна.

Этот пузырь варп-двигателем делает тот факт, что на «пассажирском месте» течение времени отличается от времени «снаружи». Фактически, ученые предполагают, что в этом пузыре может находиться космический корабль, после чего варп-двигатель разгоняет пузырь и позволяет ему преодолеть скорость света — даже если сам по себе корабль будет буквально висеть в воздухе относительно пузыря, он разгонится до сверхсветовой скорости относительно окружающего его пространства.

Задача состоит в том, чтобы заставить этот пузырь двигаться быстрее скорости света. Ученые уверены — для корректной работы варп-двигателя нам достаточно правильно использовать пространство-время и выбрать (или создать) правильный материал для «варп-защиты».

"С одной стороны, мы до сих пор не знаем, как набрать сверхзвуковую скорость [для варп-пузыря]. Но, мне кажется, эта статья — большой шаг вперед, ведь теперь у нас есть отличная математическая основа для изучения варп-двигателей", — прокомментировала статью Applied Physics немецкая физик-теоретик Сабин Госсенфельдер.

Она объясняет, что теперь идея о создании варп-двигателя действительно выглядит реальной. Единственный сценарий, при котором мы можем на 100% отрицать возможность создания подобной технологии — это если бы наш мир действительно существовал исключительно по законам общей теории относительности Эйнштейна. А мы знаем, что это не так.

Первопроходец

Одним из первых ученых, который воспринял идею Алькубьерре всерьез стал бывший сотрудник NASA Гарольд Уайт. Большинство его исследований были сугубо теоретическими, однако однажды ему повезло оказаться в нужное время в нужном месте.

Так, Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США отвечает за разработку новых технологий для американской армии. В одном из исследований, финансируемых министерством, участвовал в том числе и Уайт. Его работой было изучение эффекта Казимира — и во время своих исследований Уайт сделал случайное открытие, которое поразило его и коллег.

Не вдаваясь в сложную квантовую физику, стоит упомянуть, что эффект Казимира никак не связан с теорией или механикой варп-двигателя. Во всяком случае, так считалось до сих пор. Уайт и команда Limitless Space Institute обнаружили структуру чрезвычайно небольших размеров, которая «может участвовать в распределении отрицательной энергии, которая соответствует требованиям метрики Алькубьерре».

Уайт заявляет, что их работа стала первой статьей, прошедшей научную рецензию, которая показывает создание наноструктуры, «которая сможет стать источником настоящего, хоть и небольшого, варп-пузыря». В их работе подтверждается тороидальная (как пончик) форма варп-пузыря; более того, там описана даже концепция проекта космического корабля и варп-двигателя, который смог бы генерировать отрицательную плотность энергии вакуума. Это, в теории, позволило бы варп-пузырю разогнаться до сверхсветовой скорости.

«Это очень похоже на то, что требуется для деформации пространства, о котором говорил Алькубьерре», — пишет ученый. В будущем он планирует перевести всю свою теорию в практику и создать модель варп-пузыря — однако пока что неизвестно, когда он представит результаты своей новой работы. В первую очередь он хочет изучить технологию на микро/макроуровне, прежде чем приступать к полноценным исследованиям в космосе.

В рамках современной физики

Современная физика, если верить Альберту Эйнштейну, имеет несколько ограничений. Одно из них — ничто во Вселенной не может достичь или превысить скорость света. Астрофизик Эрик Ленц из Геттингенского университета считает, что на самом деле и у этого правила есть исключения. «Обойти» физику он думает при помощи солитонов — это такая разновидность волны, которая постоянно сохраняет свою форму и энергию, двигаясь с одинаковой скоростью.

То есть солитоны и будут являться той самой «варп-защитой» пузыря, в котором будет находиться космический корабль. Расчеты показывают, что подобный пузырь в теории может развить около- или даже сверхсветовую скорость, что позволило бы ему проходить сквозь пространство-время. Стоит уточнить, что Ленц не считает, что нам нужно ускорять сам варп-пузырь — вместо этого он предлагает манипулировать самим пространством-временем, чтобы изменить расстояние между кораблем и объектом.

Главная проблема — это невероятное количество энергии, которое потребовалось бы для работы подобного варп-двигателя. Ленц считает, что для работы двигателя, который поддерживал бы приблизительно стометровый варп-пузырь, «примерно в сотни раз больше массы планеты Юпитер». Проще говоря, сейчас даже всей энергии на Земле не хватило бы на то, чтобы запустить подобный варп-двигатель.

Сейчас мы все еще далеки от создания подобной футуристической технологии. Ученые в своих исследованиях постоянно это подчеркивают — в нынешнем виде технология требует невероятного количества энергии, а также очень немногие из тех, кто готов делать технические гипотетические расчеты, готов утверждать, что они сработают на практике.

«Сейчас мы находимся больше на научном, нежели на технологическом этапе. Мы должны совершить очень конкретные и контролируемые шаги, чтобы доказать концепцию и удостовериться, что мы правильно поняли и применили математику и физику», — говорил еще в 2013 году Гарольд Уайт. Как видим, с тех пор мало что изменилось с точки зрения подхода — тем не менее, все больше ученых всерьез воспринимают тему варп-двигателя, рассматривая ее не только как веселую концепцию из научной фантастики, а и как возможную часть нашего будущего.