Новая теоретическая конструкция варп-двигателя устраняет барьер «отрицательной энергии»

Сверхсветовые путешествия — это основа научной фантастики. Такая технология, конечно, была бы невероятно удобна для нас в реальном мире, и хотя эти “варп-двигатели” считались теоретически возможными, они обычно связаны с экзотической физикой, которая находится вне нашей досягаемости.

Теперь астрофизик Эрик Ленц изложил новую теоретическую конструкцию, которая могла бы позволить сверхсветовые путешествия, основанные на обычной физике.

Если человечество собирается выдержать испытание временем, мы должны выйти за пределы Земли и Солнечной системы.  Хотя где-то там почти наверняка есть другие планеты, подобные Земле, Вселенная просто слишком велика, чтобы мы могли достичь их в любой практический промежуток времени. Используя современные химические ракеты, потребовалось бы более 50 000 лет, чтобы достичь Альфы Центавра, нашего ближайшего соседа.

И вот тут-то и появляется сверхсветовая мечта. Если бы мы могли путешествовать со скоростью света, путешествие сократилось бы до чуть более четырех лет (а для путешественников еще меньше), а это означает, что обратный путь мог бы легко вписаться в нормальную человеческую жизнь. Некоторые гипотетические конструкции варп-двигателей могут добраться туда всего за пять месяцев — меньше, чем наше нынешнее время полета на Марс.

Проблема в том, что, согласно общей теории относительности Эйнштейна, физически невозможно, чтобы что-либо двигалось быстрее скорости света. Это потому, что по мере того, как объект движется быстрее, его масса увеличивается, поэтому к тому времени, когда вы достигнете скорости света, эта масса приблизится к бесконечности. К тому же, чтобы разогнаться до такой скорости, потребуется бесконечное количество энергии.

Но, возможно, есть какие-то лазейки. В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре изложил проект варп-двигателя, который теоретически мог бы позволить чему-то двигаться быстрее света, не нарушая никаких физических законов.

Идея заключается в создании пузыря отрицательной энергии вокруг объекта, так что ткань пространства-времени впереди объекта сжимается, а пространство позади него расширяется. В центре находится “плоская” область пространства-времени, где объект может путешествовать с комфортом, где любой человек даже не почувствует, что он движется.

Конечно, у этого варп-двигателя Алькубьерра есть свои проблемы. Чтобы говорить о создании пузыря отрицательной энергии, нам потребуются экзотические формы материи, которые не совсем легко найти — если они вообще существуют.

Решение этого вопроса и было целью новой статьи. Астрофизик Геттингенского университета Эрик Ленц предлагает способ создания одного из таких “пузырей деформации” из положительных источников энергии.

Изучая предыдущие предложения по варп-двигателям, Ленц понял, что существуют определенные конфигурации пространственно-временных пузырей, которые были упущены. Эти пузыри приняли форму солитонов, компактных волн, которые движутся с постоянной скоростью, не теряя своей формы. Солитоны наблюдаются при определенных обстоятельствах в волнах в воде, атмосферных движениях, которые производят странные облачные образования, или в свете, проходящем через различные среды. В этом случае солитоны распространяются через само пространство-время.

Эрик Ленц обнаружил, что определенные конфигурации солитонов могут быть сформированы с использованием обычных источников энергии, не нарушая никаких уравнений Эйнштейна – и не требуя никаких отрицательных плотностей энергии.

В другом интересном повороте, течение времени будет сохранено для любых путешественников. Обычно объекты, движущиеся со скоростью света, испытывают время, проходящее медленнее – поэтому, как предполагает старый мысленный эксперимент, если вы посадите одного близнеца на космический корабль, движущийся со скоростью света, он будет намного моложе своего близнеца, который остался на Земле. Поскольку в центре солитона существуют минимальные приливные силы, время будет проходить с одинаковой скоростью как внутри, так и снаружи варп-пузыря.

В то время как варп-двигатель, использующий обычные источники энергии, может стать крупным прорывом, новый солитонный метод, конечно, имеет свои собственные препятствия. Он все еще потребует абсолютно огромного количества энергии, которое просто невозможно достичь прямо сейчас.

“Экономия энергии должна быть радикальной, примерно на 30 порядков, чтобы быть в пределах досягаемости современных ядерных реакторов деления”, — говорит Эрик Ленц. “К счастью, в более ранних исследованиях было предложено несколько энергосберегающих механизмов, которые потенциально могут снизить потребляемую энергию почти на 60 порядков.”

Их изучение станет приоритетом Ленца в будущей работе. “Эта работа отодвинула проблему путешествий со скоростью, превышающей скорость света, на один шаг от теоретических исследований в фундаментальной физике и приблизила ее к инженерным разработкам”, — говорит Ленц.

“Следующий шаг — выяснить, как уменьшить астрономическое количество энергии, необходимое для подобной технологии. Тогда можно будет говорить о постройке первых прототипов.”

Исследование было опубликовано в журнале «Classical and Quantum Gravity».