Возможен ли варп-двигатель из «Звездного пути»?

Центральное место в научной фантастике, и в частности в «Звездном пути», занимает возможность путешествовать по галактике со скоростью, намного превышающей скорость света, с помощью вымышленной технологии, называемой «варп-двигатель». Что это такое и будет ли он у нас когда-нибудь?

Предварительный ответ

Предварительный ответ — «нет». Согласно общепринятым законам науки ничто не может двигаться быстрее света. Несмотря на то, что скорость света достаточно высока, чтобы обогнуть Землю семь раз за одну секунду, космос очень велик.

Свету требуется восемь минут, чтобы добраться от Солнца до Земли, и четыре года, чтобы свет от нашего Солнца достиг ближайшей звезды (Проксима Центавра). Большинство звезд — и, следовательно, большинство планет — намного дальше, поэтому время в пути будет соответственно больше. Расстояния настолько огромны, что межзвездное путешествие заняло бы целую жизнь, если не лететь со скоростью, очень близкой к световой.

Поэтому создатели «Звездного пути» изобрели удобную, но воображаемую технологию. Согласно канону «Звездного пути», варп-двигатель работает, создавая «варп-пузырь» вокруг космического корабля, внутри которого пространство буквально искривляется.

Перед космическим кораблем пространство сжимается, а за кораблем расширяется. Таким образом, космический корабль никогда не движется быстрее света; он просто проходит более короткое расстояние. Например, если варп-двигатель может сократить расстояние до Проксимы Центавра в 1/1461 раза по сравнению с нормальной длиной, он сможет добраться туда за один день.

Огромная проблема

Это реалистично? Может быть. Начнем с того, что наше лучшее современное понимание пространства исходит из общей теории относительности Эйнштейна.

В этой теории гравитация понимается не как сила, как мы ее обычно представляем, а скорее как искривление пространства. Итак, если пространство можно каким-то образом искривить или исказить, то варп-двигатель может находиться в пределах области общепринятой науки.

Однако здесь все становится сложнее. В теории относительности искривляющая пространство величина — это масса (или, что то же самое, энергия). Говоря простым языком, огромная масса Земли искривляет пространство вокруг себя. Это искажение приводит к явлению, известному нам как гравитация.

Хотя искривление пространства материей является фактом, оно не слишком помогает нашему варп-движению. Искривление пространства у поверхности Земли относительно невелико. В конце концов, искажение не сокращает заметно расстояние между Землей и Солнцем, не говоря уже о ближайшей звезде.

Таким образом, чтобы варп-двигатель стал полезной двигательной технологией, космический корабль должен нести массу, намного большую, чем планета, или даже больше, чем звезда. Эта дополнительная масса сделает корабль слишком сложным для перемещения, а это означает, что идея просто несостоятельна.

Варп-двигатель — это устройство, которое искажает форму пространственно-временного континуума. Космический корабль, оснащенный варп-двигателем, может двигаться со скоростями, на много порядков превышающими скорость света. В отличие от некоторых других вымышленных сверхсветовых технологий, таких как прыжковый двигатель (через гиперпространство), варп-двигатель не обеспечивает мгновенного перемещения между двумя точками, а скорее предполагает измеримый промежуток времени, который имеет отношение к концепции. В отличие от гиперпространства, космический корабль с варп-скоростью продолжал бы взаимодействовать с объектами в «нормальном пространстве».

Отрицательное отношение к отрицательной энергии

Отменяет ли это полностью идею варп-двигателя? Не совсем. Уравнения, управляющие специальной теорией относительности, богаты и сложны, и у них есть множество решений.

В 1994 году физик-теоретик Мигель Алькубьерре нашел решение, искажающее пространство способом, очень похожим на то, что изначально предполагалось создателями «Звездного пути». При точно определенных условиях можно расширить пространство позади объекта и сжать его спереди.

Однако есть проблема. Чтобы добиться этого искажения, исследователям пришлось бы использовать отрицательную энергию, то есть уменьшить энергию пустого пространства ниже нуля.

Согласно Эйнштейну, варп-двигатель требует невозможной предпосылки. В качестве аналогии возможно, что какое-то математическое вычисление, связанное с ростом человека, может иметь отрицательное решение. Но что значит для человека отрицательный рост? Это не имеет физического смысла.

Поэтому, пока ученые пытаются найти лазейки в условиях, необходимых для решения Алькубьерре, большинство думает, что таким образом варп-двигатель не будет создан; отрицательная энергия является пока математическим артефактом, а не физическим явлением.

Возможен ли варп-драйв или нет?

В целом, наше нынешнее понимание законов природы не допускает ни путешествий со скоростью, превышающей скорость света, ни решения, подобного Алькубьерре, для искривления пространства.

Однако тем, кто мечтает путешествовать по звездам, не стоит сдаваться. У ученых нет полного понимания законов природы.

В науке всегда безрассудно говорить, что что-то невозможно. В 1850 году, если бы вы спросили лучших ученых того времени, можно ли говорить с людьми на расстоянии, или можно ли заглянуть внутрь человеческого тела, они бы сказали вам: «Нет». Однако каких-нибудь полвека спустя изобретение радио и открытие рентгеновских лучей доказали бы их неправоту.

Это то, что нужно для того, чтобы варп-двигатель стал реальностью. У кого-нибудь появится новая идея, которая сильно отличается от нашего нынешнего понимания физики. Тогда, может быть — только может быть — мы сможем смело идти туда, куда еще никто не ходил.