Эта технология, позволяющая лететь быстрее света, хорошо известна по фантастическим фильмам. Однако законам физики она не противоречит. Что такое варп-драйв и насколько реально его создание на Земле — читайте в материале автора РИА Новости Николая Гурьянова.
Корабль размером с Юпитер
В декабре на сайте препринтов arXiv вышла статья международной группы ученых из базирующейся в Нью-Йорке организации Applied Physics ("Прикладная физика"). Это крайне смелая научная работа. Ее авторы предлагают использовать лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию (LIGO) для обнаружения инопланетных технологий. А именно — космических аппаратов с быстрым и (или) массивным ускорением (RAMAcraft).
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, пространство и время едины. Когда обладающее массой тело движется, по пространству-времени проходит рябь — гравитационные волны. Чем массивнее объект, тем сильнее возмущение. Впервые такие колебания зарегистрировали с помощью LIGO в 2015-м: обсерватория поймала волны, возникшие при слиянии двух черных дыр массами 36 и 29 солнечных.
Искривления пространства-времени даже самыми сильными гравитационными волнами ничтожны — в несколько тысячных долей протона или нейтрона. LIGO невероятно чувствительна и требует строгой калибровки.
Ученые провели расчеты наименьшего объекта, который мог бы генерировать гравитационные волны, видимые с Земли. Оказывается, он должен быть довольно большим: весить примерно столько же, сколько Юпитер, находиться в пределах 326 тысяч световых лет от нас и двигаться с одной десятой скорости света.
Для сравнения: зонд Parker Solar Probe, самый быстрый объект, созданный руками человека, разогнался до 690 тысяч километров в час, или 0,064 процента скорости света.
В будущем, по мере развертывания более чувствительных детекторов гравитационных волн, таких как космическая антенна лазерного интерферометра (LISA), есть шанс уменьшить размеры искомого корабля до более разумных.
Выдумка, которая вышла из-под контроля
Релятивистские скорости (то есть сопоставимые со световой) теоретически достижимы с помощью так называемого варп-двигателя. Warp по-английски — "искривление". Этот способ межзвездных путешествий придумали фантасты. Скажем, в сериале "Звездный путь" (Star Trek) у "Энтерпрайза" именно такой двигатель.
При существующих технологиях добираться до ближайшей к нам звездной системы — десятки тысяч лет. И законы физики не позволяют слишком ускориться. Согласно специальной теории относительности, ничто не может двигаться быстрее скорости света. Причем по мере приближения к ней масса стремится к бесконечности, а значит, так же увеличивается и энергия, необходимая для разгона. Поэтому скорости света достичь нельзя (единственное исключение — фотоны). Впрочем, для путешествия в другие галактики и этого было бы недостаточно.
Писателей-фантастов это, разумеется, не устраивало. Чтобы отправить героев навстречу межгалактическим приключениям, авторы сайнс-фикшен искали лазейки — по законам жанра нельзя выходить за рамки научной теории. Наряду с "кротовыми норами", варп-двигатель стал одним из решений проблемы.
Постулат о том, что ничто не движется быстрее света, действует только внутри системы координат пространства-времени. Но на само пространство это не распространяется. Известно, что Вселенная расширяется. И отдельные ее части удаляются друг от друга с релятивистскими скоростями. Кроме того, пространство способно сжиматься. И внутри черной дыры это происходит быстрее скорости света.
По концепции варп-драйва пространство сжимается перед кораблем и расширяется за ним. Это позволяет лететь сквозь Вселенную со скоростью, превышающей световую в тысячи раз.
"Пузырь Алькубьерре"
Вдохновленный сериалом "Звездный путь", мексиканский физик Мигель Алькубьерре в 1994-м разработал математическую теорию, подтверждающую возможность такой технологии в рамках общей теории относительности. По его расчетам, космический корабль действительно способен двигаться со сверхсветовыми скоростями внутри пузыря — гиперрелятивистского локально-динамического пространства. Сам звездолет при этом будет статичен — он перемещается как бы внутри кабины фуникулера.
Правда, для варп-двигателя нужно колоссальное количество материи с отрицательной массой. Это гипотетическое вещество с особыми свойствами. Например, если ударить по мячу из такой материи, он полетит не вперед, а назад.
Физики усовершенствовали модель "пузыря Алькубьерре", немного приблизив ее к реальности. В этом участвовала, в частности, аффилированная с НАСА лаборатория перспективных двигателей Eagleworks.
В 2021-м команда Applied Physics сообщила в рецензируемом журнале Classical and Quantum Gravity, что отрицательная энергия для варп-двигателя необязательна. Можно использовать чрезвычайно мощное гравитационное поле, сжав вещество массой с планету Земля до десяти метров. Правда, тогда скорость корабля будет досветовой.
Еще одна альтернативная идея варп-двигателя принадлежит доктору Эрику Ленцу из Геттингенского университета: задействовать так называемые солитоны, или "пузыри искривления" — компактные волны, способные двигаться с любой скоростью, сохраняя форму. Помещенный внутрь такого пузыря космический корабль будет перемещаться вместе с самим солитоном, и путь до ближайшей звезды Проксима Центавра сократится с десятков тысяч до четырех лет.
Межпланетный промышленный шпионаж
Новое исследование Applied Physics — своеобразный ход конем в погоне за варп-двигателем. Ученые исходят из допущения, что более развитые цивилизации уже разработали подобный способ передвижения, а значит, за ними можно подсмотреть — и, изучив параметры испускаемых кораблем гравитационных волн, определить его характеристики. Что, в свою очередь, приблизит нас к созданию аналога "Энтерпрайза" в реальности.
Впрочем, гиперрелятивистские скорости — не единственная проблема астронавтов будущего. Например, неизвестно, как полет внутри "пузыря Алькубьерре" скажется на здоровье человека.
Пока это по-прежнему больше фантастическая, нежели научная технология. Однако она продолжает вдохновлять ученых по всему миру. Возможно, их усилия, которые сейчас кажутся сомнительными, однажды проложат человечеству настоящий путь к звездам.