Трудно жить во Вселенной, где даже ближайшие к Земле звезды отстоят от нее на колоссальное расстояние, а скорость света для большинства тел все еще считается абсолютной. Неудивительно, что фантасты часто прибегают к концепции перемещений со скоростью, превышающей скорость света — это единственный способ добраться до отдаленных уголков космоса.
В 2019 году Американский институт аэронавтики и астронавтики стал площадкой для презентации, сделанной инженером Джозефом Агнью. Он поделился результатами своего исследования и объяснил, что теория движущей силы варп-прыжка, одного из способов преодолеть световые годы за кратчайшее время) довольно проста.
Все началось с того, что в 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре предположил, что концепцию таких перемещений можно рассматривать как теоретическое решение уравнения поля Эйнштейна, которое описывает взаимодействие пространства, времени и энергии в нашей Вселенной. Если предельно упростить его концепцию, то речь идет о «растягивании» ткани пространства-времени в волне: в таком случае пространство перед движущимся телом сокращается, а пространство позади него расширяется.
Так получается своего рода «варп-пузырь», внутри которого может поместиться космический корабль. Он будет способен пролетать через этот импровизированный колодец со скоростью, превышающей световую. Если рассмотреть этот пузырь в контексте общей теории относительности, то его внутренняя часть будет представлять собой инерциальную систему отсчета для всего, что находится внутри него. Аналогичным образом, такие пузыри могут появляться в ранее плоской области пространства-времени и превышать скорость света.
Технологии 10 достопримечательностей Солнечной системы: отправляемся в космос
Важно отметить, что поскольку корабль фактически движется не в пространстве-времени, то традиционные релятивистские эффекты (такие как замедление времени) к нему применяться не будут. Именно на эту концепцию и опирался Агнью, а помогал ему Гарольд «Сонни» Уайт, руководитель команды передовых силовых установок в Лаборатории физики передовых двигателей космического центра NASА.
По словам Уайта, теория Алькубьерре была обоснованной, но требовала серьезного тестирования и разработки. С тех пор он и его коллеги занимались именно этими делами в лаборатории Eagleworks. Аналогичным образом, Агнью провел большую часть своей академической карьеры, исследуя теорию и механику механики деформации.
«Открытие LIGO, сделанное несколько лет назад, было огромным шагом вперед для науки, поскольку оно экспериментально доказало, что пространство-время может «искривляться» и изгибаться в присутствии огромных гравитационных полей, и это распространяется по всей Вселенной. Раньше, благодаря Эйнштейну, у нас была лишь теория на этот счет, но теперь мы знаем наверняка», отмечает автор работы.
Конечно, концепция варп-двигателя требует дополнительной поддержки и многочисленных достижений в других областях науки, прежде чем станет возможно создание первых экспериментальных прототипов. Однако Агнью считает, что все это осуществимо, если подходить к проблеме последовательно.
«По сути для привода варп-деформации необходим способ расширения и сжатия пространства-времени по желанию и локально, например, вокруг небольшого объекта или корабля. Мы точно знаем, что энергия очень высокой плотности в форме, например, электромагнитных полей или массы, могут вызвать искривление в пространстве-времени.
С другой стороны, нам придется максимально усовершенствовать оборудование и процесс, генерирующий такие формы энергии. Я полагаю, что как только эффект можно будет дублировать в лабораторных масштабах, это приведет к гораздо более глубокому пониманию того, как работает гравитация, и открет двери для некоторых пока еще не обнаруженных теорий или лазеек», пояснил автор.
Подводя итог, он заключил, что самое большое препятствие — это энергия. Из-за нее возникают технологические препятствия, требующие больших электромагнитных полей и более чувствительного оборудования.
