Ученые, которые не откажутся от варп-драйва

Для большинства из нас путешествие со скоростью, превышающей предельную космическую скорость - скорость света - является научной фантастикой, которая ломает самые основы современной физики. Но по мнению Джозефа Агнью, студента инженерного факультета Университета Алабамы в Хантсвилле, эта теория заслуживает изучения.

Идея впервые пришла к Агню в старшей школе, когда он влюбился в варп-двигатели, которые он видел в « Звездном пути» . «Я подумал о некоторых технологиях, которые постулируются внутри, - говорит он, - и задавался вопросом, какова может быть научная поддержка».

Агнью - не просто еще один трекки с мечтательными глазами. В сентябре 2019 года он выступил с докладом на эту тему на конференции по аэрокосмической технике. В отчетах аудитория Агнью описывалась как «только стоячие места», и мероприятие привлекло большое внимание средств массовой информации .

Может показаться удивительным, что научная фантастика нашла отражение на академической конференции, но Агню далеко не единственный в его интересах. Он надеется стать одним из десятков инженеров и физиков-теоретиков, которые серьезно изучают варп-двигатели более двух десятилетий. Но, в отличие от Агнью, большинство ученых рассматривают варп-драйв как нечто большее, чем мысленный эксперимент, хотя и способный нас многому научить.

«Это по-прежнему справедливо воспринимается как в высшей степени спекулятивная идея, которая интересна для иллюстрации определенных положений общей теории относительности, но совершенно непрактична», - говорит Хосе Натарио , математик и физик-теоретик из Высшего технического института Лиссабонского университета.

«Это технически разумно, - говорит Джеральд Кливер , физик-теоретик из Университета Бейлора, - но были проблемы, которые возникали почти на всех уровнях».

Сфера исследований варп-двигателя насчитывает менее 30 лет. В 1994 году физик по имени Мигель Алькубьерре , тогда докторант Кардиффского университета в Уэльсе, предложил нечто замечательное: способ путешествовать со скоростью, превышающей скорость света - в глазах стороннего наблюдателя - без нарушения законов физики.

Теория варп-двигателя Алькубьерре работает не за счет того, что что-то толкает быстрее света. Вместо этого его варп-двигатель создает пузырь, который буквально деформирует пространство: сжимая его спереди и растягивая сзади. Если бы вы были на космическом корабле, путешествующем внутри такого пузыря, вы бы по-прежнему двигались со скоростью света, но, по сути, путешествуете на расстояния, которые были сжаты короче, как если бы вы проезжали гребень волны. пространство-время.

«Движительный механизм, основанный на таком локальном искажении пространства-времени, просто просит дать ему знакомое название« варп-двигатель »научной фантастики», - писал Алькубьерре в своей оригинальной статье. Естественно, это имя прижилось как среди физиков, так и среди широкой публики.

Но чтобы математическое видение Алькубьерра работало, искривленное пространство должно было иметь отрицательную энергию - другими словами, меньше, чем нулевая энергия, которая существует в идеальном вакууме. Как бы странно это ни звучало, физически это возможно. Чтобы получить эту отрицательную энергию, теория варп-двигателя Алькубьерре использует то, что физики называют «экзотической материей» - разновидность, имеющая отрицательную массу.

Экзотическая материя с отрицательной массой была бы довольно странной, если бы вы встретили ее на Земле. Как математически, так и буквально, он будет действовать как полярная противоположность материи положительной массы, с которой вы взаимодействуете каждый момент своей жизни. Если, например, вы попытаетесь отбросить шар из экзотической материи с отрицательной массой, он действительно подлетит к вам, и гравитация Земли вместо того, чтобы привязать этот шар к земле, вытолкнет его в космос.

На данный момент экзотическая материя с отрицательной массой живет в сфере гипотез, но Агню это не беспокоит. «Есть некоторые теории, указывающие на то, что экзотическая материя может существовать», - говорит он.

Карлос Барсело , исследователь гравитации из Андалузского института астрофизики в Гранаде, Испания, согласен. «Это всего лишь гипотеза, что существует экзотическая материя, но есть теоретические ситуации, указывающие на возможность ее производства».

Агню цитирует нечто, называемое эффектом Казимира. Представьте себе два нейтральных листа металла в вакууме, почти, но не совсем соприкасающиеся - на расстоянии нанометров друг от друга. Фотоны, длины волн которых не попадают в зазор, отсекаются, уменьшая энергию вакуума; Фактически, этот промежуток имеет отрицательную энергию. Агнью не указывает, как эффект Казимира можно использовать для получения экзотической материи, но он говорит, что это «потенциальный индикатор действия некоторых из этих неизвестных сил».

В любом случае в оригинальной статье Алькубьерре говорилось, что для поддержания отрицательной энергии варп-пузыря диаметром всего 100 метров вам потребуется более экзотическая материя, чем масса всей Вселенной. Более поздние расчеты сократили это число до массы Юпитера, но это по-прежнему ошеломляющее количество того, чего никто никогда не видел - по крайней мере, насколько нам известно.

Тем не менее для физиков-теоретиков статья Алькубьерре стала похожей на лампу в темноте. За прошедшие с тех пор четверть века многочисленные математики, инженеры и физики суетились вокруг его теории, разбирая ее на части, а затем снова сколачивая.

Одним из таких физиков был Хосе Натарио. «Казалось, что в выборе [Алькубьерре] было много произвола», - говорит он. «Я хотел посмотреть, есть ли варианты получше».

Затем, в 2001 году, Натарио показал, что варп-двигатель Алькубьерре был лишь одним из возможных варп-двигателей - и что растяжение и сжатие пространства Алькубьерре на самом деле не было необходимо. Он придумал альтернативу: варп-пузырь, который движется вперед в пространстве, как он говорит, «очень похоже на рыбу, скользящую по воде, не сжимая и не расширяя ее».

Но варп-драйв Натарио не смог устранить зависимость Алькубьерре от экзотической материи с отрицательной массой. Более того, его варп-драйв столкнулся с другими препятствиями, которые не позволили и Алькубьерре, и его стремлениям стать реальностью.

Одна из проблем заключается в том, что фотоны, выходящие из передней части варп-пузыря, где пространство сжимается, смещаются в синюю сторону; у них более короткие длины волн. Это означает, что фотоны получают энергию, но для сохранения энергии они откачивают ее из космоса, в котором уже есть отрицательная энергия, дестабилизируя весь пузырь.

«В своей статье, - говорит Натарио, - я доказываю, что эта проблема возникает для всех искривленных приводов».

«Если не найти способ обуздать эту нестабильность, - говорит Барсело, - варп-двигатель будет разрушен за очень короткий период времени».

Натарио подчеркивает еще одну проблему. Даже если вы успешно создали варп-пузырь с отрицательной энергией, нет известного способа переместить его вперед в космосе, почти так же, как вы не можете услышать сверхзвуковой самолет до его прибытия. «Вы не можете сказать пространству, чтобы оно деформировалось, чтобы пузырь деформации мог двигаться вперед», - говорит он.

Эти проблемы делают путешествие на варп-двигателе, как мы его себе представляем, совершенно непрактичным. Агнью, студент инженерного факультета, кажется, считает, что эти препятствия преодолимы и что варп-драйв находится в пределах досягаемости. «Я уверен, что есть еще кое-что, что нужно исследовать», - говорит он. «Конечно, есть основания для надежды!»

Физики-теоретики не совсем согласны.

По словам Кливера, создание варп-двигателя сегодня «невозможно, если честно».

По словам Натарио, невозможно создать варп-двигатель, «не используя существующие технологии и, возможно, не используя какие-либо технологии будущего».

«Шансы, что такая конфигурация когда-либо будет построена, очень мала, - говорит Барсело.

«Я не думаю, что это вообще возможно, если мы не откроем что-то новое в фундаментальной физике в будущем», - говорит сам Алькубьерре. Алькубьерре, который сейчас является директором Института ядерных наук Национального автономного университета Мексики, не работал над варп-двигателями с момента публикации этой первой статьи в 1994 году.

Джозеф Агнью считает, что потребуется что-то экспериментальное, «некоторый количественный, физически репрезентативный прогресс в исследованиях», чтобы изменить то, как физики рассматривают варп-двигатели.

Например, инженеры НАСА предложили эксперименты по измерению деформации пространства с помощью лазеров, но до сих пор ни один эксперимент не оказался полезным, и Кливер утверждал, что такие эксперименты ошибочны.

Тем не менее, даже если варп-двигатель остается вне досягаемости инженеров, это не значит, что они в космическом тупике. Изучая теоретические варп-двигатели, физики смогли многое узнать об относительности и о том, как Вселенная работает в экстремальных условиях.

«Меня всегда [интересовали] причины, по которым невозможно превзойти скорость света», - говорит Барсело. Для него изучение варп-двигателей - это способ исследовать горизонты физики, где предел космической скорости начинает нарушаться.

Кроме того, Кливер говорит, что «существует множество связей между [двигателями искривления] и червоточинами», теоретическими «туннелями», связывающими разные места в пространстве-времени. Подобно варп-двигателю Алькубьерра, червоточины могут предлагать способ преодолевать огромные расстояния со скоростью, превышающей скорость света. Более того, некоторые теории червоточин зависят от отрицательной энергии, чтобы оставаться открытыми. Эти ссылки - большая часть того, почему Кливер называет варп-двигатели «очень интересной идеей».

И даже если варп-двигатели никогда не станут ничем иным, как мысленным экспериментом, многие физики варп-двигателей черпают вдохновение из того же колодца Агню.

Как говорит Кливер: «Я думаю, мы все фанаты Star Trek ».


Рахул Рао - научный писатель и фанат Доктора Кто.

Suggested posts

Ураган Харви остановил ремонтные работы для Apple и Dell

Ураган Харви остановил ремонтные работы для Apple и Dell

По мере того, как Техас восстанавливается после сильных ветров и рекордных дождей, вызванных ураганом Харви, клиенты Apple и Dell в других странах США узнают, что ураган может иметь непредвиденные последствия. «Мне позвонил сотрудник Apple из бара Genius и сказал, что все ремонта их ноутбуков проходит через Хьюстон.

Электрик использовал жирные мешки с ненужной едой, чтобы скрыть свое местоположение по GPS и пропустить работу

Электрик использовал жирные мешки с ненужной едой, чтобы скрыть свое местоположение по GPS и пропустить работу

Скриншот: Facebook / Twisties Трудовая жизнь взрослых может быть странной и отталкивающей. Показательный пример: руководители Тома Колеллы, 60-летнего электрика, работающего в Перте, Западная Австралия, знали, что он хранил свой КПК, выпущенный компанией, в пустых мешках с нездоровой пищей в течение неопределенного времени, и, по всей видимости, никто из них не спрашивал ни о чем. вопросов, заслуживающих такого открытия.

Related posts

Microsoft Exec настаивает на том, чтобы продукты Surface не засоряли просочившуюся памятку

Microsoft Exec настаивает на том, чтобы продукты Surface не засоряли просочившуюся памятку

Фото: Getty. Microsoft находится в режиме полного контроля над повреждениями после того, как Consumer Reports на прошлой неделе удалил свою рекомендацию по продуктам Surface для ноутбуков и планшетов. Согласно предположительно просочившейся внутренней служебной записке, компания признает проблемы, с которыми сталкивались ее продукты Surface, но руководители говорят, что основные критические замечания были устранены.

Uber не может даже подписать проклятое письмо правильно

Uber не может даже подписать проклятое письмо правильно

Фото: AP Uber, чувак… что ты делаешь? Ты так много лажаешь. Сначала была кампания #deleteUber, в ходе которой более 200000 клиентов Uber удалили свои учетные записи из-за того, что Uber был членом экономического консультативного совета Трампа.

Лицензия терапевта по "гей-конверсии" приостановлена ​​после того, как пациенты заявили, что он изнасиловал их

Лицензия терапевта по "гей-конверсии" приостановлена ​​после того, как пациенты заявили, что он изнасиловал их

Терапевт из Торонто, который пытался «вылечить» гомосексуальность у своих пациентов-мужчин, был признан своими сверстниками виновным в сексуальных домогательствах. Ранее в этом месяце Дисциплинарный комитет Коллегии врачей и хирургов Онтарио (CPSO) установил, что 72-летняя Мелвин Исков. , совершил несколько «профессиональных проступков», включая сексуальное насилие над двумя пациентами, долгое время находившимися на лечении.

Друзья Трампа в социальных сетях утверждают, что наш дорогой лидер пишет в Твиттере с iPhone

Друзья Трампа в социальных сетях утверждают, что наш дорогой лидер пишет в Твиттере с iPhone

Изображение: AP На прошлой неделе мы сообщили о странной активности, происходящей в аккаунте Дональда Трампа в Твиттере. Твиты такие же безумные и злые, как всегда, но с 8 марта почти каждое сообщение приходит с iPhone, а не с ужасно устаревшего и незащищенного Android-устройства Трампа.

MORE COOL STUFF

«Танцы со звездами»: Мел Си «выпотрошен» из-за шокирующей ночной ликвидации жира

«Танцы со звездами»: Мел Си «выпотрошен» из-за шокирующей ночной ликвидации жира

Знаменитость "Танцев со звездами" Мел Си была "потрошена" из-за своего шокирующего вылета из "Grease Night" после того, как оказалась в двух худших.

Рэндалл Эммет обманывает? Лала из "Правил Vanderpump" сказала, что не беспокоилась о том, что он "крадется"

Рэндалл Эммет обманывает? Лала из "Правил Vanderpump" сказала, что не беспокоилась о том, что он "крадется"

Лала Кент из «Правил Vanderpump» ранее сказала, что не может видеть, как Рэндалл Эмметт ей изменяет. Она также сказала, что он был ее лучшим другом.

90-дневный жених »: Варя Малина собирает средства для жениха Джеффри Пашеля - просит у поклонников« возможность очистить его имя »

90-дневный жених »: Варя Малина собирает средства для жениха Джеффри Пашеля - просит у поклонников« возможность очистить его имя »

Бывшая звезда '90 Day Fiancé 'Варя Малина подтверждает, что она с Джеффри Пашелем, и сплачивается за него, прося своих последователей о финансовой помощи.

Как Колин Пауэлл познакомился со своей женой Альмой Пауэлл?

Как Колин Пауэлл познакомился со своей женой Альмой Пауэлл?

Колин Пауэлл и его жена Альма Пауэлл были женаты почти шесть десятилетий. Брак пары действительно выдержал испытание временем.

Как изменить свое имя на Facebook

Как изменить свое имя на Facebook

Хотите сменить имя на Facebook? Это легко сделать всего за несколько простых шагов.

7000 шагов - это новые 10 000 шагов

7000 шагов - это новые 10 000 шагов

Если вам постоянно не удается достичь этой произвольной ежедневной цели в 10 000 шагов, у нас есть хорошие новости. Ваше здоровье также улучшится, если вы сделаете меньше шагов.

Почему нельзя закачать собственный газ в Нью-Джерси?

Почему нельзя закачать собственный газ в Нью-Джерси?

Штат Гарден - единственный штат в США, где запрещено перекачивать собственный газ. Что дает?

Ваши шансы попасть в оленя повышаются осенью

Ваши шансы попасть в оленя повышаются осенью

И, кстати, вождение в сумерках и в полнолуние тоже не идет вам на пользу.

Мэгги Джилленхол присоединяется к Дакоте Джонсон в Лондоне, плюс Ванесса Хадженс, Кристиан Сириано и другие

Мэгги Джилленхол присоединяется к Дакоте Джонсон в Лондоне, плюс Ванесса Хадженс, Кристиан Сириано и другие

Мэгги Джилленхол и Дакота Джонсон позируют на премьере в Лондоне, Ванесса Хадженс покидает спортзал в Лос-Анджелесе, Кристиан Сириано находится в Нью-Йорке, чтобы отпраздновать 19-й сезон «Project Runway» и многое другое. От Голливуда до Нью-Йорка и повсюду между ними, узнайте, чем занимаются ваши любимые звезды

Бесстыдная 'Эмма Кенни утверждает, что сет стал' более позитивным местом 'после ухода Эмми Россум

Бесстыдная 'Эмма Кенни утверждает, что сет стал' более позитивным местом 'после ухода Эмми Россум

Бесстыжая выпускница Эмма Кенни рассказала о своем опыте работы с Эмми Россум в сериале Showtime.

Hamilton Star Хавьер Муньос о том, что во время пандемии был ослаблен иммунитет: «Я был буквально в ужасе»

Hamilton Star Хавьер Муньос о том, что во время пандемии был ослаблен иммунитет: «Я был буквально в ужасе»

«У него не было шанса воспользоваться», - говорит людям Хавьер Муньос, ВИЧ-положительный и выживший после рака.

Рэйчел Рэй говорит, что она благодарна за то, что «осталась жива» после пожара в доме и наводнения в квартире

Рэйчел Рэй говорит, что она благодарна за то, что «осталась жива» после пожара в доме и наводнения в квартире

«Так много людей написали мне, протянули руку и сказали, что мы тоже так много потеряли», - сказала Рэйчел Рэй в Extra.

Понимание объектов и объектно-ориентированного программирования в JavaScript

Понимание объектов и объектно-ориентированного программирования в JavaScript

Я хочу поговорить об объектах в JavaScript и о том, как они используются для объектно-ориентированного программирования (ООП). Я немного расскажу об объектах и ​​их свойствах, а также об ООП с функциями конструктора и с классами.

Аутентификация JWT и обновление токена для платформы API

Аутентификация JWT и обновление токена для платформы API

LexikJWTAuthenticationBundle обеспечивает аутентификацию JWT (Json Web Token) для вашего Symfony API. Установка При желании вы можете изменить JWT_PASSPHRASE перед генерацией ключей ssh.

18 идей проекта Data Science для начинающих

18 идей проекта Data Science для начинающих

Выберите один или все из них - что вам больше всего нравится. Проекты в области науки о данных - отличный способ для новичков освоить некоторые из самых базовых навыков и языков в области науки о данных, которые вам понадобятся, чтобы заниматься наукой о данных в качестве хобби или карьеры.

Как проверить NaN в JavaScript

Проверка на NaN («не число») так же просто, как проверка самодостаточности в JavaScript.

Как проверить NaN в JavaScript

В JavaScript специальное значение NaN (что означает «не число») используется для представления результата математического вычисления, который не может быть представлен как значимое число. - Джошуа Клэнтон вкратце о JavaScript Специальное значение NaN отображается в JavaScript, когда математические функции не работают (Math.

Language