Популярная астрофизика. Философия космоса и пятое измерение

Это уже разумный срок. Но где гарантия, что там есть планеты, пригодные для жизни? А экспансии в другие звездные системы займут десятки и сотни лет. И ведь кораблям где-то надо будет дозаправляться, добывать ресурсы для жизни и т. п. Даже если мы решим все эти вопросы, при достижении новых звезд будут сменяться поколения астронавтов.

Центр галактики вообще становится для нас недостижимым. Солнце находится на периферии нашей галактики, до центра же – 27 тысяч световых лет!

Поэтому ученые уже сейчас пытаются придумать механизмы, которые помогут ускорить межзвездные путешествия.

Одним из таких гипотетических объектов, которые могут быть в природе, являются червоточины. Но о червоточинах – чуть позже. А пока мы поговорим о гипотетическом механизме – варп-двигателе, который является частым гостем в научной фантастике.

Рабочая математическая модель варп-двигателя

Скорость света – максимальная скорость для взаимодействия объектов. А вот пространство способно расширяться быстрее скорости света. Это хорошо наблюдается в рамках инфляционной модели Вселенной. Поэтому, если манипулировать пространством вокруг космического корабля, можно превысить скорость света. Однако есть ограничение общей теории относительности. Объекты ненулевой массы двигаться быстрее скорости света не могут.

Модель варп-двигателя в 1994 году составил мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре. Принцип работы двигателя не противоречит общей теории относительности. Это означает, что его можно считать гипотетически возможным. В своей модели Алькубьерре поместил звездолет в пространственный пузырь.

Варп-двигатель должен искривлять пространство, раздувая его после корабля и сжимая перед ним. Сам корабль неподвижен, а вот пузырь с гигантской скоростью прошивает пространство. Само пространство может двигаться со скоростью куда большей, чем скорость света. Значит, и преодолевать гигантские расстояния такой корабль сможет быстрее.

Технически этот принцип можно реализовать так: варп-двигатель распределяет темную энергию. Избыток ее создается позади корабля, а нехватка – впереди. Темная энергия заставляет всю нашу Вселенную расширяться с ускорением, а уж с простым кораблем способна сотворить чудеса, если сделать этот процесс управляемым.

В NASA заинтересовались идеями физика. Команда под руководством инженера Гарольда Уайта заявила, что начнет работу в этом направлении, чтобы воплотить модель Алькубьерре на практике. Пока, по словам ученых, на базе пузыря Алькубьерре могла бы работать модель звездолета массой с Юпитер. Создать подобный корабль невозможно, однако в будущем эти ограничения будут преодолены.

Гипотеза о туннеле для межзвездных путешествий. Что говорит наука о червоточинах в космосе

Червоточины – гипотетический объект в космосе, через который можно путешествовать не только в пространстве, но и во времени.

Идея червоточины на данный момент – это единственная надежда человечества на путешествия на очень большие расстояния за разумный срок.

Кротовые норы могут соединять далекие объекты во вселенной

Мгновенные путешествия между двумя далекими объектами во Вселенной – возможно ли такое? Червоточины – это туннели сквозь пространство. Они фигурируют во множестве научно-фантастических фильмов и книг, ведь гипотетически через них можно совершать межзвездные путешествия. Широкую популярность за пределами научного сообщества червоточины получили после фильма «Звездный путь» (1979).

Задолго до кино это явление в физике было известно под названием «кротовая нора». Кротовые норы согласуются с общей теорией относительности. Путешествие через червоточину (или кротовую нору) возможно при определенных условиях, которые задаст гравитация.

Для наглядного объяснения, что такое червоточина, обычно используют такой пример. Берем лист и ставим на нем две точки на разных его краях. Вопрос: какая траектория будет кратчайшей?

Очевидно – прямая. Да! Но только если мы живем в так называемом евклидовом пространстве. В том самом, где параллельные прямые не пересекаются. Но пространство может меняться вблизи объектов с гигантской гравитацией. Поэтому более простым может быть другой путь – сложить лист пополам и две точки просто проткнуть карандашом. Это и будет та самая червоточина.

Автор названия, астрофизик Джон Уилер, приводил своим студентам пример с яблоком и муравьем. Если яблоко проедено червем насквозь, то путешествие муравья будет намного быстрее, чем обход по поверхности. Именно эта аналогия привела к появлению термина «червоточина». Точки с очень большой гравитацией, такие как массивные черные дыры, могут быть напрямую связаны друг с другом. Они как бы стягивают пространство-время. И перемещение становится мгновенным. Теоретически через них можно путешествовать и во времени. Для этого нужно, чтобы один из входов в червоточину двигался относительно другого с околосветовой скоростью.