14:24 Полетим в "Пузыре" к Звездам |
 Полёты со скоростями на порядки выше скорости света, не нарушающие притом никаких известных законов физики, — возможны. Таков общий вывод теоретического исследования, проведённого недавно в США. Практическая реализация такого привода после этой работы не стала ни на йоту ближе, чем до неё. Но и "фундамент" для такого прорыва согреет романтика, чья душа восстаёт против тирании межзвёздных расстояний.Героями на этот раз стали Джеральд Кливер (Gerald Cleaver) и Ричард Обоуси (Richard Obousy) из университета Бэйлора (Baylor University). Учёные из Техаса, опубликовавшие свою работу (а вернее — основные её выводы и положения) на сервере ArXiv.org, утверждают: гиперскоростной привод для космического корабля можно создать, опираясь на явления, "вытекающие" из Общей теории относительности и теории струн. В пользу справедливости последней, кстати, говорит ряд открытий последних лет. К примеру, обнаружение непостоянства мировых констант (мю и альфы) или косвенные свидетельства наличия дополнительных пространственных измерений. Свою работу американцы вели, отталкиваясь от концепции "Двигателя деформации пространства" (Warp Drive), предложенной мексиканским физиком Мигелем Алькубиерре (Miguel Alcubierre) в 1994 году. Напомним вкратце: Warp Drive создаёт вокруг корабля замкнутый пузырь с отдельным "куском" пространства-времени, позади же него привод заставляет пространство-время расширяться, а впереди — сжиматься. Это приводит к перемещению пузыря вперёд со скоростью, которая может быть выше скорости света. Почитать Такая непостоянная скорость света При этом условие, что скорость света физически нельзя превысить, — выполняется. Луч, находящийся вблизи корабля с включённым приводом (то есть внутри пузыря), точно так же улетит вперёд, как и в обычной ситуации. Однако сам пузырь с изолированным куском пространства сможет прибыть, к какой-нибудь удалённой звезде намного раньше, чем туда доберётся свет, стартовавший с Земли одновременно с Warp-кораблём. Удивительно, но с точки зрения Природы, "надзирающей" над соблюдением своих законов, Warp-звездолёт будет неподвижен в течение всего рейса. И его кинетическая энергия даже при превышении скорости света останется такой же, какой она была до старта. Возможно ли такое расширение пространства-времени в принципе? Тут физики вспоминают один из ранних этапов развития Вселенной после Большого взрыва — период космической инфляции, когда экспоненциально расширялась не просто материя молодой Вселенной, но сама ткань пространства. "Мы воссоздаём инфляционный период Вселенной позади судна", — поясняет общую идею Warp Drive Кливер. Чтобы поместить корабль в такой пузырь, сообщают физики, требуется экзотическая отрицательная энергия (кстати, позарез нужная физикам и для создания машины времени). Откуда её взять? У авторов работы есть ответ. Посмотрите на эффект Казимира! Между двумя близко расположенными телами (например, плоскими гладкими поверхностями), находящимися в вакууме, возникает притяжение (не гравитационное). Производит его разность в числе виртуальных фотонов, постоянно рождаемых вакуумом. Вследствие определённых резонансных явлений между пластинами таких фотонов появляется намного меньше, нежели снаружи.Эффект этот подтверждён экспериментально. И он (в теории) мог бы помочь космическим путешественникам, поскольку, утверждают Кливер и Обоуси, физическая интерпретация эффекта Казимира такова: во внутренней области между пластинами, как раз существует отрицательная энергия. Ещё физики указывают на родство искомой "субстанции" и космологической константы, а говоря упрощённо, — тёмной энергии — таинственным пока "чем-то", обуславливающим ускорение расширения Вселенной в настоящее время. Понимание космологической постоянной (и причин расширения Вселенной), считают американские исследователи, является ключом к Warp Drive. Фактически этот привод должен воспроизводить тот же самый эффект в малом пространственном масштабе, но зато сам темп расширения пространства позади корабля должен быть на много порядков выше, чем скорость "раздувания" Вселенной. Другой вопрос — как заставить пространство позади нашего пузыря расширяться? Тут нужно задействовать манипулирование дополнительными пространственными измерениями, рассматриваемыми теорией струн. Как их представить упрощённо? "Проведите" через пространство линию. С нашей точки зрения она состоит из точек. Однако вообразите, что при очень сильном увеличении каждая точка такой линии становится кольцом. Это и есть проявление дополнительного измерения. Почитать Зеркальный Мир Физики полагают, что в дополнительных измерениях пространства также рождаются виртуальные фотоны, причём — с длиной волны, позволяющей этим частицам резонировать в соответствии с размером измерения (длиной окружности кольца в нашем примере с линией). Дополнительные измерения тут выступают в роли пластинок, как в эффекте Казимира, поясняют физики, но только — в другом масштабе. Регулируя вблизи корабля размер дополнительных измерений, сообщают американцы, мы могли бы изменять в окрестностях пузыря, несущего корабль, саму космологическую константу, а значит, — определять, как будет вести себя пространство-время. Зависимость тут такая: расширение дополнительных пространственных измерений заставляет сжиматься наше пространство-время и наоборот, сжатие дополнительных измерений приводит к "инфляции" куска пространства в данной области. Вот и готов привод Алькубиерре. Авторы исследования отмечают: чтобы запустить Warp Drive, нужно потратить порядка 1045 джоулей. Это столько, сколько содержится во всей массе Юпитера, если его перевести в энергию по знаменитой формуле Эйнштейна (E = mc2). Несколько остужает пыл. Но, во-первых, учёные, столь свободно манипулирующие космологической константой и измерениями пространства (пусть только в уме), вполне возможно, придумают когда-нибудь — откуда взять для своего корабля эту энергию. А во-вторых, "успокаивают" нас авторы работы, прежние оценки и вовсе показывали, что для одного Warp Drive нужно столько энергии, сколько содержится во всей массе Вселенной. Потому новая оценка — колоссальный скачок к более реальным величинам. Кливер также приводит теоретически вычисленный предел скорости для аппарата с Warp Drive, обусловленный самой структурой пространства — 1032 c! Правда, учёный тут же поправляет, что эта величина даже близко не достижима, с учётом всех мыслимых технологий будущего. Поскольку тут уж одним аннигилированным Юпитером не обойтись. Но ведь нас и тысяча скоростей света вполне устроят. А куда полетим? Например, на планету Gliese 581 c, делятся соображениями американские учёные. Это первая пригодная для жизни планета, открытая людьми. Расположена она на расстоянии 20,4 световых года от Земли. Сила тяжести там вполне умеренная (1,6 g), температура тоже (0-40 градусов по Цельсию).Впрочем, парниковый эффект тут может огорчить колонистов. Но не беда: если последняя версия климата Gliese 581 c окажется верна, астронавтам нужно будет просто немного перенацелить свой звездолёт — на планету Gliese 581 d, находящуюся в той же самой системе. Почитать Разумная жизнь в Солнечной Системе Конечно, нам паковать чемоданы едва ли придётся. "Привод деформации невыполним в настоящее время и, вероятно, не будет выполнимым в ближайшие несколько тысячелетий", — говорит Кливер. Вот так. Может, до Gliese 581 c лучше махнуть по старинке, ракетами… Огорчены? Ну кто знает, что смогут по этому же поводу сказать учёные лет через двадцать или тридцать.А ещё на Warp Drive можно посмотреть совсем с другой стороны. "Если есть дополнительные измерения и мы могли бы манипулировать ими, это открыло бы захватывающие перспективы, — прокомментировал работу коллег Лоуренс Форд (Lawrence Ford) из университета Тафтса (Tufts University). — Я не думаю, что это сразу привело бы нас к Warp Drive, но вижу другие интересные возможности в области фундаментальных научных исследований"... И в самом деле. Прошло время. И начало происходить заметное движение в сфере космических межзвездных перелетов. Космические средства передвижения уже вывели людей в космос и даже на поверхность Луны. Но человеку всегда хочется большего, он давно уже мечтает о путешествиях к звездам. И для того чтобы эта мечта сбылась, НАСА запустило проект по изготовлению корабля Алькубьерре — транспортного средства, которое движется быстрее света, искривляя пространство. Человечество на Земле породило техногенную цивилизацию. В ее рамках существует множество наук и объединяющая их философия, но технический прогресс идет по пути бесконечного совершенствования технических решений во всех областях: от бытовых условий (создание комфорта во всех отношениях) до медицины, от транспорта всех видов до космических полетов и т.п. В основе техногенной цивилизации лежат физические законы и открытия, созданные узкой ноосферной прослойкой ученых, чрезвычайно немногочисленной в сравнении с численностью человечества на Земле. А писатели-фантасты окрыляли мечтой о небывалом развитии техники, что осуществлялось довольно быстро, вопреки скептическому упорству ретроградов — поборников старых устоев. Сейчас стало понятно — технический прогресс неудержим, его развитие победно и поступательно! Развитие транспорта — яркая страница технического прогресса. Велосипеды, автомобили, самолеты и вертолеты на планете вросли в жизнь и быт человечества. Космические средства передвижения вывели людей в космос и даже на поверхность Луны. Мечтаем о Марсе, экспериментируем с малыми телами Солнечной системы — кометой Темпеля и другими… Почитать Добыча ресурсов на Астероидах Уже Солнечная система постепенно становится мала, воображение улетает в беспредельные дали породившего человечество космоса. Путешествие в околоземный космос уже стало прозой жизни, и множество космических аппаратов работает там, поставляя данные специалистам. Ученые покидают корабль и ремонтируют телескоп Хаббла, выходя в открытое пространство околоземного космоса. Все дальше и дальше уходит человечество от Земли в желании познать и освоить мир во всем его бесконечном разнообразии. А вокруг нас — космос, значит, надо научиться и придумать, суметь и создать транспортное средство для сверхдальних путешествий. Возможно ли это? Пока ответа нет, но идеи есть, и фантазия не иссякает в поисках решений… Почитать К свету далекой Звезды С 1994 года существует предложение мексиканского физика-теоретика Мигеля Алькубьерре, придумавшего концепцию "двигателя, искривляющего (деформирующего) пространство". В этой концепции использовано следствие из теоретического построения пространства Минковского, где возникает особый вид искривления пространства-времени в виде пузыря, который движется быстрее света в этом внешнем пространстве. Да уж, новейшая физика, оперирующая понятием пространства-времени, способна на многое! Оказывается, пузырь в пространстве Минковского реально не движется, а как бы "живет" в искривлении пространства, мгновенно перемещаясь при сохранении своей кинетической энергии в этом странном месте искривления пространства-времени, которое перед пузырем сжато, а позади пузыря расширено. Процессы в этом пространстве сходные с уже привычным и принятым в космологии происходящим и нарастающим расширением Вселенной, только протекание процессов локальное, и текут они в разных направлениях. Скорость света остается постоянной, как и положено ей, основы теории не нарушены, если бы на поверхности пузыря можно было закрепить прожектор, он светил бы только вперед. Прошлое становится неразрывным с будущим — для пассажиров в пузыре Мигеля Алькубьерре в момент прибытия в некую точку. А из посещенной пассажирами пузыря ранее точки Б — время, должно быть тем же, что и до отправления (плюс время путешествия). В теории получается, что пузырь с изолированным куском пространства сможет причалить к удаленной звезде намного раньше, чем туда доберется световой луч, стартовавший с Земли одновременно с пузырем. А часы пассажиров в пузыре и наблюдателей на Земле будут показывать одно и то же время. Тем не менее, теория все же есть лишь теория: в первоначальных расчетах обнаружилось, чтобы создать пресловутый пузырь и перемещать его в галактических пределах, требуется массы больше, чем есть во всей Вселенной. Но тут теоретики напряглись и породили идею трубы Красникова. При таком решении вещества нужно несравненно меньше — несколько миллиграммов для путешествия в нашей Галактике. Стенки для трубы создаются с помощью отрицательной энергии, подобие этого обстоятельства уже обсуждалось в эффекте Казимира. Напомним, что так называют ситуацию, которую неоднократно наблюдали: если в вакууме между двумя чрезвычайно близко расположенными плоскими поверхностями возникает притяжение негравитационной природы. Теория объясняет это явление разностью в числе виртуальных фотонов, постоянно рождаемых вакуумом, — это происходит из-за резонансных явлений, обусловленных пластинами. Почитать Вселенная по Ю.А. Баурову Таким образом, внутри зазора между пластинами фотонов порождается меньше, чем в космосе снаружи. Одна из физических интерпретаций эффекта Казимира допускает наличие отрицательной энергии в минимальном зазоре между пластинами. И теперь ученые ищут те самые частицы, энергия которых "резко отрицательна". Впрочем, есть свидетельства того, что искомый фантастический двигатель уже был использован. Если принять теорию Большого взрыва как начало рождения Вселенной, то именно там такой двигатель сработал, пусть однократно. Стадия инфляционного расширения Вселенной произошла так, что пространство расширилось, и свет, идущий от звезды 12 миллиардов световых лет, мы видим, когда сама звезда отдалилась от нас на существенно большее, в три-четрые раза, расстояние — это и есть инфляционное расширение. И это реальное перемещение огромной звезды, и в основе "двигателя" звезд лежит тот же эффект, что рассматривается теоретиком Мигелем Алькубьерре как потенциальная основа разработки космического транспорта для вселенских расстояний. Как же представить себе технические стороны трансгалактической транспортной системы? По самому общему признаку она напоминает "пневмопочту наоборот". Помните, у пузыря Алькубьерре перед пузырем сжатие, а за ним расширение пространства-времени. Технически нужен не только корабль (в теории — пузырь), но и постоянно воссоздающееся кольцо вокруг корабля, которое искривляет пространство-время вокруг самой капсулы. Вне идеи "трубы Красникова" двигатель потребует чудовищной энергии для транспортного вояжа, а кольцо, как бегущий отрезок канала пневмопочты, снимает проблему энергетики полета. Надо полагать, что инфраструктура трансгалактической системы еще не имеет даже технического эскиза, но это дело времени. Вспомните, если бы еще в начале XIX века изобретатель представил бы широкой публике описание трансконтинентального аэробуса, то ему никто бы не поверил… Но энергии потребуется для такого путешествия все-таки много. Хотя корабль не перемещается как объект, а изменяется пространство между компонентами транспортной системы будущего, причем со скоростью, десятикратно превышающей скорость света. По расчетам, если представить себе корабль диаметром в 200 метров, то требуемое ее количество будет эквивалентно массе Юпитера. Впрочем, и из этого положения уже можно найти выход. Сотрудник НАСА Гарольд Уайт, возглавляющий Лабораторию исследования продвинутых форм движения, неофициально известную как Eagleworks, недавно провел вычисления, которые могут заметно упростить практическое применение такого искривляющего пространство двигателя. На первом этапе предполагалось, что наилучшей формой для корабля в пузыре Алькубьерре является сфера или что-то вроде нее. Соответственно, пузырь тоже рассматривали, как сферическую форму. Гарольд Уайт полагает, что изменение формы пузыря на сигарообразную и повышение толщины стенок пузыря могут обеспечить резкое снижение энергозатрат. Для десятиметрового объекта в этом случае эквивалент массы составит 500 килограммов. Следует отметить чрезвычайной важности обстоятельство: при сигарообразной форме капсулы корабля в момент "причаливания" в конце перемещения в пространстве-времени возмущения в окружающем нормальном пространстве не будут гибельны и разрушительны при реализации энергии в момент остановки. Соответствующие тезисы были представлены Гарольдом Уайтом на симпозиуме совместного проекта НАСА и Управления передовых исследований Министерства обороны США (DARPA) "Космический корабль столетия". По словам самого ученого, в ближайшее время исследователи НАСА намерены осуществить маломасштабные опыты по искривлению пространства-времени в лаборатории. "Мы пытаемся понять, сможем ли мы в "настольном" эксперименте искривить пространство-время примерно на одну десятимиллионную долю", — говорит Гарольд Уайт...  Уайт поделился своей идеей с ученым миром на общественном симпозиуме по космическим вопросам летом 2012 года. По его словам, если проектировщики скорректируют форму кольца, окружающего объект, сделав его более широким и извилистым, то мы сможем отправить в гиперпространство объект, близкий по размерам к зонду «Вояжер 1» НАСА.Другими словами, потребность в энергии снизится в очень значительной степени. Если раньше считалось, что для проведения подобного эксперимента необходима энергия, равная энергии 300 масс Земли, то Уайт считает, что после корректировки формы кольца понадобится энергия от массы чуть менее 1600 фунтов. А если и далее разрабатывать вопрос оптимальной для движения формы, то затраты энергии также можно будет уменьшить. Сам Уайт в интервью для space.com сказал следующее: «Полученные в ходе экспериментов результаты я представил на суд общественности и получил одобрение. Дополнительное дальнейшее снижение энергии будет осуществляться за счет оптимизации формы и интенсивности кольца, изменяющего пространство-время. За результатами будущих экспериментов мы будем наблюдать уже в специализированной лаборатории». В ходе ожидаемых экспериментов Уайт со своей исследовательской группой планируют с имитировать оптимальный диск Алкьюбьерре в миниатюре с помощью лазеров. Устройство будет способно возмущать одну миллионную частицу пространства-времени. Конечно, не следует ожидать в ближайшее время полетов на Альфа-Центавра, однако сам ученый планирует создание аппарата, способного покинуть Землю и путешествовать на заданные расстояния с помощью обычных двигателей и делать гиперпространственные прыжки с помощью новой технологии. И в случае успеха, по словам Уайта, вместо того, чтобы добираться до Альфа-Центавра десятилетиями и столетиями, мы будем там уже через несколько месяцев или даже недель... Для этого создана и будет использована экспериментальная установка, носящая название интерферометра Уайта-Джудая для искривляющего поля (White-Juday Warp Field Interferometer). Устройство представляет собой модифицированный интерферометр Майкельсона — Морли, эксперименты будут проведены в Космическом центре имени Линдона Джонсона. Примечателен и девиз исследователей: "Будущее никогда не случается само, оно бывает создано!" Почитать Червоточины- «Wormhole» http://www.pravda.ru/science/planet/space/25-09-2012/1128877-alcuberre-1/ http://www.km.ru/science-tech/2013/03/12/nasa/705816-bystree-sveta-spetsialnyi-proekt-nasa |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |