10 декабря 2016, суббота

Когда мы сможем путешествовать быстрее скорости света

комментировать
Считается, что преодолеть скорость света невозможно. Поэтому ученые начали искать обходные пути

Задолго до того, как Империя нанесла ответный удар, раньше, чем была образована Объединенная федерация планет, Айзек Азимов создал цикл «Основание» - эпическую историю о подъеме и крахе Галактической Империи. Империя Азимова состояла из 25 миллионов планет, между которыми сновали изящные космические корабли. 

И как же эти космические корабли пересекали огромные пространства между звездами? Прыгая сквозь гиперпространство, конечно же, как объясняет сам Азимов: «В обычном пространстве скорость звездолетов не превышает скорости света… а это значит, что даже от одной населенной звездной системы до ее ближайшей соседки когда-то приходилось путешествовать долгие годы. Зато через гиперпространство — недоступное человеческому пониманию явление, не считающееся ни пространством, ни временем, ни энергией, — можно пролететь всю Галактику из конца в конец за считанные часы».

О чем, черт побери, говорил Азимов? Мог он знать что-нибудь о тайной теории путешествий со скоростью, превышающей скорость света? Вряд ли. Азимов следовал великой традиции научной фантастики: если непреодолимое препятствие мешает тебе научно объяснить твою историю, просто выдумай это объяснение.

Никому не преодолеть скорость света

Никто и никогда еще не видел объекта, движущегося быстрее света

Проблема в том, что, насколько мы знаем, путешествия со скоростью, превышающей скорость света, невозможны – что, в свою очередь, делает невозможными все галактические империи, федерации, конфедерации и любые иные межгалактические цивилизации. Но это ведь так неудобно. Чтобы обойти космическое скоростное ограничение, научная фантастика создала варп-двигатели, гиперпространство, подпространство и другие уловки, которые так прижились, что поклонники жанра воспринимают их, как должное. 

Все знают, что происходит, когда звездолет USS Enterprise делает вот это:


ВИДЕО


Или Тысячелетний Сокол делает вот так:


ВИДЕО


Или, когда Юпитер-2… хотя нет, семья Робинсонов пыталась добраться до Альфы Центавра без каких-либо спецэффектов.

Неудивительно, что они умудрились затеряться в космосе.

Свет определяет предел космических скоростей

Почему мы на самом деле не можем превысить скорость света? В конце концов, люди и о звуковом барьере говорили – пока этот барьер не был преодолен. Но победить скорость света будет далеко не так просто.

Когда в ХІХ веке ученые разработали теорию света, с ней в комплекте появилась особая головоломка: теория показывала, что любой наблюдатель должен был отмечать одинаковую скорость света, около 300 000 километров в секунду. Но это означает, что, если вы попытаетесь поймать луч света, независимо от того, как быстро вы двигаетесь, луч света всегда будет ускользать от вас все с той же скоростью 300 000 км\ч. Что даже более странно – если вы движетесь со скоростью, равной 99% скорости света, а ваш друг будет стоять неподвижно, вы оба увидите луч, удаляющийся от вас со все той же скоростью.

Тогда многие ученые не верили в это странное предположение. Американский физик Альберт Майкельсон и его коллега Эдвард Морли решили измерить, как изменится скорость света от движения Земли сквозь космическое пространство. Но знаменитый эксперимент Майкельсона-Морли не показал никакой зависимости скорости света от движения Земли. Она оставалась прежней независимо от того, измеряли ли ее в том же направлении, в котором двигалась Земля, или в противоположном – редкий случай, когда отсутствие открытия оказалось куда важнее, чем предполагаемое открытие.

Эйнштейн и теория относительности

Вместо того, чтобы пытаться объяснить эти странности, Альберт Эйнштейн решил принять их. Он построил целую теорию, названную специальной теорией относительности, на идее того, что скорость света одинакова для всех, кто ее измеряет, независимо от того, как быстро они перемещаются по отношению к свету. Теория Эйнштейна предсказала: для того, чтобы кто-то смог путешествовать со скоростью, превышающей скорость света, пространство и время должны будут растянуться или, наоборот, сжаться. Отсюда возник и предел космических скоростей: ничто не может преодолеть скорость света.

Теория относительности – краеугольный камень всей современной физики и у нас нет повода в ней сомневаться: никто и никогда еще не видел объекта, движущегося быстрее света. Существует, в частности, небольшое, но необходимое уточнение: предел скорости Эйнштейна – скорость света в вакууме. Свет замедляется, когда проходит через воду или стекло, и эту уменьшенную скорость света преодолеть вполне возможно – разумеется, лишь до предела его скорости в вакууме. Все, что движется быстрее света, проходящего сквозь воду или стекло, создает оптический эквивалент ударной волны, вызываемой в атмосфере сверхзвуковым самолетом – этот феномен носит название эффект Вавилова-Черенкова. Именно благодаря ему подводные ядерные реакторы издают голубоватое свечение.

Вернемся к варп-двигателю

Из всех попыток преодолеть эйнштейновский предел скорости наиболее многообещающей, вероятно, является «варп-двигатель» физика-теоретика Мигеля Алькубьерре. Предложение Алькубьерре не нарушает правило предела скорости – оно его обходит. Попробуйте наполнить водой грязную сковороду, а затем капнуть туда немного моющего средства. Жир разлетится к стенкам сковороды.

Варп-двигатель Алькубьерре делает то же самое с самим пространством. Алькубьерре показал, что при условии правильного распределения материи можно сжать пространство перед вашим космическим кораблем и растянуть его за ним, тем самым создав вокруг корабля небольшой пузырь, который будет двигаться с любой нужной вам скоростью. Поскольку пространство перед кораблем сжимается, официально он не будет превышать скорость света. По сути, люди внутри даже не почувствуют ускорения. 

Есть лишь одна проблема: такого сворачивания пространства можно достичь только за счет нарушения так называемого «слабого энергетического условия» (локальная плотность энергии, измеренная каким-либо наблюдателем, неотрицательна). Ученые не могут доказать, что слабое энергетическое условие всегда справедливо, но любое его нарушение привело бы к появлению странных вещей – к примеру, негативной плотности энергии, а также кротовых нор или машины времени. Не так уж плохо, верно? Но никто еще не видел реальных нарушений слабого энергетического условия. Поэтому идея варп-двигателя Алькубьерре находится в своеобразной сумеречной зоне – она не опровергнута наверняка, но и реализуемой ее не назовешь.

Итак, как же человечество доберется до звезд? Дверь с табличкой «Путешествия быстрее скорости света» захлопнули прямо у нас перед носом. Значит, придется искать обходные пути. Пора за работу!

Перевод НВ

Изначально опубликовано на The Conversation. Републикация полной версии текста запрещена.

Больше мнений здесь

ПОДПИШИТЕСЬ НА РАССЫЛКУ   Роберт Шеррер   И ЧИТАЙТЕ ТЕКСТЫ ИЗБРАННЫХ АВТОРОВ КАЖДЫЙ ВЕЧЕР В 21:00
     
Если вы нашли ошибку в тексте, выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев
Если Вы хотите вести свой блог на сайте Новое время, напишите, пожалуйста, письмо по адресу: nv-opinion@nv.ua

Мнения ТОП-10

Читайте на НВ style

Последние новости

Подписка на новости
     
Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер:

Все материалы раздела Мнения являются личным мнением пользователей сайта, которые определены как авторы опубликованных материалов. Все материалы упомянутого раздела публикуются от имени соответствующего автора, их содержание, взгляды, мысли не означают согласия Редакции сайта с ними или, что Редакция разделяет и поддерживает такое мнение. Ответственность за соблюдение законодательства в материалах раздела Мнения несут авторы материалов самостоятельно.