30 квiтня 2017, неділя

Коли ми зможемо подорожувати швидше швидкості світла

коментувати
Вважається, що подолати швидкість світла неможливо. Тому вчені почали шукати манівці

Задовго до того, як Імперія завдала удару у відповідь, раніше, ніж була утворена Об'єднана федерація планет, Айзек Азімов створив цикл «Фундація» - епічну історію про підйом і крах Галактичної Імперії. Імперія Азімова складалася з 25 мільйонів планет, між якими снували витончені космічні кораблі.

І як же ці космічні кораблі перетинали величезні простори між зірками? Стрибаючи через гіперпростір, звичайно ж, як пояснює сам Азімов: «У звичайному просторі швидкість зорельотів не перевищує швидкості світла... а це значить, що навіть від однієї населеної зоряної системи до її найближчої сусідки колись доводилося подорожувати довгі роки. Зате через гіперпростір — недоступне людському розумінню явище, яке не вважається ані простором, ані часом, ані енергією, — можна пролетіти всю Галактику з кінця в кінець за лічені години».

Про що, чорт забирай, казав Азімов? Міг він знати щось про таємну теорію подорожей зі швидкістю, що перевищує швидкість світла? Навряд чи. Азімов слідував великій традиції наукової фантастики: якщо непереборна перешкода заважає тобі науково пояснити твою історію, просто вигадай це пояснення.

Нікому не подолати швидкість світла

Проблема в тому, що, наскільки ми знаємо, подорожі зі швидкістю, що перевищує швидкість світла, неможливі – що, своєю чергою, робить неможливими всі галактичні імперії, федерації, конфедерації та будь-які інші міжгалактичні цивілізації. Але це ж так незручно. Щоб обійти космічне швидкісне обмеження, наукова фантастика створила варп-двигуни, гіперпростір, підпростір та інші вигадки, які так прижилися, що шанувальники жанру сприймають їх як належне.

Ніхто і ніколи ще не бачив об'єкта, що рухається швидше світла

Всі знають, що відбувається, коли зореліт USS Enterprise робить ось це:


ВІДЕО


Або Тисячолітній Сокіл робить ось так:


ВІДЕО


Або, коли Юпітер-2... хоча ні, сім'я Робінсонів намагалася дістатися до Альфи Центавра без жодних спецефектів.

Не дивно, що вони примудрилися загубитися в космосі.

Світло визначає межу космічних швидкостей

Чому ми насправді не можемо перевищити швидкість світла? Зрештою, люди і про звуковий бар'єр говорили – поки цей бар'єр не був подоланий. Але перемогти швидкість світла буде далеко не так просто.

Коли в ХІХ столітті вчені розробили теорію світла, з нею в комплекті з'явилася особлива головоломка: теорія показувала, що будь-який спостерігач повинен був відзначати однакову швидкість світла, близько 300 000 кілометрів на секунду. Але це означає, що, якщо ви спробуєте піймати промінь світла, незалежно від того, як швидко ви рухаєтеся, промінь світла завжди буде вислизати від вас все з тією ж швидкістю 300 000 км/год. Що навіть більш дивно – якщо ви рухаєтеся із швидкістю, що дорівнює 99% швидкості світла, а ваш друг буде стояти нерухомо, ви обидва побачите промінь, який віддаляється від вас з тією ж самою швидкістю.

Тоді багато вчених не вірили в це дивне припущення. Американський фізик Альберт Майкельсон і його колега Едвард Морлі вирішили виміряти, як зміниться швидкість світла від руху Землі крізь космічний простір. Але знаменитий експеримент Майкельсона-Морлі не показав ніякої залежності швидкості світла від руху Землі. Вона залишалася незмінною незалежно від того, чи вимірювали її в тому ж напрямку, в якому рухалася Земля, або в протилежному – рідкісний випадок, коли відсутність відкриття виявилося значно важливішою, ніж передбачуване відкриття.

Ейнштейн і теорія відносності

Замість того, щоб намагатися пояснити ці дивацтва, Альберт Ейнштейн вирішив прийняти їх. Він побудував цілу теорію, названу спеціальною теорією відносності, на ідеї того, що швидкість світла однакова для всіх, хто її вимірює, незалежно від того, як швидко вони переміщаються відносно до світла. Теорія Ейнштейна передбачила: для того, щоб хтось зміг подорожувати зі швидкістю, що перевищує швидкість світла, простір і час повинні будуть розтягнутися або, навпаки, стиснутися. Звідси виникла і межа космічних швидкостей: ніщо не може подолати швидкість світла.

Теорія відносності – наріжний камінь всієї сучасної фізики і ми не маємо причини в ній сумніватися: ніхто і ніколи ще не бачив об'єкта, що рухається швидше світла. Існує, зокрема, невелике, але необхідне уточнення: межа швидкості Ейнштейна – швидкість світла у вакуумі. Світло сповільнюється, коли проходить через воду або скло, і цю зменшену швидкість світла подолати цілком можливо – зрозуміло, лише до межі його швидкості у вакуумі. Все, що рухається швидше світла, що проходить крізь воду або скло, створює оптичний еквівалент ударної хвилі, спричиненої в атмосфері надзвуковим літаком – цей феномен має назву ефект Вавілова-Черенкова. Саме завдяки йому підводні ядерні реактори видають блакитнувате світіння.

Повернемося до варп-двигуна

З усіх спроб подолати ейнштейнівську межу швидкості найбільш багатообіцяючою, ймовірно, є «варп-двигун» фізика-теоретика Мігеля Алькуб'єрре. Пропозиція Алькуб'єрре не порушує правило межі швидкості – вона його оминає. Спробуйте наповнити водою брудну сковороду, а потім капнути туди трохи миючого засобу. Жир розлетиться до стінок сковороди.

Варп-двигун Алькуб'єрре робить те ж саме з самим простором. Алькуб'єрре показав, що за умови правильного розподілу матерії можна стиснути простір перед вашим космічним кораблем і розтягнути його за ним, тим самим створивши навколо корабля невеликий міхур, який буде рухатися з будь-якою потрібною вам швидкістю. Оскільки простір перед кораблем стискається, офіційно він не буде перевищувати швидкість світла. По суті, люди всередині навіть не відчують прискорення.

Є лише одна проблема: такого згортання простору можна досягти тільки за рахунок порушення так званого «слабкої енергетичної умови» (локальна щільність енергії, виміряна яким-небудь спостерігачем, невід'ємна). Вчені не можуть довести, що слабка енергетична умова завжди справедлива, але будь-яке її порушення призвело б до появи дивних речей – наприклад, негативної щільності енергії, а також кротячих нір або машини часу. Не так уже й погано, правда? Але ніхто ще не бачив реальних порушень слабкої енергетичної умови. Тому ідея варп-двигуна Алькуб'єрре перебуває у своєрідній сутінковій зоні – вона не спростована напевно, але і такою, що реалізовується, її не назвеш.

Отже, як же людство дістанеться до зірок? Двері з табличкою «Подорожі швидше швидкості світла» зачинили прямо у нас перед носом. Значить, доведеться шукати манівці. Час до роботи!

Переклад НВ

Спочатку опубліковано на The Conversation. Републікування повної версії тексту заборонене.

Більше точок зору тут

Читайте термінові новини та найцікавіші історії у Viber та Telegram Нового Времени.
ПІДПИШІТЬСЯ НА РОЗСИЛКУ ПОГЛЯДIВ   Роберт Шеррер   ТА ЧИТАЙТЕ ТЕКСТИ ОБРАНИХ АВТОРІВ КОЖНОГО ВЕЧОРА О 21:00
     
Якщо ви знайшли помилку в тексті, виділіть її курсором та натисніть Ctrl+Enter

Коментарі

1000

Правила коментування
Показати більше коментарів
Якщо Ви бажаєте вести свій блог на сайті Новое время, напишіть, будь ласка, листа за адресою: nv-opinion@nv.ua

Погляди ТОП-10

Читайте на НВ style

Останні новини

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер:

Усі матеріали розділу Погляди є особистою думкою користувачів сайту, які визначені як автори опублікованих матеріалів. Усі матеріали згаданого розділу публікуються від імені відповідного автора, їх зміст, погляди, думки не означають згоди Редакції сайту з ними або, що Редакція поділяє і підтримує таку думку. Відповідальність за дотримання законодавства в матеріалах розділу Думки несуть автори матеріалів самостійно.