Учёные случайно спроектировали микроварп-двигатель
Мы верим, что когда-нибудь люди начнут совершать межзвездные полёты на космическом корабле, подобно героям легендарного сериала «Звёздный путь». По крайней мере, очередной шажок в эту сторону сделан: учёные проводили исследование для американской армии и случайно спроектировали микро-варп-двигатель. Гипотетически в далёком будущем он может стать технологией, которая позволит людям пересекать огромные расстояния далёкого космоса за «человеческое» время, двигаясь быстрее скорости света.
Движение быстрее скорости света сквозь пространство запрещено специальной теорией относительности Эйнштейна. Однако теоретическая возможность этого существует, если мы говорим о варп-двигателе, потому что при этом не корабль движется сквозь пространство, а область пространства с кораблём внутри движется быстрее света относительно всего остального пространства, что не запрещено. Движение возникает из-за того, что пространство за кораблём раздувается, а пространство перед ним — сжимается.
Учёные случайно спроектировали микро-варп-двигатель, изображение №1
Такая движущаяся область искривлённого специальным образом пространства называется варп-пузырём (от англ. warp — деформировать, искажать) или метрикой Алькубьерре, по фамилии мексиканского физика-теоретика, который в 1994 году предложил концепцию такого двигателя. Кстати, на это исследователя вдохновили научно-фантастические технологии из сериала «Звёздный путь», герои которого живут в 23 веке и бороздят просторы космоса, изучая неизведанные уголки нашей галактики.
Главный недостаток варп-двигателя в том, что для создания варп-пузыря космический корабль должен быть окружён кольцом из материи с отрицательной массой. В классической физике её не существует: антиматерия обладает противоположными материи зарядами, но положительной массой. Единственная надежда — квантовые эффекты типа эффекта Казимира, которые позволяют создавать области с эффективно отрицательной плотностью энергии, эквивалентной отрицательной массе.
В классическом эффекте Казимира отрицательная энергия возникает между двумя пластинами в вакууме. Когда расстояние между пластинами становится достаточно маленьким, между ними перестают помещаться некоторые из квантовых флуктуаций, возникающих в вакууме. В результате из-за того, что полная энергия флуктуаций в вакууме вне пластин принимается за ноль, между пластинами, из-за отсутствия некоторых мод колебаний, энергия оказывается отрицательной.
Но эффект Казимира может возникать не только между параллельными пластинами. Изучением того, какой формы полости образуют какого рода потенциалы отрицательной энергии, занимались по заказу DARPA (управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) авторы исследования. Одной из полостей, которую они изучали, была полость между стенками цилиндра и сферой внутри него. После проведения расчётов оказалось, что такая полость генерирует два полукольца отрицательной энергии, которые оказываются очень похожими на кольцо экзотической материи, необходимое для двигателя Алькубьерре.
Исследователи говорят, что с помощью их полости можно генерировать настоящие микроскопические варп-пузыри. Лететь они пока никуда не смогут, да и как увеличить кольцо отрицательной энергии до размеров космического корабля, тоже непонятно, ведь эффект Казимира работает только в микроскопических масштабах. Но учёные предлагают распечатать на 3D-принтере серию варп-полостей и посмотреть, как варп-пузыри будут влиять на траекторию пролетающего сквозь них фотона или электрона. Такие исследования подскажут нам, как сделать настоящий варп-двигатель, который откроет человечеству дорогу к звёздам.
Мы верим, что когда-нибудь люди начнут совершать межзвездные полёты на космическом корабле, подобно героям легендарного сериала «Звёздный путь». По крайней мере, очередной шажок в эту сторону сделан: учёные проводили исследование для американской армии и случайно спроектировали микро-варп-двигатель. Гипотетически в далёком будущем он может стать технологией, которая позволит людям пересекать огромные расстояния далёкого космоса за «человеческое» время, двигаясь быстрее скорости света.
Движение быстрее скорости света сквозь пространство запрещено специальной теорией относительности Эйнштейна. Однако теоретическая возможность этого существует, если мы говорим о варп-двигателе, потому что при этом не корабль движется сквозь пространство, а область пространства с кораблём внутри движется быстрее света относительно всего остального пространства, что не запрещено. Движение возникает из-за того, что пространство за кораблём раздувается, а пространство перед ним — сжимается.
Учёные случайно спроектировали микро-варп-двигатель, изображение №1
Такая движущаяся область искривлённого специальным образом пространства называется варп-пузырём (от англ. warp — деформировать, искажать) или метрикой Алькубьерре, по фамилии мексиканского физика-теоретика, который в 1994 году предложил концепцию такого двигателя. Кстати, на это исследователя вдохновили научно-фантастические технологии из сериала «Звёздный путь», герои которого живут в 23 веке и бороздят просторы космоса, изучая неизведанные уголки нашей галактики.
Главный недостаток варп-двигателя в том, что для создания варп-пузыря космический корабль должен быть окружён кольцом из материи с отрицательной массой. В классической физике её не существует: антиматерия обладает противоположными материи зарядами, но положительной массой. Единственная надежда — квантовые эффекты типа эффекта Казимира, которые позволяют создавать области с эффективно отрицательной плотностью энергии, эквивалентной отрицательной массе.
В классическом эффекте Казимира отрицательная энергия возникает между двумя пластинами в вакууме. Когда расстояние между пластинами становится достаточно маленьким, между ними перестают помещаться некоторые из квантовых флуктуаций, возникающих в вакууме. В результате из-за того, что полная энергия флуктуаций в вакууме вне пластин принимается за ноль, между пластинами, из-за отсутствия некоторых мод колебаний, энергия оказывается отрицательной.
Но эффект Казимира может возникать не только между параллельными пластинами. Изучением того, какой формы полости образуют какого рода потенциалы отрицательной энергии, занимались по заказу DARPA (управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) авторы исследования. Одной из полостей, которую они изучали, была полость между стенками цилиндра и сферой внутри него. После проведения расчётов оказалось, что такая полость генерирует два полукольца отрицательной энергии, которые оказываются очень похожими на кольцо экзотической материи, необходимое для двигателя Алькубьерре.
Исследователи говорят, что с помощью их полости можно генерировать настоящие микроскопические варп-пузыри. Лететь они пока никуда не смогут, да и как увеличить кольцо отрицательной энергии до размеров космического корабля, тоже непонятно, ведь эффект Казимира работает только в микроскопических масштабах. Но учёные предлагают распечатать на 3D-принтере серию варп-полостей и посмотреть, как варп-пузыри будут влиять на траекторию пролетающего сквозь них фотона или электрона. Такие исследования подскажут нам, как сделать настоящий варп-двигатель, который откроет человечеству дорогу к звёздам.