17 сентября 2016 года

   Большинство из нас, кто живет сегодня, никогда не знали мира, в котором не существует космических полетов. Но еще до того, как мы ступили на поверхность Луны, запустили Международную космическую станцию, направили механических посланцев к другим планетам и даже за пределы Солнечной системы, у нас был "Звездный путь", который предложил общественности такие мечты, что ими грезят до сих пор. Вместо ракетного топлива, нам предложили корабли на антиматерии. Вместо посещения ближайших миров в нашей Солнечной системе, мы отправились к планетам возле далеких звезд. Вместо преодоления звукового барьера, мы прыгнули на световые годы в считанные дни. И среди разнообразных технологических достижений, с которыми нас познакомил "Звездный путь" — и возможностей цивилизации — пожалуй, изобретение варп-двигателя было самым великолепным.

   Еще до создания "Звездного пути" человечество было поставлено перед фактом: для успешного освоения космоса нужно победить скорость света. Учитывая, что даже ближайшая звезда к нашему Солнцу — и ближайший потенциально обитаемый мир — более чем в четырех световых годах от нас, путешествие к любой другой звездной системе будет означать, что на Земле пройдут многие годы, даже если сам космический корабль воспользуется преимуществами специальной теории относительности и сократит время путешествия для экипажа. Согласно теории Эйнштейна, когда вы путешествуете на скорости, близкой к скорости света, расстояния по вашему курсу движения будут укорачиваться (сокращение длины), а скорость, с которой проходит время, будет удлиняться (замедление времени). Две этих идеи буквально противоречат здравому смыслу, но тем не менее хорошо изучены и подтверждены в рамках специальной теории относительности. Если бы путешествовать по Вселенной было несложно, члены экипажа, путешествующего на околосветовой скорости, оставался бы относительно молодым, а вот в пункте отправления и назначения прошли бы многие годы. Межзвездное путешествие растянется на поколения.

   Но общая теория относительности предлагает возможный выход из этих тесных стен: благодаря податливости самого пространства-времени. Мы, возможно, не смогли бы путешествовать через само пространство на скорости большей, чем 299 792 458 м/с, но если бы мы могли сократить сами расстояния между двумя точками (или событиями), то мы не только могли бы добраться в пункт назначения очень быстро с точки зрения экипажа, но и с точки зрения наблюдателей там и тут. Варп-двигатель, предложенный 50 лет назад, предлагает уникальную реализацию такого решения: за счет искажения (сокращения) пространства по направлению движения звездолета.

   Искажение пространства времени по направлению движения (перед) космического аппарата впервые взяли на вооружение фантасты 1960-х годов, подпоясавшись выдуманным механизмом. По их планам, варп-двигатель мог бы эффективно сократить путешествие от звезды к звезде, будучи ограниченным только тем, насколько можно сжать пространство перед кораблем, но можно ли его сделать в принципе? В 1994 году было показано, что решение в рамках ОТО позволяет привести пространство-время к такому поведению. Сжимая пространство перед аппаратом и удлиняя пространство позади на равный и противоположный показатель, можно создать "пузырь" пространства, в котором будет ваш космический аппарат. Мигель Алькубьерре показал, что такой варп-двигатель будет полностью соотносится с законами, управляющими поведение пространства-времени. 22 года назад, одним махом, физика перешла от фантастических путешествий с варп-скоростью — теперь этот двигатель называется в честь Алькубьерре — к теоретически возможным.

   Чтобы двигатель Алькубьерре стал реальностью, нам необходимо решить множество практических вопросов, в настоящее время непреодолимых препятствий. Во-первых, по самым скромным расчетам расхода энергии, необходимой для деформации любой непустой части пространства таким образом, необходимо минимум 20 000 мегатонн тротилового эквивалента. Или тонна массы, преобразованная в чистую энергию по формуле Эйнштейна E = mc2. Во-вторых, двигатель Алькубьерры требует создания области пространства с энергией, которая меньше нулевой энергии самого пространства, что требует наличия отрицательной массы (или отрицательной энергии) в той или иной форме. Хотя это может показаться непреодолимым препятствием, поскольку только положительные массы и энергии, как известно, существуют в этой Вселенной, создание условий, аналогичных эффекту Казимира, когда параллельные проводящие пластины могут уменьшать эффективную нулевую энергию самого пространства, могло бы удовлетворить необходимым требованиям. Это решение предложил сам Алькубьерре.

   Наконец, не существует известного способа начать путешествие на варп-скорости и закончить его, как только оно началось. Очевидно, чтобы управлять космическим аппаратом, нужно уметь и то и другое. Когда-нибудь, возможно, мы снова вернемся к чертежам и позволим себе покинуть эту галактику. А пока остается только мечтать.

   Илья Хель