Как путешествовать быстрее света

В длинном чтении на этой неделе научный эксперт T3 Лаура Мирс исследует физику путешествий со скоростью, превышающей скорость света, квантовую механику и теорию струн, а также то, как они представлены в некоторых из самых популярных на сегодняшний день научно-фантастических произведений.

Почему ты не можешь двигаться быстрее света?

Во всем виноват Эйнштейн. Чем быстрее космический корабль, тем он массивнее и тем больше энергии вам нужно вложить, чтобы он двигался быстрее. Чем больше энергии вы вкладываете, тем массивнее становится космический корабль, а чем массивнее он становится, тем больше начинает замедляться время внутри.

Но не бойтесь, они работают над ускорением нашего космического путешествия. Говорят, что если бы они сравнялись со скоростью , они могли бы добраться до ближайшей звезды за 80 000 лет. может ускорить это до нескольких тысяч лет. Ракеты с приводом от них могут сократить это число до сотен и даже десятилетий.

К сожалению, они считают, что нам понадобится новая физика, чтобы преодолеть барьер скорости света, так какой же научно-фантастический метод лучше?

Скорость деформации и приводы Алькубьерре

Согласно Эйнштейну, пространство и время связаны как четырехмерная ткань пространства-времени: слева и справа, вверх и вниз, вперед и назад, прошлое и будущее.

Когда к этой ткани добавляют массу, она создает изгибы, подобные вмятинам, оставленным шарами для боулинга на батуте. Чем больше масса, тем больше вмятины, а чем больше вмятины, тем сильнее гравитационное притяжение, которое мы ощущаем, проходя мимо.

Итак, если пространство-время Эйнштейна замедляет нас, что, если бы оно могло деформироваться?

ТАРДИС может, и корабли в «Звездном пути» тоже.

Физик и наблюдатель «Звездного пути» Мигель Алькубьерре предположил, что этот тип сверхсветовой скорости может быть достигнут путем окружения корабля пузырем, который удерживает пространство-время плоским внутри (сохраняя нормальную массу и время внутри корабля), но сдавливает его снаружи.

Его гипотетический двигатель Алькубьерра сворачивает пространство-время перед кораблем и расширяет его позади, эффективно приближая пункт назначения и отодвигая исходную точку дальше.

Технически вы не будете двигаться быстрее скорости света, но вам будет казаться, что вы это делаете.

В «Звездном пути» это достигается путем объединения материи и антиматерии в кристаллы, состоящие из вещества, называемого , превращая газ в плазму для питания варп-двигателя.

К сожалению, для того, чтобы двигатель Алькубьерре заработал в реальной жизни, потребуется безумное количество энергии и отрицательной массы, что аккуратно подводит нас к Реле Массы, следующему из наших научно-фантастических хаков для сверхсветовой скорости.

Массовые реле и отрицательная масса

Если вы не хотите ждать, чтобы добраться до места назначения, прыжковый двигатель может быть лучшим видом транспорта для вас. По сути, это расширение варп-двигателя, но они выбрасывают скорость света прямо из воды для почти мгновенного прибытия.

Во вселенной Mass Effect от Bioware для этого используется нулевой элемент; тип экзотической материи, которая делает странные вещи с массой и пространством-временем.

Под воздействием электрического тока eezo создает энергию, которая может увеличивать или уменьшать количество массы в любой заданной области. И это ключ к достижению сверхсветовой скорости.

Если убрать из уравнения массу, вдруг станет возможной скорость света. А если вы сделаете массу отрицательной, вы сможете двигаться быстрее фотона, пролетая через Млечный Путь в мгновение ока.

Эта технология позволяет масс-ретрансляторам открываться в космосе, что позволяет путешествовать со скоростью света.

Невероятно, но ранее в этом году исследователи из Вашингтонского университета двигались назад, когда их толкали.

Они сделали это, сделав атомы рубидия настолько холодными, что они перестали вести себя как частицы и стали вести себя как волны. Затем они использовали лазеры, чтобы возмущать жидкость, обращая вращение некоторых атомов и заставляя их вести себя так, как если бы они имели отрицательную массу.

Не совсем то, что нам нужно для питания ретранслятора масс, но это интересный инструмент для исследования черных дыр и их неуловимых кузенов — червоточин. Что приводит нас к порталу.

Портальные пушки и червоточины

Пространство-время Эйнштейна может быть искривлено, так что же помешает ему свернуться само по себе, чтобы связать одно место с другим? Ничего, видимо. Червоточины — это удобные космические сокращения, которые вполне укладываются в математику общей теории относительности.

К сожалению, пока нет доказательств того, что они действительно существуют, но на портале Valve вы можете открыть их по запросу.

Мосты Эйнштейна-Розена впервые были предложены как математическая альтернатива черным дырам, позволяющая избежать сингулярности и заменить ее воронкой, соединяющей одно место с другим. Но они ужасно нестабильны, открываются и закрываются так быстро, что сквозь них не может пройти даже пятнышко света.

Если, конечно, вы не используете энергию Казимира. Это углубляется в еще более плавящую мозг область квантовой физики и позволяет использовать отрицательную энергию и заимствование энергии. Подробнее в видео ниже.

По словам Люка Батчера, физика из Кембриджского университета, энергии Казимира достаточно для того, чтобы сквозь него проскользнул импульс света.

По-прежнему недостаточно провести Челл до того, как портал рухнет, не говоря уже о целом космическом корабле, но у вселенной Halo есть решение, основанное на теории струн.

Слипстримы и теория струн

Струнные теоретики считают, что существует 10 измерений, а не четыре, как у Эйнштейна.

Лишние либо свернуты так мало, что мы их не воспринимаем — трюк, который они называют «компактификация». Или они образуют пространство более высокого измерения, называемое балком, но все, что мы знаем, втиснуто в подпространство, называемое «браной».

Физик-теоретик Кип Торп объясняет в видео выше.

В научной фантастике эти дополнительные измерения составляют гиперпространство, которое, по сути, проходит рядом с обычным пространством, как автомагистраль, только без всех неудобных законов физики, которые обычно замедляют нас. А вот так в Halo передвигаются корабли.

В их вселенной есть 11 измерений ‘, и они не подчиняются законам физики Эйнштейна или . С помощью ККОН создает микроскопические черные дыры, которые позволяют им прыгать внутрь, путешествуя из одного места в другое через другое измерение.

Звучит как полная фантастика, не так ли? Ну, не совсем. ЦЕРН на самом деле ищет свидетельства существования дополнительных измерений, ища крошечные черные дыры, которые, как и в истории Halo, исчезают в течение долей секунды после появления.

Конечно, совершенно новая физика — это своего рода скачок, но научная фантастика предсказывала посещение Луны, клонирование и наушники, поэтому мы надеемся, что они будут правы и насчет сверхсветовой скорости.