Быстрее света: специальный проект НАСА
Исследователи НАСА смогли обойти специальную теорию Эйнштейна.
Для определения понятия движения со скоростью, превышающей скорость света, придуманы самые разные названия - «гиперпространственное движение», «движение в искривленном пространстве», однако провести это понятие в реальную жизнь ученым пока не удалось. Сегодня многие из нас уверены, что путешествовать быстрее света возможно: ведь все, что когда-то изобретали в своем воображении писатели-фантасты, рано или поздно становится реальностью.
И сегодня мы подходим к новому рубежу - движению сквозь пространство или движению быстрее скорости света. В свое время человечество смогло преодолеть звуковой барьер, и уже тогда ученые поверили в свои силы и стали стремиться к большему - преодолению скорости света. До недавнего времени эта проблема казалась неразрешимой. В чем же разница между преодолением скорости звука и скорости света?
А разница огромная. Звуковой барьер способен преодолеть объект, состоящий из какой-либо материи, вещества, а не звука. А для того, чтобы преодолеть скорость света, необходимо состоять из тех же частиц, что и сам свет. Чтобы преодолеть световой барьер, необходимо двигаться со скоростью, превышающей скорость движения частиц самого света, что представляется невозможным. Кроме того, для того чтобы развить такую скорость, нужна энергия, равной которой человечество пока не знает.
На пути у преодоления скорости света стоит теория относительности Эйнштейна. Именно она утверждает, что двигаться быстрее, чем свет, невозможно. Если же такое случится, то мы уже будем иметь дело не просто с перемещением в пространстве, а с перемещением во времени.
У специальной теории относительности Эйнштейна есть два основных правила. Первое: путь, проходимый объектом, определяется скоростью и продолжительностью его движения. То есть если мы путешествуем со скоростью 55 километров в час, то за час мы преодолеем 55 километров. Все просто. Второе: независимо от того, с какой скоростью вы будете двигаться, вы все равно будете наблюдать неизменную скорость света, такую, какая она есть на самом деле.
А если мы попытаемся объединить эти два правила, то сможем продвинуться дальше. Представьте себе, будто у вас из всех чувств остался только слух, и вы определяете месторасположение окружающих вас объектов по исходящим от них звукам. Если мимо вас будет проезжать поезд, то вы сможете это понять по приближающемуся и отдаляющемуся звуку. То есть сам звук гудка поезда оставался неизменным, пока вы его слышали, и определить, что поезд проехал мимо вас, вы смогли лишь благодаря его движению. Аналогичная ситуация складывается и со светом. Лишь благодаря его неизменности мы можем правильно определять происходящие вокруг нас события и явления. Это происходит под действием единых физических законов: в случае со светом испускаемые частицы света долетают до наших глаз. А теперь представьте, что мы можем двигаться со скоростью, которая будет превышать скорость движения достигающих нас частиц света. В этом случае мы не сможем воспринимать события и явления, как мы это делали раньше. То есть мы изменим наше восприятие окружающих событий, сможем пересечь не пространство, а время.
В описываемых примерах мы пытались увеличить свою скорость. Ученые пошли несколько другим путем, выдвигая самые разные возможности обмануть свет: с помощью тахионов, туннелей в пространстве, пространственно-временной деформации и так далее. И сегодня исследователи НАСА, кажется, отыскали верный подход. Они смогли обойти специальную теорию Эйнштейна.
Обойти специальную теорию?
Задумку, активно разрабатываемую сегодня учеными из НАСА, изобрел физик Мигель Алкьюбьерре. Еще в мае 1994 года он представил свою статью «Движение, искажающее пространство: сверхбыстрое движение в рамках теории относительности», в которой и изложил свое решение.
Пузырь Алкьюбьерре, искажающий пространство, расширяя его позади космического корабля и сужая его перед кораблем. Фото с сайта nasa.gov
С точки зрения Алкьюбьерре, космический корабль может двигаться со сколь угодно большой скоростью, если исказить пространство вокруг него. Расширяя пространство-время позади корабля и сужая его перед кораблем, можно достичь такой огромной скорости, которую человеческий взгляд просто не уловит. Именно это в недавнем прошлом и предлагали писатели-фантасты - деформацию пространства.
Размещая объект между двумя областями пространства-времени - расширяющейся и сужающейся, Алкьюбьерре предлагал создать своеобразный пространственный пузырь, в котором и возможно перемещение со скоростью, превышающей скорость света.
Но для искажения пространства-времени необходима особая «экзотическая материя» (вещество с особыми свойствами), а также количество энергии, равное энергии массы планеты Юпитер. И снова неразрешимая проблема.
Однако физик из НАСА Гарольд Уайт так не считает. С его точки зрения, энергетические проблемы могут быть решены за счет перенастройки геометрии пространственного пузыря в диск.
Уайт поделился своей идеей с ученым миром на общественном симпозиуме по космическим вопросам летом 2012 года. По его словам, если проектировщики скорректируют форму кольца, окружающего объект, сделав его более широким и извилистым, то мы сможем отправить в гиперпространство объект, близкий по размерам к зонду «Вояжер 1» от НАСА.
Другими словами, потребность в энергии снизится в очень значительной степени. Если раньше считалось, что для проведения подобного эксперимента необходима энергия, равная энергии 300 масс Земли, то Уайт считает, что после корректировки формы кольца понадобится энергия от массы чуть менее 1600 фунтов. А если и далее разрабатывать вопрос оптимальной для движения формы, то затраты энергии также можно будет уменьшить.
Сам Уайт в интервью для space.com сказал следующее: «Полученные в ходе экспериментов результаты я представил на суд общественности и получил одобрение. Дополнительное дальнейшее снижение энергии будет осуществляться за счет оптимизации формы и интенсивности кольца, изменяющего пространство-время. За результатами будущих экспериментов мы будем наблюдать уже в специализированной лаборатории».
В ходе ожидаемых экспериментов Уайт со своей исследовательской группой планируют сымитировать оптимальный диск Алкьюбьерре в миниатюре с помощью лазеров.
Устройство будет способно возмущать одну миллионную частицу пространства-времени. Конечно, не следует ожидать в ближайшее время полетов на Альфа-Центавра, однако сам ученый планирует создание аппарата, способного покинуть Землю и путешествовать на заданные расстояния с помощью обычных двигателей и делать гиперпространственные прыжки с помощью новой технологии. И в случае успеха, по словам Уайта, вместо того, чтобы добираться до Альфа-Центавра десятилетиями и столетиями, мы будем там уже через несколько месяцев или даже недель.
Тогда человечество сделает еще один огромный шаг вперед. Но все это в будущем, а пока стоит дождаться результатов экспериментов.
km.ru
Все самое интересное о космос здесь - ru_deep_space
Для определения понятия движения со скоростью, превышающей скорость света, придуманы самые разные названия - «гиперпространственное движение», «движение в искривленном пространстве», однако провести это понятие в реальную жизнь ученым пока не удалось. Сегодня многие из нас уверены, что путешествовать быстрее света возможно: ведь все, что когда-то изобретали в своем воображении писатели-фантасты, рано или поздно становится реальностью.
И сегодня мы подходим к новому рубежу - движению сквозь пространство или движению быстрее скорости света. В свое время человечество смогло преодолеть звуковой барьер, и уже тогда ученые поверили в свои силы и стали стремиться к большему - преодолению скорости света. До недавнего времени эта проблема казалась неразрешимой. В чем же разница между преодолением скорости звука и скорости света?
А разница огромная. Звуковой барьер способен преодолеть объект, состоящий из какой-либо материи, вещества, а не звука. А для того, чтобы преодолеть скорость света, необходимо состоять из тех же частиц, что и сам свет. Чтобы преодолеть световой барьер, необходимо двигаться со скоростью, превышающей скорость движения частиц самого света, что представляется невозможным. Кроме того, для того чтобы развить такую скорость, нужна энергия, равной которой человечество пока не знает.
На пути у преодоления скорости света стоит теория относительности Эйнштейна. Именно она утверждает, что двигаться быстрее, чем свет, невозможно. Если же такое случится, то мы уже будем иметь дело не просто с перемещением в пространстве, а с перемещением во времени.
У специальной теории относительности Эйнштейна есть два основных правила. Первое: путь, проходимый объектом, определяется скоростью и продолжительностью его движения. То есть если мы путешествуем со скоростью 55 километров в час, то за час мы преодолеем 55 километров. Все просто. Второе: независимо от того, с какой скоростью вы будете двигаться, вы все равно будете наблюдать неизменную скорость света, такую, какая она есть на самом деле.
А если мы попытаемся объединить эти два правила, то сможем продвинуться дальше. Представьте себе, будто у вас из всех чувств остался только слух, и вы определяете месторасположение окружающих вас объектов по исходящим от них звукам. Если мимо вас будет проезжать поезд, то вы сможете это понять по приближающемуся и отдаляющемуся звуку. То есть сам звук гудка поезда оставался неизменным, пока вы его слышали, и определить, что поезд проехал мимо вас, вы смогли лишь благодаря его движению. Аналогичная ситуация складывается и со светом. Лишь благодаря его неизменности мы можем правильно определять происходящие вокруг нас события и явления. Это происходит под действием единых физических законов: в случае со светом испускаемые частицы света долетают до наших глаз. А теперь представьте, что мы можем двигаться со скоростью, которая будет превышать скорость движения достигающих нас частиц света. В этом случае мы не сможем воспринимать события и явления, как мы это делали раньше. То есть мы изменим наше восприятие окружающих событий, сможем пересечь не пространство, а время.
В описываемых примерах мы пытались увеличить свою скорость. Ученые пошли несколько другим путем, выдвигая самые разные возможности обмануть свет: с помощью тахионов, туннелей в пространстве, пространственно-временной деформации и так далее. И сегодня исследователи НАСА, кажется, отыскали верный подход. Они смогли обойти специальную теорию Эйнштейна.
Обойти специальную теорию?
Задумку, активно разрабатываемую сегодня учеными из НАСА, изобрел физик Мигель Алкьюбьерре. Еще в мае 1994 года он представил свою статью «Движение, искажающее пространство: сверхбыстрое движение в рамках теории относительности», в которой и изложил свое решение.
Пузырь Алкьюбьерре, искажающий пространство, расширяя его позади космического корабля и сужая его перед кораблем. Фото с сайта nasa.gov
С точки зрения Алкьюбьерре, космический корабль может двигаться со сколь угодно большой скоростью, если исказить пространство вокруг него. Расширяя пространство-время позади корабля и сужая его перед кораблем, можно достичь такой огромной скорости, которую человеческий взгляд просто не уловит. Именно это в недавнем прошлом и предлагали писатели-фантасты - деформацию пространства.
Размещая объект между двумя областями пространства-времени - расширяющейся и сужающейся, Алкьюбьерре предлагал создать своеобразный пространственный пузырь, в котором и возможно перемещение со скоростью, превышающей скорость света.
Но для искажения пространства-времени необходима особая «экзотическая материя» (вещество с особыми свойствами), а также количество энергии, равное энергии массы планеты Юпитер. И снова неразрешимая проблема.
Однако физик из НАСА Гарольд Уайт так не считает. С его точки зрения, энергетические проблемы могут быть решены за счет перенастройки геометрии пространственного пузыря в диск.
Уайт поделился своей идеей с ученым миром на общественном симпозиуме по космическим вопросам летом 2012 года. По его словам, если проектировщики скорректируют форму кольца, окружающего объект, сделав его более широким и извилистым, то мы сможем отправить в гиперпространство объект, близкий по размерам к зонду «Вояжер 1» от НАСА.
Другими словами, потребность в энергии снизится в очень значительной степени. Если раньше считалось, что для проведения подобного эксперимента необходима энергия, равная энергии 300 масс Земли, то Уайт считает, что после корректировки формы кольца понадобится энергия от массы чуть менее 1600 фунтов. А если и далее разрабатывать вопрос оптимальной для движения формы, то затраты энергии также можно будет уменьшить.
Сам Уайт в интервью для space.com сказал следующее: «Полученные в ходе экспериментов результаты я представил на суд общественности и получил одобрение. Дополнительное дальнейшее снижение энергии будет осуществляться за счет оптимизации формы и интенсивности кольца, изменяющего пространство-время. За результатами будущих экспериментов мы будем наблюдать уже в специализированной лаборатории».
В ходе ожидаемых экспериментов Уайт со своей исследовательской группой планируют сымитировать оптимальный диск Алкьюбьерре в миниатюре с помощью лазеров.
Устройство будет способно возмущать одну миллионную частицу пространства-времени. Конечно, не следует ожидать в ближайшее время полетов на Альфа-Центавра, однако сам ученый планирует создание аппарата, способного покинуть Землю и путешествовать на заданные расстояния с помощью обычных двигателей и делать гиперпространственные прыжки с помощью новой технологии. И в случае успеха, по словам Уайта, вместо того, чтобы добираться до Альфа-Центавра десятилетиями и столетиями, мы будем там уже через несколько месяцев или даже недель.
Тогда человечество сделает еще один огромный шаг вперед. Но все это в будущем, а пока стоит дождаться результатов экспериментов.
km.ru
Все самое интересное о космос здесь - ru_deep_space