Движение быстрее скорости света: физики считают, что это возможно, но каким образом

Часто в фантастических фильмах можно увидеть, как космические корабли с помощью варп-двигателя совершают прыжок в гиперпространство или создают червоточину в ткани пространства-времени. В итоге они пролетают из одной точки Вселенной в другую очень быстро благодаря тому, что перемещаются быстрее скорости света. Таким образом путешествие между звездными система и галактиками становится не только возможным, но и выполнимым на практике. Но в реальности все намного сложнее. Тем не менее физики считают, что путешествие со скоростью превышающей скорость света возможно. Хотя проблемы причинно-следственной связи, сложные математические вычисления и отрицательная энергия могут встать на пути к реализации идеи о полетах со сверхсветовой скоростью, пишет Science Focus.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сверхсветовая скорость и теория Эйнштейна

Главное препятствие для путешествий со сверхсветовой скоростью заключается в том, что согласно специальной теории относительности Эйнштейна ничто не может перемещаться в пространстве быстрее скорости света. Эта скорость составляет примерно 300 000 километров в секунду и только частица света фотон может так быстро двигаться.

Конечно, нам бы хотелось увидеть другие звездные системы и попасть в другую галактику, но существующие технологии позволят это сделать космическому кораблю за тысячи, сотни тысяч и даже миллионы лет полета. Самая близкая нам звезда находится на расстоянии примерно световых года, а это значит, что даже если бы мы могли перемещаться со скоростью света, то на ушло бы года.

Другое дело сверхсветовой двигатель, например, варп-двигатель, с помощью которого можно было сжимать ткань пространства-времени таким образом, что это позволило бы двигаться быстрее скорости света и достигать любых звезд за минуты, часы или дни. Какой бы заманчивой ни была идея варп-двигателя, у него были бы довольно странные последствия. Во-первых, он бы нарушил концепцию причинности.

Причинность — это наше понимание того, что причина предшествует следствию. Но если бы вы наблюдали за космическим кораблем, движущимся к вам со скоростью, превышающей скорость света, вы бы увидели его одновременно в двух местах. Свет, несущий информацию о начале полета корабля, не достиг бы ваших глаз, прежде чем вы увидели бы его в пути.

Во-вторых, согласно специальной теории относительности, если скорость движения объекта превышает скорость света, то становится возможным путешествие во времени. Это породило бы возможность возникновения полномасштабных причинно-следственных парадоксов, которые могли бы уничтожить самого путешественника.

Варп-двигатель и отрицательная энергия

На первый взгляд, теория Эйнштейна делает невозможным движение со сверхсветовой скоростью. Согласно уравнениям специальной теории относительности, энергия, необходимая для разгона космического корабля до такой скорости, должна быть бесконечной. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, Вселенная состоит из ткани, называемой пространственно-временным континуумом, а гравитация является искривлением этой ткани.

В 1994 году физик Мигель Алькубьерре показал, что в рамках общей теории относительности Эйнштейна существует решение, которое можно интерпретировать как варп-двигатель. Проблема заключалась в том, что для его работы требовалось экзотическое вещество, известное как отрицательная энергия. С тех пор физики пытались использовать концепцию отрицательной энергии для объяснения того, почему расширение Вселенной ускоряется, и все же согласно существующим законам физики отрицательной энергии не должно быть.

Физики из Университета штата Алабама, США, под руководством Джареда Фукса пересмотрели математические расчеты, чтобы выяснить, могут ли они воспроизвести явление варп-двигателя Алькубьерре, используя только те частицы и энергию, которые существуют.

В итоге ученые пришли к выводу, что это возможно. Можно расположить обычную материю и энергию таким образом, чтобы создать явление варп-двигателя и переместить космический корабль в космосе. Но проблема в том, что данный варп-двигатель будет работать только с досветовой скоростью.

По словам Фукса, для достижения сверхсветовой скорости требуется много энергии. Это возможно, говорит физик, но на практике достичь этого будет чрезвычайно трудно. Ведь нужно бесконечное количество энергии.

Частицы, которые перемещаются быстрее скорости света

Физик Анджей Драган и его коллеги из Варшавского университета (Польша) решили изучить возможные решения уравнений Эйнштейна для частиц, движущихся быстрее скорости света. Существует теория, что такие частицы, названные тахионами, существуют. И ученые нашли уравнения, описывающие поведение тахионов.

По словам Драгана, с математической точки зрения, такие частицы могут существовать наряду с обычными частицами, козыре не могут достичь скорости света.

Теоретические можно было бы использовать тахионы для того, чтобы разогнать космический корабль до сверхсветовой скорости. Но снова потребуется бесконечное количество энергии не только для разгона, но и для торможения.

Хотя теоретически достичь сверхсветовой скорости возможно, как показывают исследования, реализация данной идеи имеет непреодолимые препятствия. По крайней мере сейчас. Возможно, в будущем все изменится, а может быть Эйнштейн был неправ.

Фокус уже писал о том, что если варп-двигатель возможен, то почему его до сих пор не создали.

Также Фокус писал о том, что в фантастических фильмах дают неправильное представление об астероидных поясах, наполненных большим количеством космических камней.