Що таке варп-драйв? Чи він можливий?

Двигун викривлення є гіпотетичним припущенням двигуна, що дає можливість рухатися швидше від світла.

Космічні кораблі з варп-двигуном можуть подорожувати в практично на будь-яку чужу планету так само легко, як ми подорожуємо в будь-яку точку світу в справа годин.
На максимальному спотворенні Enterprise з Star Trek, The Next Покоління може рухатися в дев'ять тисяч разів швидше за світло.
І якщо ви думаєте це швидко, "Тисячолітній сокіл" з "Зоряних воєн" може пройти в дев'ять мільйонів разів більше швидкість світла.
Для порівняння, найшвидший рукотворний об'єкт, Juno Юпітер рухається зі швидкістю в 0,0002 від швидкості світла.
Це все ще супер швидко за земними мірками - 46 миль або 74 кілометри в секунду, але з такою швидкістю щоб дістатися до найближчої інопланетної планети Проксима Сінаурі, буде потрібно 20 000 років.
Якби у нас був варп-привід, такий як у Ентерпрайза, ми могли б зробити одноденну поїздку - туди і назад всього за дев'ять годин.
Але хіба варп-драйв - це не вся зв'язка наукової фантастики фантастика?
Чи не швидше, ніж подорож на світлі, заборонене теорією відносності Ейнштейна.
Що ж, виявляється, є лазівка.
І, чесно кажучи, до того, як я почав досліджувати на цю тему, я думав, що це відео буде жартівливим.
Але я був шокований обсягом реальної науки, виконану з цього предмету.
Виявляється, є багато вчених, яких надихнув «Зоряний шлях».
І я думаю, ви будете шоковані тим, що, хоча варп-драйв дуже теоретичний, він заснований на деякій реальної фізики.
Як буде працювати такий двигун викривлення?
І чи дійсно це правдоподібно?
Неортодоксальна, божевільна фізика варпа диск наближається прямо зараз!
У 1994 році мексиканський фізик і фанат Star Trek Мігель Алькубьерре, ще будучи аспірантом, опублікував статтю про варп-двигуни і відразу став відомим.
Як він це зрозумів?
Він зробив це маніпулювання рівняннями Ейнштейна загальної теорії відносності.
Це було чисто геометрична маніпуляція.
Ви повинні зрозуміти, що загальна теорія відносності його суть пов'язана з геометрією простору-часу.
Ейнштейн показав, що гравітація - це геометричне спотворення простору-часу.
Маніпулюючи цієї геометрією щоб подивитися, як поле викривлення буде виглядати для космічного корабля, Алькубьер зробив рівняння знаходять відповідь на ідею варп-двигуна, незалежно від того, чи можливо це чи інші закони фізики дозволити це.
Це був радше уявний експеримент.
Але його рівняння математично узгоджені рішення рівнянь Ейнштейна.
І ось як двигун викривлення Алькубьерре спрацює: візьміть космічний корабель і покладіть міхур простір навколо нього.
Якщо ви можете стиснути простір перед міхуром і розширити простір за міхуром, то ви можете зробити пляшечку простору разом з космічний корабель рухатися.
Це як кататися на хвилі на дошці для серфінгу.
Ви не рухаєтеся по дошці для серфінгу, але вона рухається, тому що вона штовхається хвилею.
Ось де лазівка - обмеження швидкості Ейнштейна, що ніщо не може рухатися швидше за швидкість світла.
Тільки це обмеження швидкості застосовується до об'єктів, що переміщається в просторі, а не до руху самого простору.
Простір може рухатися з будь-якою швидкістю.
Так що ця бульбашка простору і геометричний Алькубьер рішення може рухатися з будь-якою довільною швидкістю, теоретично навіть в 9000 разів перевищує швидкість світла.
Алькубьерре придумав геометрію, яка складала б простір таким чином, щоб корабель не рухався в своїй системі відліку, але простір, в якому він перебував відпочиваючи, подорожував би.
Але чи може простір дійсно рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла?
Наші спостереження, здається, дійсно підтверджують це.
Наприклад, простір дуже далеко від нас, на краю Всесвіту, рухається швидше, ніж швидкість світла.
Будь-яке світло галактик або зірок в цьому просторі - це світло, який ми ніколи не побачу.
Крім того, як я показав у попередньому відео, простір усередині горизонту подій чорної діри рухається швидше за швидкість світла.
Так що це реальні явища і не слід скидати з рахунків.
Давайте подивимося на Алькубьерре двигун викривлення більш обережно, і що він робить з простором-часом навколо космічний корабель.
У задній частині космічного корабля розширюється простір, і стиснувся перед ним.
Чи може простір так розширюватися і стискатися?
Так, простір дозволяє робити і те, і інше.
Простір піддатливо відповідно до загального відносність.
Він може гнутися, розтягуватися.
Космос стискається навколо вас і Землі прямо зараз же.
Ось що таке гравітація.
Точно так же може розширюватися і простір.
Це розширюється прямо зараз в космологічної масштабі, тому що, коли ви дивитеся через телескоп, ви можете бачити, що далекі галактики зміщені в червону область.
Галактики не переміщаються локально.
Це означає, що простір між цими галактики і нас розширюється.
Двигун викривлення Алькубьерре створює свого роду міхур навколо корабля, який схожий на дошку для серфінгу.
Корабель знаходиться всередині міхур, аналогічно тому, як ви стоїте на дошці для серфінгу.
Ваш корабель не рухається всередині самого міхура, тому закони Ейнштейна не діють порушено, але міхур простору рухається або несеться хвилею, яка створюється в космосі.
Так як же двигун викривлення скорочує простір попереду і розширюватися ззаду.
Це не просто.
Простір - досить жорстка тканина на порядок цього рівняння.
C - швидкість світла в четвертого ступеня, так що це дуже велика кількість.
І щоб космічний простір викривлялося локально, навколо такого космічного корабля, вимагає великої маси або її енергетичного еквівалента через E = MC ^ 2, щільно зосереджені навколо космічного корабля.
І що ще більш важливо, це не просто звичайна маса або регулярна енергія.
Це негативна маса і негативна енергії, тому що для створення розширення простору потрібна якась антигравітаційний.
Як отримати антигравітацію?
Вам потрібна негативна матерія або екзотика мати значення.
Це те, що теоретично має негативну гравітацію.
Проблема в негативному речовині не відомо про існування.
Зверніть увагу, що негативна матерія - це не антиматерія.
Антиречовину не має негативного сила тяжіння.
У нього позитивна гравітація.
Це схоже на матерію, за винятком того, що протилежний заряд.
Таким чином, протон антиречовини матиме негативний заряд, а електрон антиречовини мав би позитивний заряд.
Антиречовину дійсно існує.
Але ця антигравітаційна негативна матерія - це зовсім інше.
Воно має ніколи не був виявлений.
Уявіть собі щось, що важить негативний 1 кілограм.
Що це означає?
Може навіть не існувати?
Тепер ви можете замінити енергію еквівалент негативною матерії, тобто негативної енергії.
Це відбувається від E = - MC ^ 2.
Але знову ж таки, що, чорт візьми, негативне енергія?
Це не те ж саме, що відсутність енергії.
Це енергія з значення менше нуля, що теоретично могло б створити антигравітацію і дозволяють розширити простір-час.
Але антигравітацію ніколи не бачили в лабораторія.
Не існує відомого розподілу енергії, яке могло б викликати антигравітацію або негативна маса.
Його ніколи не знаходили ні в одному прискорювачі і не спостерігали в природі.
Навіть Алькубьерре назвав свої результати «безглуздими».
Однак антигравітація, негативна маса і негативна енергія не заборонені в рівняннях Ейнштейна.
Чи може це означати, що якщо ми досить розумні, то зможемо його створити?
Припустимо що ми могли.
У НАСА є група під назвою «Advanced Propulsion Team», також відомий як "Eagleworks", який працює з цим припущенням, і у них є навіть створив художній рендеринг того, як буде виглядати космічний корабель з варп-двигуном.
Вони навіть називають це «Ентерпрайз».
Оригінальний міхур деформації Алькубьерре навколо космічний корабель зажадав би багато негативної енергії - еквівалент енергії в фактично, з усієї маси у Всесвіті!
Так що це було явно нездійсненне.
Але подальша переробка оригінальної концепції Алькубьерре фізиком НАСА Гарольд Уайт знизив потребу в негативній енергії до еквівалента приблизно 700 кілограмів або 1500 фунтів.
Це ще багато енергії - близько тисячі водневих бомб, але не може бути й мови, і робить концепцію в деякій мірі правдоподібною.
Якщо негативна енергія може бути створена, як зробив доктор, зробити двигун Алькубьерре абсурдним став правдоподібним?
Він зробив це шляхом зміни форми варп-міхура навколо корабля на тор, що має форму щось на кшталт бублика, і за рахунок коливання поля негативної енергії.
Ці зміни, за його словами, не тільки роблять поле деформації більш ефективним, але і роблять простір навколо корабля більш м'яке для розширення і стиснення.
Доктора Уайта розрахунки показують, що корабель діаметром 10 метрів може пройти в 10 разів більше швидкість світла.
Тепер ви можете запитати: "Чому навколо корабля тор?"
Тор це що створило б негативне енергетичне поле навколо корабля.
Ви могли б подумати що, оскільки простір ззаду розширюється, вам потрібна негативна енергія направлений в хвостову частину корабля.
Але якщо ви зробите математику, ви виявите, що негативна енергія потрібна всьому кораблю.
Ось чому кільце в концептуальні візуалізації навколо самого космічного корабля.
Команда білих має навіть протестували можливість деформації простору, зробивши дуже маленьку стільницю контрольна робота.
Вони спробували трохи спотворити траєкторію фотона, змінивши відстань, яку він проходить на фіксованій довжині.
Перший тест був проведений в 2013 р "безрезультатно".
Випробування інших команд показали, що якщо такий пристрій може бути побудований, він міг би гіпотетично працювати, але, можливо, не перевищував би швидкість світла.
Але навіть досягнення швидкості, скажімо, 10% від швидкості світла було б величезним прорив, тому що він все одно буде в 50 000 разів швидше, ніж найшвидший швидкості, яких ми можемо досягти сьогодні.
Чи реальна взагалі негативна енергія?
Деякі вчені вказали на ефект Казимира як на свого роду негативний енергія.
Це квантово-механічне явище, яке виникає, коли два проводять пластини зведені дуже близько один до одного, щось близько 10 нанометра.
Коли це буде зроблено, певна частка віртуальної частинки частоти між пластинами виключені, тому що не всі частоти поміститься між 10 нанометровим простором.
Тоді як всі частоти помістяться зовні тарілки.
Таким чином, тиск зовні пластин більше, ніж тиск всередині тарілок.
І це видно по фізичному тяжінню пластин, які об'єднує їх.
Звуковий аналог цього показаний в цьому відео.
Отже вважається, що якщо повна енергія вакууму дорівнює 0, то це буде означати, що енергія між пластинами повинна бути негативною.
Деякі вчені запропонували використання цієї негативної енергії вакууму в великих масштабах.
Але це ущербний, тому що поки енергія між пластинами менше, ніж вакуум енергія, вона не негативна, вона все ж позитивна.
Негативної кривизни немає.
Це не негативна енергія, і її не можна використовувати для харчування нашого варп-драйву.
Так з огляду на проблеми, про які я говорив, хіба вся надія на двигун викривлення втрачена?
Не зовсім!
Є одне спостережуване явище, яке вселяє в нас надію, що негативний може існувати енергія або антигравітація.
Спостережуваний Всесвіт розширюється зі швидкістю темп прискорення.
Це називається темною енергією.
Дивіться моє відео про це.
У нас немає ідея, що це таке, чому вона існує або звідки вона взялася, але 70% нашого Всесвіту зроблений з цієї темної енергії.
І ця енергія поводиться як антигравітація або негативна енергія.
По суті, це якась енергія або сила, яка тягне простір крізь.
Це розширюється простір.
Що ж, розширення простору - це саме те, що ми потрібно створити викривлення.
Чи можливо, що коли-небудь в майбутньому, якщо ми можемо розробити краще теоретичне розуміння темної енергії, ми можемо навчитися використовувати його силу і використовувати її в якості двигуна деформації?
Наш всесвіт повний з речей.
Так що у нас потенційно міг би бути майже нескінченний запас його, якби ми знали що це було, чорт візьми, і як їм управляти.
Деякі технології засновані на математичних рівняннях.
Минуло 40 років перейти від E = MC ^ 2 до першої атомної бомби.
За останні 20 років концепція варп-двигуна перетворилася з неймовірної в правдоподібну.
Може бути в в найближчі 20 років воно може стати можливим?
Може, це стане реальністю дали достатньо часу і дали більше навідних на роздуми епізодів Зоряного шляху, щоб надихнути наступне покоління фізиків? Так, будь ласка!