Переміщення швидше за світло: вчені вважають, що це може бути досяжним, але якими шляхами?

Переміщення у космосі зі швидкістю, що перевищує швидкість світла, могло б надати можливість людству швидко досягати інших зоряних систем і навіть галактик. Науковці стверджують, що реалізація такого руху можлива за умови подолання значних викликів.

У багатьох науково-фантастичних фільмах можна спостерігати, як космічні судна, використовуючи варп-двигуни, здійснюють стрибки у гіперпростір або формують червоточини у просторі-часі. Це дозволяє їм швидко переміщатися з однієї частини Всесвіту в іншу, рухаючись швидше за світло. Завдяки цьому подорожі між зоряними системами та галактиками стають не лише теоретично можливими, а й практично здійсненними. Проте в реальному житті ситуація набагато складніша. Вчені вважають, що надсвітлові подорожі можуть бути реальністю, хоча існуючі проблеми, пов'язані з причинно-наслідковими зв'язками, складними математичними моделями та негативною енергією, можуть стати серйозними перешкодами на шляху до реалізації цієї концепції, як зазначає Science Focus.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Швидкість, що перевищує світлову, та теорія Альберта Ейнштейна.

Основна проблема, що ускладнює подорожі зі швидкістю, вищою за швидкість світла, полягає в тому, що відповідно до спеціальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, жоден об'єкт не здатний переміщуватися в просторі швидше, ніж світло. Це значення складає приблизно 300 тисяч кілометрів на секунду, і лише фотони, які є частинками світла, можуть досягати таких швидкостей.

Звісно, нам би хотілося побачити інші зоряні системи і потрапити в іншу галактику, але наявні технології дозволять це зробити космічному кораблю за тисячі, сотні тисяч і навіть мільйони років польоту. Найближча до нас зірка знаходиться на відстані приблизно світлових років, а це означає, що навіть якби ми могли переміщатися зі швидкістю світла, то на це пішло б роки.

Інша річ надсвітловий двигун, наприклад, варп-двигун, за допомогою якого можна було стискати тканину простору-часу таким чином, що це дало би змогу рухатися швидше за швидкість світла і досягати будь-яких зірок за хвилини, години чи дні. Якою б привабливою не була ідея варп-двигуна, у нього були б досить дивні наслідки. По-перше, він би порушив концепцію причинності.

Причинність вказує на наше сприйняття того, що причина завжди передує наслідку. Однак уявіть собі, що ви спостерігаєте за космічним кораблем, що мчить до вас швидше за світло. У такому випадку ви могли б побачити його одночасно в двох різних точках. Світло, яке переносить інформацію про старт польоту корабля, не встигне дійти до вас, перш ніж ви вже помітите його в русі.

По-друге, відповідно до спеціальної теорії відносності, коли об'єкт перевищує швидкість світла, відкривається перспектива подорожей у часі. Це, у свою чергу, може призвести до виникнення серйозних причинно-наслідкових парадоксів, які здатні загрожувати самому мандрівникові.

Варп-двигун і негативна енергія

На перший погляд, концепція Ейнштейна виключає можливість руху зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Згідно з формулами спеціальної теорії відносності, для того, щоб прискорити космічний корабель до такої швидкості, знадобиться безмежна енергія. У рамках загальної теорії відносності Ейнштейн описує Всесвіт як структуру, відому як просторово-часовий континуум, де гравітація є наслідком викривлення цієї структури.

У 1994 році фізик Мігель Алькуб'єрре довів, що в рамках загальної теорії відносності Ейнштейна можна знайти рішення, яке можна трактувати як варп-двигун. Однак для його функціонування необхідна так звана екзотична речовина, що має характеристики негативної енергії. З того часу вчені намагаються застосувати ідею від'ємної енергії, щоб зрозуміти, чому розширення Всесвіту прискорюється. Проте, згідно з нині відомими фізичними законами, негативна енергія насправді не повинна існувати.

Група фізиків з Університету штату Алабама, очолювана Джаредом Фуксом, провела аналіз математичних моделей, щоб дослідити можливість реалізації варп-двигуна Алькуб'єрре, спираючись лише на наявні в природі частинки та енергію.

В результаті досліджень вчені встановили, що це може бути здійснено. Існує можливість організувати звичайні матерію та енергію так, щоб виникло явище варп-двигуна, здатного переміщати космічні кораблі в безмежному просторі. Однак слід зауважити, що цей варп-двигун функціонуватиме лише з швидкістю, меншою за світлову.

Згідно з висловлюваннями Фукса, щоб досягти швидкості, що перевищує світлову, необхідно величезне зусилля в енергетичному плані. Фізик стверджує, що це можливо теоретично, проте на практиці реалізувати таку ідею буде надзвичайно складно, адже для цього знадобиться безмежна кількість енергії.

Частинки, що рухаються зі швидкістю, що перевищує швидкість світла.

Фізик Анджей Драган і його колеги з Варшавського університету (Польща) вирішили вивчити можливі рішення рівнянь Ейнштейна для частинок, що рухаються швидше за швидкість світла. Існує теорія, що такі частинки, названі тахіонами, існують. І вчені знайшли рівняння, що описують поведінку тахіонів.

За словами Драгана, з точки зору математики, такі частинки можуть існувати разом із звичайними, проте їм не під силу досягти швидкості світла.

Теоретично існує можливість застосування тахіонів для прискорення космічного корабля до швидкості, що перевищує світлову. Однак, для цього буде потрібно безмежна кількість енергії не лише для самого розгону, але й для подальшого уповільнення.

Хоча в теорії досягнення швидкості, що перевищує швидкість світла, може бути здійсненим, дослідження свідчать про існування серйозних труднощів для реалізації цього задуму. Принаймні на даний момент. Можливо, в майбутньому ситуація зміниться, або ж, хто знає, можливо, Einstein помилявся.

Фокус вже згадував про те, що якщо варп-двигун дійсно можливий, то чому досі немає його реалізації.

Фокус також зазначав, що в науково-фантастичних фільмах часто представлено спотворене уявлення про астероїдні пояси, які нібито заповнені численними космічними об'єктами.