Star Trek придумал варп 60 лет назад. Физики доказали, что он не нарушает законы природы — только требует массу Юпитера
NewsMakerДвижется не корабль, а сама ткань Вселенной, законы остаются целыми.
Почти шестьдесят лет назад сериал Star Trek зажег в воображении зрителей мечту о полетах по галактике на кораблях с «варп-двигателями», которые будто бы позволяют двигаться быстрее света. Идея мгновенных перелетов к далеким звездам стала классикой научной фантастики, перешла из Star Trek в десятки фильмов, сериалов и книг и успела вырастить поколение поклонников, среди которых потом оказались и ученые. Сегодня некоторые из них всерьез изучают, как искривлять пространство-время и приблизить варп к реальности.
Долгое время физики считали варп невозможным. Но в последние годы теоретические работы показали, что сама концепция не обязательно нарушает законы природы. Это вызвало новый интерес к теме и поставило практические вопросы, главный из которых касается энергии. Нужно понять, как получить и контролировать колоссальные ее количества, иначе говорить о технологии бессмысленно. Часть исследователей при этом осторожно отмечает, что задача не выглядит абсолютно безнадежной.
Почему к варпу начали относиться серьезнее. В сравнении с другими фантастическими способами сверхсветовых перелетов, например червоточинами или полетами через «гиперпространство», варп проще согласовать с уже известной физикой. В научной фантастике варп-двигатель создает вокруг корабля пузырь пространства-времени, который и перемещается, как бы унося корабль с собой. На первый взгляд это кажется запретным трюком, ведь по специальной теории относительности нельзя разгонять объекты быстрее света. Но искривляться может не объект, а само пространство, и оно не ограничено световым пределом. Удобно думать о пространстве-времени как о ткани, в которую вплетены звезды и корабли. Если обернуть корабль этой «тканью» и заставить ткань двигаться быстрее света, законы физики формально не нарушаются.
Идея варпа задолго до премьеры Star Trek встречалась в литературе, и создатель сериала Джин Родденберри, увлекавшийся проверкой фактов, выбрал ее именно из-за кажущейся научной правдоподобности. Однако даже в таком виде варп оставался чистой фантазией. Главная проблема заключалась в цене искривления пространства. В 1994 году физик Мигель Алькубьерре предложил первую строгую модель варп-пузыря. По его расчетам пузырь должен сжимать пространство-время спереди и растягивать сзади, что позволяет двигаться с любой, даже сверхсветовой, эффективной скоростью. Но цена оказывалась астрономической, чтобы создать пузырь всего в несколько метров, потребовалась бы энергия, сравнимая с массой Солнца. К этому добавлялось еще одно препятствие, в модели требовалась экзотическая «отрицательная энергия», которая в природе, по нынешним данным, не проявляется.
После работы Алькубьерре ученые, включая группы при NASA, пытались смягчить условия и уменьшить потребности в отрицательной энергии. Будущему исследователю варпа Алексею Бобрику эта тема запомнилась еще со времен университетского курса общей теории относительности. Спустя годы, уже в Applied Physics, он вместе с Джанни Мартире решил пересмотреть подход. Вместо доработки модели Алькубьерре они начали с нуля и ограничились самым простым случаем, движением с постоянной скоростью, без разгона и торможения, что дает более физически прозрачное описание.
В 2021 году Бобрик и Мартире опубликовали работу в журнале Classical and Quantum Gravity под названием «Введение в физические варп-двигатели». В ней описывается общая геометрия варп-пузыря с внутренней пассажирской областью, где пространство-время остается плоским, и внешней стенкой с собственным гравитационным полем. Это отличает их модель от пузыря Алькубьерре, который не тянет на себя объекты снаружи и потому выглядит слишком абстрактно. Ключевое достижение, отрицательная энергия больше не требуется. Однако счет за энергию по-прежнему огромный, даже пузырь в несколько метров потребовал бы запасов, сопоставимых с массой нескольких Юпитеров. Еще одно ограничение, такой пузырь может двигаться только медленнее света. Для фанатов Star Trek это звучит как компромисс, но для физиков это важный шаг, появилось корректное математическое основание, на котором можно строить дальнейшие расчеты и сравнивать решения между собой.
Следующие задачи уже очерчены. Нужно научиться описывать изменение скорости варп-пузыря, ведь в реальном полете придется разгоняться, тормозить и останавливаться, а это более сложная динамика. Параллельно сообщество ищет способы радикально снизить энергетические требования. Даже при фантастически эффективных источниках энергии, вроде гипотетического холодного термояда, производить «массы планет» в пересчете на энергию вряд ли реально. Но поле исследований явно ожило. Статья 2021 года уже получила десятки цитирований от групп в Канаде, Аргентине, Европе и Новой Зеландии и вызвала предметные споры, что всегда признак живой научной дискуссии.
Интерес к теме подогревают и побочные идеи. В 2024 году группа физиков рассматривала , какие гравитационные волны мог бы породить «коллапс» варп-пузыря, что-то вроде варп-аварии из Star Trek. Такие ряби пространства-времени потенциально можно уловить на Земле детекторами с правильно настроенной частотой. Даже если это чистая теория, сама возможность искать следы чужих аварийных варп-прыжков звучит захватывающе и напоминает, как много мы еще не знаем о Вселенной. Всего десять лет назад существование гравитационных волн было экспериментально подтверждено на слияниях черных дыр, а значит пространство-время действительно непрерывно и повсюду искажается.
До звездных перелетов на варпе, скорее всего, еще очень далеко, возможно на многие человеческие жизни. Но за последние годы варп прошел путь от красивого тропа из фантастики до предмета строгих расчетов. Ученые аккуратно подводят теорию под реальность, шаг за шагом уточняют модели, спорят о допущениях и ищут обходные пути вокруг энергетической стены. Даже если в итоге окажется, что сверхсвета нам не достичь, эти работы углубляют понимание гравитации и геометрии пространства и вдохновляют новое поколение исследователей, которые когда-то, как и их предшественники, смотрели Star Trek и мечтали о полетах к другим звездным системам.
Почти шестьдесят лет назад сериал Star Trek зажег в воображении зрителей мечту о полетах по галактике на кораблях с «варп-двигателями», которые будто бы позволяют двигаться быстрее света. Идея мгновенных перелетов к далеким звездам стала классикой научной фантастики, перешла из Star Trek в десятки фильмов, сериалов и книг и успела вырастить поколение поклонников, среди которых потом оказались и ученые. Сегодня некоторые из них всерьез изучают, как искривлять пространство-время и приблизить варп к реальности.
Долгое время физики считали варп невозможным. Но в последние годы теоретические работы показали, что сама концепция не обязательно нарушает законы природы. Это вызвало новый интерес к теме и поставило практические вопросы, главный из которых касается энергии. Нужно понять, как получить и контролировать колоссальные ее количества, иначе говорить о технологии бессмысленно. Часть исследователей при этом осторожно отмечает, что задача не выглядит абсолютно безнадежной.
Почему к варпу начали относиться серьезнее. В сравнении с другими фантастическими способами сверхсветовых перелетов, например червоточинами или полетами через «гиперпространство», варп проще согласовать с уже известной физикой. В научной фантастике варп-двигатель создает вокруг корабля пузырь пространства-времени, который и перемещается, как бы унося корабль с собой. На первый взгляд это кажется запретным трюком, ведь по специальной теории относительности нельзя разгонять объекты быстрее света. Но искривляться может не объект, а само пространство, и оно не ограничено световым пределом. Удобно думать о пространстве-времени как о ткани, в которую вплетены звезды и корабли. Если обернуть корабль этой «тканью» и заставить ткань двигаться быстрее света, законы физики формально не нарушаются.
Идея варпа задолго до премьеры Star Trek встречалась в литературе, и создатель сериала Джин Родденберри, увлекавшийся проверкой фактов, выбрал ее именно из-за кажущейся научной правдоподобности. Однако даже в таком виде варп оставался чистой фантазией. Главная проблема заключалась в цене искривления пространства. В 1994 году физик Мигель Алькубьерре предложил первую строгую модель варп-пузыря. По его расчетам пузырь должен сжимать пространство-время спереди и растягивать сзади, что позволяет двигаться с любой, даже сверхсветовой, эффективной скоростью. Но цена оказывалась астрономической, чтобы создать пузырь всего в несколько метров, потребовалась бы энергия, сравнимая с массой Солнца. К этому добавлялось еще одно препятствие, в модели требовалась экзотическая «отрицательная энергия», которая в природе, по нынешним данным, не проявляется.
После работы Алькубьерре ученые, включая группы при NASA, пытались смягчить условия и уменьшить потребности в отрицательной энергии. Будущему исследователю варпа Алексею Бобрику эта тема запомнилась еще со времен университетского курса общей теории относительности. Спустя годы, уже в Applied Physics, он вместе с Джанни Мартире решил пересмотреть подход. Вместо доработки модели Алькубьерре они начали с нуля и ограничились самым простым случаем, движением с постоянной скоростью, без разгона и торможения, что дает более физически прозрачное описание.
В 2021 году Бобрик и Мартире опубликовали работу в журнале Classical and Quantum Gravity под названием «Введение в физические варп-двигатели». В ней описывается общая геометрия варп-пузыря с внутренней пассажирской областью, где пространство-время остается плоским, и внешней стенкой с собственным гравитационным полем. Это отличает их модель от пузыря Алькубьерре, который не тянет на себя объекты снаружи и потому выглядит слишком абстрактно. Ключевое достижение, отрицательная энергия больше не требуется. Однако счет за энергию по-прежнему огромный, даже пузырь в несколько метров потребовал бы запасов, сопоставимых с массой нескольких Юпитеров. Еще одно ограничение, такой пузырь может двигаться только медленнее света. Для фанатов Star Trek это звучит как компромисс, но для физиков это важный шаг, появилось корректное математическое основание, на котором можно строить дальнейшие расчеты и сравнивать решения между собой.
Следующие задачи уже очерчены. Нужно научиться описывать изменение скорости варп-пузыря, ведь в реальном полете придется разгоняться, тормозить и останавливаться, а это более сложная динамика. Параллельно сообщество ищет способы радикально снизить энергетические требования. Даже при фантастически эффективных источниках энергии, вроде гипотетического холодного термояда, производить «массы планет» в пересчете на энергию вряд ли реально. Но поле исследований явно ожило. Статья 2021 года уже получила десятки цитирований от групп в Канаде, Аргентине, Европе и Новой Зеландии и вызвала предметные споры, что всегда признак живой научной дискуссии.
Интерес к теме подогревают и побочные идеи. В 2024 году группа физиков рассматривала , какие гравитационные волны мог бы породить «коллапс» варп-пузыря, что-то вроде варп-аварии из Star Trek. Такие ряби пространства-времени потенциально можно уловить на Земле детекторами с правильно настроенной частотой. Даже если это чистая теория, сама возможность искать следы чужих аварийных варп-прыжков звучит захватывающе и напоминает, как много мы еще не знаем о Вселенной. Всего десять лет назад существование гравитационных волн было экспериментально подтверждено на слияниях черных дыр, а значит пространство-время действительно непрерывно и повсюду искажается.
До звездных перелетов на варпе, скорее всего, еще очень далеко, возможно на многие человеческие жизни. Но за последние годы варп прошел путь от красивого тропа из фантастики до предмета строгих расчетов. Ученые аккуратно подводят теорию под реальность, шаг за шагом уточняют модели, спорят о допущениях и ищут обходные пути вокруг энергетической стены. Даже если в итоге окажется, что сверхсвета нам не достичь, эти работы углубляют понимание гравитации и геометрии пространства и вдохновляют новое поколение исследователей, которые когда-то, как и их предшественники, смотрели Star Trek и мечтали о полетах к другим звездным системам.