Свръхсветлинният двигател

Ако някой ви каже, че може да създаде свръхсветлинен двигател, какво бихте си помислили? Вероятно, че е прекалил с гледането на Star Trek, нали? Интересното е, че идеята за конструирането му се е зародила именно в популярното шоу и дори терминът, с който въпросната технология е станала популярна (warp drive), е измислен именно от великия Джин Родънбери през 60-те.

През 1994 година обаче тази концепция престава да бъде чисто научнофантастична и започва да звучи много по-смислено. Заслугата за това е на физика Мигел Алкубиер. Самият той признава, че идеята за създаване на истински, действащ свърхсветлинен двигател му е хрумнала именно докато гледал епизод от култовия Star Trek.
По това време ученият работел върху научен труд, свързан с Общата теория на относителността и както се казва, едното довело до другото. Вдъхновен от дръзките приключения на Ентърпрайз и неговия екипаж, Алкубиер си задал въпроса, възможно ли е наистина да се конструира двигател, който да осигури скорост на задвижване, по-висока от тази на светлината. През 1994 година той публикува своя научнообоснован отговор и свръхсветлинният двигател престава да бъде просто красива мечта.

Ако питате Айнщайн...

Широко известен факт е какво е мнението на Специалната теория на относителността по въпроса за свръхсветлинните пътешествия. Като цяло тя не ги отхвърля напълно като възможност, но предупреждава за редица последици, които могат да възникнат за телата, ускорени до скорости, надхвърлящи светлинната. Най-сериозният от тези странични ефекти е свързан с това, че подобно пътуване ще доведе до изместване не само в пространството, но и във времето. Да не говорим за невъзможните количества енергия, която ще е нужна, за да бъде реализирано.

Това, което предлага Алкубиер, е не да наруши постулатите на Айнщайновата теория, а да ги заобиколи. За целта ученият предлага около тялото (космическия кораб), което следва да бъде ускорено до свръхсветлинна, да се създаде мехур от „специално” пространство. В предната му част (пред кораба) време-пространственият континуум се свива, а в задната му част (зад кораба) се разширява. Цикличните деформации ще тласкат кораба напред, а принципите на Айнщайновата теория няма да бъдат нарушени, тъй като частта от време-пространствения континуум, намираща се вътре в мехура, практически няма да бъде засегната.

Маса, скорост, енергия

Макар от математическа гледна точка подобен модел на задвижване да е възможен, за да се постигне нужното огъване на пространствено-времевото измерение, е необходимо коректно равновесие между материята и енергията, сред което да се създадат силни гравитационни полета. В най-простата си дефиниция гравитацията представлява силата на привличане между два обекта. Всеки материален обект, независимо колко малък е той като маса, упражнява гравитационен ефект върху заобикалящата го материя. Според Айнщайн тази сила на привличане изкривява време-пространствения континуум.

От тази гледна точка за свиването му в предната част на мехура на Алкубиер е достатъчно генерирането на достатъчно мощно гравитационно поле. Виж, за разширяването в пространството зад обекта вече е необходима друга предпоставка. Теоретичната физика я описва с термина „негативна материя” (или антиматерия) и респективно свързаната с нея негативна енергия. Благодарение на специфичните си характеристики тя упражнява гравитационни сили на отблъскване, а не на привличане (обратно на свойствата на нормалната материя). В резултат, вместо да сгъва време-пространството, въздействието на антиматерията го разширява.
Накратко моделът на Алкубиер предвижда синхронно въздействие на материя и антиматерия за създаване на мехура, правещ възможно пътуването със скорости, по-високи от тези на светлината.

От теория към практика

Разработките на Мигел Алкубиер очевидно доказват, че математически подобна система за задвижване е осъществима. Стига, разбира се, някой да намери начин да произведе необходимата негативна енергия, което обаче се оказва доста сложна задача, най-вече защото става дума за количества антиматерия, надхвърлящи и най-смелото човешко въображение (говорим за маса, равна на тази на планетата Юпитер).

Тук теорията на Алкубиер очевидно удря на камък, но неотдавна един американски инженер от NASA на име Харолд „Сони” Уайт обяви, че е намерил начин да преодолее тази пречка.
През миналия септември по време на сбирката на група, известна като 100 Year Starship, той представи някои доста интересни свои разработки по темата „Свръхсветлинен двигател”. С помощта на специална компютърна симулация Уайт доказва, че е открил начин за създаване на време-пространствен мехур посредством използването на милиони пъти по-скромно количество негативна енергия, отколкото предвижда оригиналният модел на Алкубиер.
Според учения постигнатите до момента експериментални резултати дават достатъчно основания да се смята, че благодарение на тази нова технология идеята за свръхсветлинен двигател вече не е чисто теоретична, а реално постижима на практика.

Научна революция или ловка машинация?

Проблемът тук е, че извън чисто сензационната си стойност разработките на Харолд Уайт са обвити в мистерия. Около тях, разбира се, има множество спекулации, повечето от които касаят използвания от него метод за създаване на антиматерия. За момента Уайт упорито отказва да изпада в подробности по този въпрос, твърдейки, че не може да дискутира свободно инженерни детайли относно разработката си, тъй като е ограничен от условията на подписано от него споразумение за неразгласяване на информация (NDA). Някои негови колеги спекулират, че в основата на разработения от Уайт процес стои така нареченият Ефект на Казимир.

Той възниква, когато две успоредни метални плочи се разположат в близост една до друга във вакуум. В този случай налягането, предизвикано от привличането между тях, може да генерира известно количество негативна енергия. Проблемът е, че това е чисто лабораторен експеримент и получената при него антиматерия е микроскопично количество – във всеки случай крайно недостатъчно за задвижването на обект с мащабите и масата на един космически кораб.
Отделно според учените, занимаващи се с проблемите на негативната енергия, съществува и още един сериозен проблем, свързан с разработването на система за задвижване, базирана на нея. Според тях са налице чисто физични ограничения, свързани с количествата антиматерия, които могат да съществуват в определена точка от пространството за единица време.
Не по-малко предизвикателство от инженерна гледна точка би бил и проблемът с равномерното разпределение на негативната енергия около космическия съд, намиращ се вътре в създадения време-пространствен мехур.

Дори оригиналният създател на теорията, на която се базират разработките на Харолд Уайт – Мигел Алкубиер, понастоящем физик в Националния автономен университет на Мексико, се изказва скептично по отношение практическата реализация на собствения си модел.
„Дори при наличието на достатъчно количество негативна енергия е просто невъзможно тя да бъде насочена там, където ми е необходима”, споделя Алкубиер. „Като идея моделът е чудесен. На мен самия, разбира се, той безкрайно много ми допада – все пак аз го създадох. Но през годините установих, че той страда от многобройни ограничения и честно казано, не виждам начин те да бъдат преодолени.”