Астрофизик: В рамките на теорията на относителността е възможно пътешествие по-бързо от светлината

В ново изследване на професор Ерик Ленц от Гьотингенския университет в Германия се предлага теоретично решение, позволяващо да се премине бариерата на скоростта на светлината при космически пътешествия. Резултатите от изследването са публикувани в списанието Classical and Quantum Gravity.

Условие за така мечтаните пътешествия към далечни звезди е да се намери начин за предвижване със скорост, превишаваща скоростта на светлината. Неотдавнашни изследвания показаха, че свръхсветлинно предвижване ще изисква огромно количество хипотетични частици и състояние на материята, притежаващо „екзотични“ физични свойства, такива като отрицателна плътност на енергията.

В рамките на традиционната физика, в съответствие с теорията на относителността на Алберт Айнщайн, няма реален начин да се достигне и премине бариерата на скоростта на светлината, която ще ни е нужна за всяко пътешествие, измервано в светлинни години.

Но това не възпира учените да търсят начин за преодоляване на тази универсална граница на скоростта. Въпреки че предвижване по-бързо от скоростта на светлината винаги ще е забранено, в самия континуум пространство-време няма такова правило. Фактически далечни крайни части на Вселената вече се движат със скорост по-голяма от тази на светлината.

За да може да се сгъне неголям балон от пространство за предвижване, ние трябва да решим уравнението на относителността и да създадем плътност на енергията по-ниска, отколкото пустотата на космоса. Въпреки че този вид отрицателна енергия се създава в квантов мащаб, натрупването на достатъчно количество „отрицателна маса“, както и преди, се явява предположение от областта от фантастичната физика.

В допълнение към другите видове абстрактни възможности, такива като червоядините и пътешествията във времето, отрицателната енергия може да помогне за привеждане в действие на това, което е известно като уарп-двигател (warp drive) на Алкубиер.

Тази умозрителна концепция използва принципите на отрицателната енергия за деформация на пространството около хипотетичния космически кораб, позволявайки му ефективно да пътешества със скорост, превишаваща скоростта на светлината.

Но какво ще стане ако по някакъв начин се достигне скорост, превишаваща тази на светлината, в съответствие с теорията на относителността на Айнщайн?

В ново изследване, проведено от професор Ерик Ленц, се предлага може би жизнеспособно решение на тази дилема и то може да се окаже по-осъществимо, отколкото другите потенциални двигатели за изкривяване на пространство-времето. Според него това може да се достигне чрез използването на нов клас свръхбързи солитони, които представляват вълни, които се държат като частици, съхранявайки своята форма и енергия при движение с постоянна скорост ( в дадения случай със скорост по-висока от тази на светлината).

Ленц е анализирал съществуващите изследвания за уарп-двигатели. Идеята на уарп-двигателите се състои в преразпределение на тъмната енергия пред и зад космическия кораб, което позволява на пространството да се свива и раздува. При това космическият кораб се намира в своеобразен балон, без да се подлага на изкривявания и се движи заедно с балона.

Съгласно теоретичните пресмятания на Ленц, тези свръхбързи солитонни решения могат да съществуват в рамките на общата теория на относителността и са получени изключително от положителни плътности на енергия, а това означава, че няма необходимост да се разглеждат екзотични източници с отрицателна плътност на енергия.

Притежавайки достатъчно енергия, конфигурациите на солитоните могат да функционират като „балони на изкривяванията“, способни към свръхсветлинно предвижване и теоретично позволяващи на обекта да преминава през пространство-времето, бидейки защитени от екстремални приливни сили.

Това е впечатляваща хипотеза от теоретичната физика, въпреки че изразът „необходимото количество енергия“ означава, че уарп-двигателя засега е само хипотетичен.

„Енергията, необходима за двигателя на космически кораб с диаметър от 100 метра, движещ се със скоростта на светлината, превишава стотици пъти масата на планетата Юпитер“ – обяснява Ленц.

Ако е възможно да се генерира достатъчно енергия, уравненията, използвани в това изследване, позволяват да се извърши космическо пътешествие до най-близката до Слънцето звезда Проксима Кентавър за по-малко от 4 години. За сравнение , съвременните ракетни технологии позволяват да се извърши такова пътешествие в едната посока за повече от 50 000 години.

Освен това, солитоните са конфигурирани така, че протичането на времето вътре в солитона да съвпада с времето извън него. Това позволява да се избегне „парадокса на близнаците“, съгласно който пътешестващият близнак със скорост близка до скоростта на светлината остарява много по-бавно, отколкото този който остава на Земята. Според пресмятанията на Ленц, двамата близнаци ще бъдат на една възраст, когато се срещнат отново.

Интересното е, че почти едновременно с изследването на Ленц се появи друг анализ, предлагащ алтернативен модел за физически възможен уарп-двигател, за чието функциониране не се изисква отрицателна енергия. По думите на Ленц двете групи поддържат контакт и той планира занапред да предоставя резултатите от изследването си, за да може други учени да направят анализ на неговата разработка. Той планира в пряк ефир в YouTube нa 18 март да разкаже за своето изследване.

„Тази разработка премести проблема за пътешествията със скорост, превишаваща тази на светлината, една крачка напред в теоретичните изследвания в областта на фундаменталната физика и го приближи по-близо до инженерните науки“ – казва Ленц.

Според Ленц следващият проблем е осигуряването на необходимото огромно количество енергия, което ще е нужно за създаването на първите прототипи.