stringtranslate.com

Варп-двигатель

Художественное изображение корабля с активированным варп-двигателем.

Варп -двигатель или привод, обеспечивающий космическую деформацию, — это вымышленная сверхсветовая (быстрее скорости света) двигательная система космического корабля , описанная во многих научно-фантастических произведениях , в первую очередь в «Звездном пути» [1] и являющаяся предметом текущих физических исследований. Общая концепция «варп-двигателя» была представлена ​​Джоном Кэмпбеллом в его романе « Космические острова» 1957 года и популяризирована сериалом «Звездный путь» . Его ближайшим реальным эквивалентом является привод Алькубьерре , теоретическое решение уравнений поля общей теории относительности . [2]

История и характеристики

Варп-двигатель, или двигатель, позволяющий перемещаться по пространству, — это один из нескольких способов путешествия в космосе, встречающихся в научной фантастике . [3] Его часто обсуждали как концептуально похожее на гиперпространство . [3] [4] : ​​238–239  Варп-двигатель — это устройство, искажающее форму пространственно -временного континуума . [5] : 142  Космический корабль, оснащенный варп-двигателем, может двигаться со скоростью, на много порядков превышающей скорость света . В отличие от некоторых других вымышленных технологий , работающих быстрее скорости света, таких как прыжковый двигатель , варп-двигатель не позволяет мгновенно путешествовать и перемещаться между двумя точками, а скорее предполагает измеримый промежуток времени, который соответствует концепции. В отличие от гиперпространства, космический корабль на варп-скорости будет продолжать взаимодействовать с объектами в «нормальном космосе». [6] [7]

Общая концепция варп-двигателя была представлена ​​Джоном Кэмпбеллом в его романе «Острова космоса» 1957 года . [8] [9] : 77  [10] В журнале «Brave New Words» был приведен самый ранний пример термина «космический варп-двигатель» в книге Фредрика Брауна «Врата во тьму» (1949), а также процитирована неназванная история из журнала «Cosmic Stories» (май 1941) как использование слова «деформация» в контексте космических путешествий, хотя использование этого термина в качестве «изгиба или искривления» в пространстве, облегчающего путешествие, можно проследить в нескольких работах еще в середине 1930-х годов. например, «Кометеры » Джека Уильямсона ( 1936). [5] : 212, 268 

Искажение пространства Эйнштейна и реальная физика

Фактор Лоренца γ как функция скорости. Его начальное значение равно 1 (когда v = 0 ); и когда скорость приближается к скорости света ( v → c ) γ неограниченно увеличивается ( γ → ∞) .

Специальная теория относительности Эйнштейна утверждает, что скорость света невозможна для материальных объектов, которые, в отличие от фотонов , имеют ненулевую массу покоя. Проблема материального объекта, превышающего скорость света, заключается в том, что для перемещения точно со скоростью света потребуется бесконечное количество кинетической энергии. Варп-двигатели — один из научно-фантастических образов, которые позволяют обойти это ограничение в художественной литературе и рассказать истории, действие которых происходит в галактическом масштабе. [11] Однако концепция космического искривления подверглась критике как «нелогичная» и была связана с несколькими другими научными идеями о каучуке, которые не вписываются в наше нынешнее понимание физики, такими как антигравитация или отрицательная масса . [3]

Некоторые утверждают, что эти эффекты означают, что, хотя невозможно путешествовать быстрее скорости света, пространство и время «искажаются», позволяя преодолеть расстояние в один световой год менее чем за год. Хотя невозможно путешествовать быстрее скорости света, эффективная скорость выше скорости света. Это искривление пространства и времени точно математически определяется фактором Лоренца , который зависит от скорости. Хотя на момент публикации более 100 лет назад этот эффект был лишь теоретическим, с тех пор его измеряли и подтверждали много раз. В пределе, при скорости света время полностью останавливается, и можно путешествовать на бесконечные расстояния в пространстве, не теряя времени. [12] [13] [14] [15]

Хотя концепция варп-двигателя возникла в художественной литературе, она получила некоторое научное рассмотрение, в первую очередь связанное с концепцией двигателя Алькубьерре 1990-х годов . [8] Алькубьерре заявил в электронном письме Уильяму Шетнеру , что его теория была непосредственно вдохновлена ​​термином, использованным в сериале « Звездный путь» [16] , и в своей статье 1994 года он цитирует «варп-двигатель научной фантастики». [2]

В 2021 году финансируемый DARPA исследователь Гарольд Уайт из Института безграничного космоса заявил, что ему удалось создать настоящий варп-пузырь, заявив, что «наш детальный численный анализ наших нестандартных полостей Казимира помог нам идентифицировать реальную и технологичную нано/микроструктуру, которая по прогнозам, будет генерировать отрицательную плотность энергии вакуума, что создаст настоящий наноразмерный варп-пузырь, не аналог, а настоящую вещь». [17]

Звездный путь

Изображение «варп-пузыря» из Звездного пути.

Варп-двигатель — одна из фундаментальных особенностей франшизы «Звездный путь» и один из самых известных примеров космического варпа (варп-двигателя) в художественной литературе. [3] В первом пилотном эпизоде ​​« Звездного пути: Оригинальный сериал » , « Клетка », он упоминается как «гипердвигатель», а капитан Пайк называет скорость достижения планеты Талос  IV «искажением времени, коэффициент 7». . Варп-двигатель в «Звездном пути» — одна из наиболее детализированных вымышленных технологий. [18] По сравнению с гиперпространственными двигателями других вымышленных вселенных, он отличается тем, что космический корабль не покидает нормальный пространственно-временной континуум, а вместо этого само пространство-время искажается, как это становится возможным в общей теории относительности . [7]

Основной принцип работы варп-двигателя в «Звездном пути» одинаков для всех космических кораблей. Сильный источник энергии, обычно так называемое варп-ядро или иногда называемая камерой смешения , генерирует высокоэнергетическую плазму . Эта плазма транспортируется к так называемым генераторам варп-поля по линиям, напоминающим трубы. Эти генераторы по сути представляют собой катушки в варп-гондолах , выступающих из космического корабля. Они генерируют подпространственное поле, так называемое варп-поле или варп-пузырь , которое искажает пространство-время и продвигает пузырь и космический корабль в пузыре вперед. [19]

Ядро деформации может иметь различные формы. Люди и большинство других вымышленных рас используют умеренную реакцию антидейтерия и дейтерия . Произведенная энергия проходит через матрицу, состоящую из вымышленного химического элемента, называемого дилитием . Однако показано, что другие виды используют другие методы для движения со скоростью, превышающей скорость света. Ромуланцы, например, используют искусственные микрочерные дыры, называемые квантовыми сингулярностями . [20]

Скорости указаны в коэффициентах деформации и следуют геометрической прогрессии . Первая шкала, разработанная Францем Иосифом, представляла собой просто кубическую прогрессию без ограничений. [21] Это приводит к использованию постоянно растущих факторов деформации в оригинальном сериале и анимационном сериале . Например, варп 14.1 в TOS-эпизоде ​​« То, что выживает » или варп 36 в TAS-эпизоде ​​« Инцидент с часами ». Чтобы больше сосредоточиться на сюжете и отвлечься от техно-болтовни, Джин Родденберри поручил Майклу Окуда изобрести пересмотренную шкалу деформации. Warp 10 должен быть абсолютным пределом и означать бесконечную скорость. В честь Джина Родденберри этот предел также называли «Пределом Юджина». Окуда объясняет это в комментарии автора к своему техническому руководству для USS Enterprise -D. [22] Между Варпом 1 ( скорость света ) и Варпом 9 увеличение по-прежнему было примерно геометрическим, но показатель степени был скорректирован так, чтобы скорости были выше по сравнению со старой шкалой. Например, Warp 9 более чем в 1500 раз быстрее, чем Warp 1, по сравнению с 729 разами (девять в третьей степени), рассчитанными с использованием исходной кубической формулы. В комментарии того же автора Окуда объясняет, что мотивацией было оправдать ожидания фанатов о том, что новый «Энтерпрайз» намного быстрее оригинала, но без изменения значений коэффициента деформации. [22] Между Варпом 9 и Варпом 10 новый масштаб растет в геометрической прогрессии . [22] Только в одном эпизоде ​​« Звездного пути: Вояджер» для коэффициента деформации было указано конкретное числовое значение скорости. В эпизоде ​​« 37-е » Том Пэрис говорит Амелии Эрхарт, что скорость Warp 9,9 составляет около 4 миллиардов миль в секунду (используя обычные единицы измерения для удобства персонажа). [23] Это более чем в 14 раз превышает значение Warp 9 и примерно в 21 400 раз превышает скорость света. Однако это утверждение противоречит техническим руководствам и энциклопедиям, написанным Риком Штернбахом и Майклом Окудой. Там была установлена ​​скорость в 3053 раза больше скорости света для коэффициента деформации 9,9 и скорость в 7912 раз больше скорости света для коэффициента деформации 9,99. Оба числовых значения значительно ниже значения, данного Томом Пэрисом. [24]

В эпизоде ​​« Vis à Vis » упоминается коаксиальный варп-двигатель . Более подробно принцип работы описан в Энциклопедии Star Trek . Этот вариант варп-двигателя использует пространственное сгибание вместо варп-поля и позволяет мгновенно перемещаться с почти бесконечной скоростью. [25]

«Звездный путь» также представил так называемую концепцию «Трансварп» , но без четкого определения. [24] По сути, это универсальная фраза для любых технологий и природных явлений, которые обеспечивают скорость выше Варп 9,99. [26]

Рик Штернбах описал основную идею в Техническом руководстве:

«Наконец, нам пришлось предоставить некоторую лазейку для различных могущественных инопланетян, таких как Q, которые умеют перебрасывать корабль на миллионы световых лет во время рекламной паузы. [...] Это позволяет Q и его друзьям весело провести время. диапазон 9,9999+, но также позволяет нашему кораблю двигаться достаточно медленно, чтобы галактика оставалась большой, и соответствует другим критериям». [22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Краусс, Лоуренс Максвелл. (2007). Физика Звездного пути . Основные книги. ISBN 978-0-465-00863-6. OCLC  787849957.
  2. ^ аб Алькубьерре, Мигель (1994). «Варп-двигатель: сверхбыстрое путешествие в рамках общей теории относительности». Классическая и квантовая гравитация . 11 (5): Л73–Л77. arXiv : gr-qc/0009013 . Бибкод : 1994CQGra..11L..73A. дои : 10.1088/0264-9381/11/5/001. S2CID  4797900.
  3. ^ abcd «SFE: Космическая деформация». sf-энциклопедия.com . Проверено 10 ноября 2021 г.
  4. ^ Стейблфорд, Брайан М. (2006). Научный факт и научная фантастика: энциклопедия. Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-415-97460-8.
  5. ^ аб Пручер, Джефф (7 мая 2007 г.). Смелые новые слова: Оксфордский словарь научной фантастики. Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-988552-7.
  6. ^ Муша, Такааки; Минами, Ёсинари (2011). Полевая двигательная установка для космических путешествий: физика нетрадиционных методов движения для межзвездных путешествий . Электронные книги Бентама. п. 58. ИСБН 978-1-60805-270-7.
  7. ^ Аб Миоцци, CJ (18 июня 2014 г.). «5 методов путешествия со скоростью, превышающей скорость света, и их вероятность». Эскапист . Проверено 11 ноября 2021 г.
  8. ^ аб Гардинер, Дж. (2008). «Варп-двигатель — от воображения к реальности». Журнал Британского межпланетного общества . 61 : 353–357. Бибкод : 2008JBIS...61..353G.
  9. ^ Эш, Брайан (1977). Визуальная энциклопедия научной фантастики. Книги Гармонии. ISBN 978-0-517-53174-7.
  10. ^ «Темы: Космическая деформация: SFE: Энциклопедия научной фантастики» . www.sf-энциклопедия.com . Проверено 4 сентября 2021 г.
  11. ^ «SFE: быстрее света» . sf-энциклопедия.com . Проверено 10 ноября 2021 г.
  12. ^ Эйнштейн, Альберт (1905). «Zur Elektrodynamic bewegter Körper». Аннален дер Физик . 322 (10): 891–921. Бибкод : 1905АнП...322..891Е. дои : 10.1002/andp.19053221004 .
  13. ^ Minkowski, Hermann (1908) [1907], «Die Grundgleichungen Für Die Elektromagnetischen vorgänge в Bewegten Körpern»  [Фундаментальные уравнения для электромагнитных процессов в движущихся телах], nachrichten gesellschaft dershabaftse-hesephaffafte-hesephaffafte-hesephaffaftes-gemphaffaften-heselshaffaften-gesphaffaften-gesphaffaften-z SE , стр. 53–111
  14. ^ Прощай, Деннис (28 июня 2005 г.). «Путешествие во времени. Ваш турагент: Эйнштейн». Нью-Йорк Таймс . Проверено 8 декабря 2015 г.
  15. ^ Готт, Ричард Дж. (2002). Путешествие во времени во Вселенной Эйнштейна . п. 75.
  16. ^ Шапиро, Алан. «Физика варп-двигателя». Архивировано из оригинала 24 апреля 2013 года . Проверено 2 июня 2013 г.
  17. ^ Ученые DARPA и НАСА случайно создали варп-пузырь для межзвездных путешествий
  18. ^ Доддс, Элис Роуз (10 июня 2022 г.). «Объяснение технологии варп-двигателя «Звездного пути»» . Игра Рэнт . Проверено 19 января 2023 г.
  19. ^ Окуда, Майкл и Дениз. Техническое руководство по «Звездному пути» . п. 56.
  20. ^ Файлы фактов о Звездном пути, Файл 64, Карта 6, Основная функция Warp
  21. ^ Джозеф, Франц. Звездный путь: Техническое руководство Звездного флота .
  22. ^ abcd Окуда, Майкл и Дениз. Техническое руководство по «Звездному пути» . п. 55.
  23. ^ Стенограмма этого эпизода
  24. ^ Аб Окуда, Майкл и Дениз. Энциклопедия Звездного пути . п. 413.
  25. ^ Окуда, Майкл и Дениз. Энциклопедия Звездного пути . п. 149.
  26. ^ "Факты о Звездном пути" . п. Файл 5, карточка 19. {{cite magazine}}: Журналу Cite требуется |magazine=( помощь )

Внешние ссылки

На Wikimedia Commons есть средства массовой информации, связанные с теорией варп-двигателя .