Как ученые из NASA собираются превысить скорость света в космосе. Светят ли фары, если машина движется со скоростью света

Со школьной скамьи нас учили - превысить скорость света невозможно, и поэтому перемещение человека в космическом пространстве является большой неразрешимой проблемой (как долететь до ближайшей солнечной системы, если свет сможет преодолеть это расстояние только за несколько тысяч лет?). Возможно, американские ученые нашли способ летать на сверхскоростях, не только не обманув, но и следуя фундаментальным законам Альберта Эйнштейна. Во всяком случае так утверждает автор проекта двигателя деформации пространства Гарольд Уайт.

Мы в редакции сочли новость совершенно фантастической, поэтому сегодня, в преддверии Дня космонавтики, публикуем репортаж Константина Какаеса для журнала Popular Science о феноменальном проекте NASA, в случае успеха которого человек сможет отправиться за пределы Солнечной системы.

В сентябре 2012 года несколько сотен ученых, инженеров и космических энтузиастов собрались вместе для второй публичной встречи группы под названием 100 Year Starship. Группой руководит бывший астронавт Май Джемисон, и основана она DARPA. Цель конференции - «сделать возможным путешествие человека за пределы Солнечной системы к другим звездам в течение ближайших ста лет». Большинство участников конференции признают, что подвижки в пилотируемом изучении космического пространства слишком незначительны. Несмотря на миллиарды долларов, затраченных в последние несколько кварталов, космические агентства могут почти столько же, сколько могли в 1960-х. Собственно, 100 Year Starship созвана, чтобы все это исправить.

Но ближе к делу. Спустя несколько дней конференции ее участники дошли до самых фантастических тем: регенерация органов, проблема организованной религии на борту корабля и так далее. Одна из наиболее любопытных презентаций на собрании 100 Year Starship называлась «Механика деформационного поля 102», и провел ее Гарольд «Сонни» Уайт из NASA. Ветеран агентства, Уайт руководит продвинутой импульсной программой в космическом центре Джонсона (JSC). Вместе с пятью коллегами он создал «Дорожную карту космических двигательных систем», которая озвучивает цели NASA в ближайших космических путешествиях. На плане перечисляются все виды двигательных проектов: от усовершенствованных химических ракет до далеко идущих разработок, вроде антиматерии или ядерных машин. Но область исследований Уайта самая футуристичная из всех: она касается двигателя деформации пространства.

Понятно, что звучит это все совершенно фантастически: подобные разработки - это настоящая революция, которая развяжет руки всем астрофизикам мира. Вместо того, чтобы тратить 75 тысяч лет на путешествие к Альфа-Центавре, ближайшей к нашей звездной системе, астронавты на корабле с таким двигателем смогут совершить это путешествие за пару недель.

В свете закрытия программы запуска шаттлов и все возрастающей роли частных полетов к околоземной орбите NASA заявляет, что переориентируется на далекоидущие, намного более смелые планы, выходящие далеко за рамки путешествий на Луну. Достичь этих целей можно только с помощью развития новых двигательных систем - чем быстрее, тем лучше. Несколько дней спустя после конференции глава NASA Чарльз Болден, повторил слова Уайта: «Мы хотим перемещаться быстрее скорости света и без остановок на Марсе».

ОТКУДА МЫ ЗНАЕМ ПРО ЭТОТ ДВИГАТЕЛЬ

Первое популярное использование выражения «двигатель деформации пространства» датируется 1966 годом, когда Джен Родденберри выпустил «Звездный путь». Следующие 30 лет этот двигатель существовал только как часть этого фантастического сериала. Физик по имени Мигель Алькубьерре посмотрел один из эпизодов этого сериала как раз в тот момент, когда трудился над докторской в области общей теории относительности и задавался вопросом, возможно ли создание двигателя деформации пространства в реальности. В 1994 году он опубликовал документ, излагающий эту позицию.

Алькубьерре представил в космосе пузырь. В передней части пузыря время-пространство сокращается, а в задней - расширяется (как было при Большом взрыве, по мнению физиков). Деформация заставит корабль гладко скользить в космическом пространстве, как если бы он серфил на волне, несмотря на окружающий шум. В принципе деформированный пузырь может двигаться сколько угодно быстро; ограничения в скорости света, по теории Эйнштейна, распространяются только в контексте пространства-времени, но не в таких искажениях пространства-времени. Внутри пузыря, как предполагал Алькубьерре, пространство-время не изменится, а космическим путешественникам не будет нанесено никакого вреда.

Уравнения Эйнштейна в общей теории относительности сложно решить в одном направлении, выясняя, как материя искривляет пространство, но это осуществимо. Используя их, Алькубьерре определил, что распределение материи есть необходимое условие для создания деформированного пузыря. Проблема только в том, что решения приводили к неопределенной форме материи под названием отрицательная энергия.

Говоря простым языком, гравитация - это сила притяжения между двумя объектами. Каждый объект вне зависимости от его размеров оказывает некоторую силу притяжения на окружающую материю. По мнению Эйнштейна, эта сила является искривлением пространства-времени. Отрицательная энергия, однако, гравитационно отрицательна, то есть отталкивающа. Вместо того чтобы соединять время и пространство, отрицательная энергия отталкивает и разобщает их. Грубо говоря, чтобы такая модель работала, Алькубьерре необходима отрицательная энергия, чтобы расширять пространство-время позади корабля.

Несмотря на то, что никто и никогда особенно не измерял отрицательную энергию, согласно квантовой механике, она существует, а ученые научились создавать ее в лабораторных условиях. Один из способов ее воссоздания - через Казимиров эффект: две параллельно проводящие пластины, расположенные близко друг к другу, создают некоторое количество отрицательной энергии. Слабое место модели Алькубьерре в том, что для ее осуществления требуется огромное количество отрицательной энергии, на несколько порядков выше, чем, по оценкам ученых, ее можно произвести.

Уайт говорит, что он нашел, как пойти в обход этого ограничения. В компьютерном симуляторе Уайт изменил геометрию деформационного поля так, что в теории он мог бы производить деформированный пузырь, используя в миллионы раз меньше отрицательной энергии, чем требовалось по оценкам Алькубьерра, и, возможно, достаточно мало, чтобы космический корабль мог нести средства его производства. «Открытия, - говорит Уайт, - меняют метод Алькубьерре с непрактичного на вполне правдоподобный».

РЕПОРТАЖ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ УАЙТА

Космический центр Джонсона расположился рядом с лагунами Хьюстона, откуда открывается путь к заливу Гальвестон. Центр немного напоминает пригородный кампус колледжа, только направленный на подготовку астронавтов. В день моего посещения Уайт встречает меня в здании 15, многоэтажном лабиринте коридоров, офисов и лабораторий, в которых проводятся испытания двигателя. На Уайте рубашка поло с эмблемой Eagleworks (так он называет свои эксперименты по созданию двигателя), на которой вышит орел, парящий над футуристическим космическим кораблем.

Уайт начинал свою карьеру с работы инженером - проводил исследования в составе роботической группы. Со временем он взял на себя командование всем крылом, занимающимся роботами на МКС, одновременно заканчивая писать докторскую в области физики плазмы. Только в 2009-м он сменил свои интересы на изучение движения, и эта тема захватила его настолько, что стала основной причиной, по которой он отправился работать на NASA.

«Он довольно необычный человек, - говорит его босс Джон Эпплуайт, возглавляющий отделение двигательных систем. - Он совершенно точно большой фантазер, но одновременно и талантливый инженер. Он умеет превращать свои фантазии в реальный инженерный продукт». Примерно в то же время, когда он присоединился к NASA, Уайт попросил разрешения открыть собственную лабораторию, посвященную продвинутым двигательным системам. Он сам и придумал название Eagleworks и даже попросил NASA создать логотип для его специализации. Тогда и началась эта работа.

Уайт ведет меня к своему офису, который делит с коллегой, занимающимся поисками воды на Луне, а после ведет вниз к Eagleworks. На ходу он рассказывает мне про свою просьбу открыть лабораторию и называет это «долгим трудным процессом поиска продвинутого движения, чтобы помочь человеку исследовать космос».

Уайт демонстрирует мне объект и показывает его центральную функцию - нечто, что он называет «квантовый вакуумный плазменный двигатель» (QVPT). Это приспособление внешне похоже на огромный красный бархатный пончик с проводами, плотно оплетающими сердцевину. Это одна из двух инициатив Eagleworks (вторая - деформационный двигатель). Еще это секретная разработка. Когда я спрашиваю, что это, Уайт отвечает, что может сказать только, что эта технология даже круче, чем деформационный двигатель). Согласно отчету NASA за 2011 год, написанному Уайтом, аппарат использует квантовые флуктации в пустом пространстве в качестве источника топлива, а значит, космический корабль, приводимый в движение QVPT, не требует топлива.

Двигатель использует квантовые флуктации в пустом пространстве в качестве источника топлива,
а значит, космический корабль,
приводимый в движение QVPT, не требует топлива.

Когда девайс работает, система Уайта выглядит кинематографически идеально: цвет лазера красный, и два луча скрещены, как сабли. Внутри кольца находятся четыре керамических конденсатора, сделанных из титаната бария, который Уайт заряжает до 23 тысяч вольт. Уайт провел последние два с половиной года, разрабатывая эксперимент, и он говорит, что конденсаторы демонстрируют огромную потенциальную энергию. Однако, когда я спрашиваю, как создать отрицательную энергию, необходимую для деформированного пространства-времени, он уклоняется от ответа. Он объясняет, что подписал соглашение о неразглашении, и потому не может раскрывать подробности. Я спрашиваю, с кем он заключал эти соглашения. Он говорит: «С людьми. Они приходят и хотят поговорить. Больше подробностей я вам сообщить не могу».

ПРОТИВНИКИ ИДЕИ ДВИГАТЕЛЯ

Пока что теория деформированного путешествия довольно интуитивна - деформация времени и пространства, чтобы создать движущийся пузырь, - и в ней есть несколько значительных недостатков. Даже если Уайт значительно уменьшит количество отрицательной энергии, запрашиваемой Алькубьерре, ее все равно потребуется больше, чем способны произвести ученые, заявляет Лоуренс Форд, физик-теоретик в университете Тафтс, за последние 30 лет написавший множество статей на тему отрицательной энергии. Форд и другие физики заявляют, что есть фундаментальные физические ограничения, причем дело не столько в инженерных несовершенствах, сколько в том, что такое количество отрицательной энергии не может существовать в одном месте длительное время.

Другая сложность: для создания деформационного шара, который двигается быстрее света, ученым потребуется произвести отрицательную энергию вокруг космического корабля и в том числе над ним. Уайт не считает, что это проблема; он весьма туманно отвечает, что двигатель, скорее всего, будет работать благодаря некоему имеющемуся «аппарату, который создает необходимые условия». Однако создание этих условий перед кораблем будет означать обеспечение постоянной поставки отрицательной энергии, перемещаемой быстрей скорости света, что снова противоречит общей теории относительности.

Наконец, двигатель деформации пространства ставит концептуальный вопрос. В общей теории относительности путешествие на сверхсветовой скорости эквивалентно путешествию во времени. Если такой двигатель реален, Уайт создает машину времени.

Эти препятствия рождают некоторые серьезные сомнения. «Не думаю, что известная нам физика и ее законы позволяют допустить, что он чего-то добьется своими экспериментами», - говорит Кен Олум, физик из университета Тафтс, который также участвовал в дебатах насчет экзотического движения на собрании «100-летия звездного корабля». Ноа Грэхам, физик из колледжа Миддлбёри, читавший две работы Уайта по моей просьбе, написал мне e-mail: «Не вижу ценных научных доказательств, помимо отсылок к его предыдущим работам».

Алькубьерре, ныне физик в Национальном автономном университете Мексики, и сам высказывает сомнение. «Даже если я стою на космическом корабле и у меня есть в наличии отрицательная энергия, мне ни за что не поместить ее туда, куда требуется, - говорит он мне по телефону из своего дома в Мехико. - Нет, идея-то волшебная, мне нравится, я же ее сам и написал. Но в ней есть пара серьезных недостатков, которые я уже сейчас, с годами, вижу, и я не знаю ни единого способа их исправить».

БУДУЩЕЕ СВЕРХСКОРОСТЕЙ

Слева от главных ворот Джонсонского научного центра лежит на боку ракета «Сатурн-В», ее ступени разъединены для демонстрации внутреннего содержимого. Он гигантский - размер одного из множества двигателей равен размеру маленького автомобиля, а сама ракета на пару футов длиннее, чем футбольное поле. Это, конечно, вполне красноречивое свидетельство особенностей космического плавания. Кроме того, ей 40 лет, и время, которое она представляет - когда NASA было частью огромного национального плана по отправлению человека не Луну, - давно прошло. Сегодня JSC - это просто место, которое когда-то было великим, но с тех пор покинуло космический авангард.

Прорыв в движении может означать новую эру для JSC и NASA, и в какой-то степени часть этой эры начинается уже сейчас. Зонд Dawn («Рассвет»), запущенный в 2007-м, изучает кольцо астероидов при помощи ионных двигателей. В 2010-м японцы ввели в эксплуатацию «Икар», первый межпланетный звездный корабль, приводимый в движение солнечным парусом, еще один вид экспериментального движения. И в 2016-м ученые планируют испытать VASMIR, систему, работающую на плазме, сделанную специально для высокой двигательной тяги в ISS. Но когда эти системы, возможно, доставят астронавтов на Марс, они все еще не будут способны забросить их за пределы Солнечной системы. Чтобы добиться этого, по словам Уайта, NASA потребуется пойти на более рискованные проекты.

Деформационный двигатель - возможно, самое притянутое за уши из насовских усилий по созданию проектов движения. Научное сообщество заявляет, что Уайт не может создать его. Эксперты заявляют, что он работает против законов природы и физики. Несмотря на это, за проектом стоит NASA. «Его субсидируют не на том высоком государственном уровне, на котором должны были бы, - говорит Апплуайт. - Я думаю, что у дирекции есть какой-то особенный интерес в том, чтобы он продолжал свою работу; это одна из тех теоретических концепций, в случае успехов которых игра меняется полностью».

В январе Уайт собрал свой деформационный интерферометр и двинулся к следующей цели. Eagleworks перерос собственный дом. Новая лаборатория больше и, как он заявляет с энтузиазмом, «сейсмически изолирована», имея в виду, что он защищен от колебаний. Но, возможно, лучшее в новой лаборатории (и самое впечатляющее) - то, что NASA создало Уайту такие же условия, что были у Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луне. Что ж, посмотрим.

1) Освещает ли свет фар другие объекты и отражается обратно в глаза?

Нет. Как известно, нельзя превысить скорость света. Это означает, что в одном из направлений свет вообще не может светить, потому что не способен превысить скорость автомобиля, так что никогда не выйдет из фар. Однако, мы живём в многомерном мире и не весь свет светит в одном направлении.

Представим двухмерный автомобиль без массы (то есть двигающийся со скоростью света), который излучил два фотона, один вверх, а другой вниз. Два луча отделяются от автомобиля и остаются позади него. Они двигаются с такой же скоростью света, но не могут двигаться вперёд настолько же быстро, поскольку один из векторов скорости направлен вверх/вниз, поэтому мы обгоняем их. Эти фотоны затем встречают на своём пути какое-то препятствие, например, дорожный указатель или дерево, и отражаются обратно. Проблема в том, что они уже не могут догнать вас. Другие люди, идущие по тротуару, способны видеть отражённый свет, но вы уже уехали и никогда его не увидите.

Вот пожалуйста, всё можно объяснить на одном только факте, что весь свет двигается с одинаковой скоростью, неважно куда. Это едва ли имеет отношение к теории относительности.

Однако, существует и более хардкорная версия.

2) Могут ли вещи, двигающиеся со скоростью света, иметь фары? Могут ли они вообще иметь зрение?

Вот где сумасшедшая истина теории относительности по-настоящему вступает в игру, так что не нужно стыдиться, если чего-то не поймёте, но ответ опять выходит отрицательным.

Возможно, вам знакома концепция релятивистского замедления времени. Предположим, я с другом садимся в разные поезда и едем навстречу. Проезжая мимо, если мы посмотрим через окно на настенные часы в купе друг у друга, то оба заметим, что они идут медленнее обычного. Это не потому что часы тормозят, а потому что вступает в дело свет между нами: чем быстрее мы двигаемся, тем медленнее стареем относительно менее подвижных объектов. Это потому что время не является абсолютным для всех объектов во Вселенной, оно своё у каждого объекта и зависит от его скорости. Наше время зависит только от нашей скорости во Вселенной. Вы можете представить это как движение в разных направлениях на шкале пространства-времени. Здесь есть определённая проблема, потому что наш мозг не приспособлен для понимания геометрии пространства-времени, а склонен представлять время как некий абсолют. Тем не менее, почитав немного литературы на эту тему, вы нормально сможете воспринимать как естественный факт: те, кто двигаются быстро относительно вас, стареют медленнее.

Предположим, что ваш друг сидит в гипотетической машине и мчится со скоростью света. Итак, подставим его скорость в нашу формулу и посмотрим, каков будет ответ.

Ой-ёй! Похоже, у него вообще не прошло никакого времени! Наверное, что-то неправильно с нашими вычислениями?! Выясняется, что нет. Времени. Не. Существует. Для. Объектов. На. Скорости. Света.

Его просто нет.

Это значит, что вещи на скорости света не могут воспринимать «происходящие» события таким же образом, как воспринимаем мы. События не могут происходить для них. Они могут совершать действия, но не могут получать опыт. Сам Эйнштейн однажды сказал: «Время существует, чтобы всё не происходило одновременно» («Time exists so that everything doesn"t happen at once»). Это координата, спроектированная для построения событий в осмысленную последовательность, так что мы можем понять, что происходит. Но для объекта, который двигается на скорости света, этот принцип не работает, потому что всё происходит одновременно. Путешественник на скорости света никогда не увидит, не подумает и не почувствует чего-то, что мы считаем осмысленным.

Вот такой неожиданный вывод.

В сентябре 2011 года ученый-физик Антонио Эредитато шокировал целый мир. Заявление, которое он сделал, обещало перевернуть все понимание Вселенной. И если данные, которые были собраны 160 учеными, участвовавшими в программе OPERA, были верными, то это означало: было обнаружено что-то невероятное. Частицы, в данном случае - нейтрино, двигались быстрее скорости света.

Невероятное открытие

В соответствии с теориями относительности Эйнштейна, этого не должно быть. И последствия демонстрации того, что это все же случилось, были бы огромными. Многие моменты в физике должны были бы быть пересмотрены. И хотя Эредитато и его команда сообщили, что у них имеется высокий уровень уверенности в том, что они обнаружили, они не заявили, что они на сто процентов уверены в точности своих наблюдений. На самом деле они просили других ученых помочь им понять, что же произошло.

Ошибка в эксперименте

В результате оказалось, что программа OPERA была неправа. Проблема со снятием показаний времени была связана с тем, что плохо был подключен кабель, который должен был передавать невероятно точные сигналы с GPS-спутников. Соответственно, появилась неожиданная задержка в передаче сигналов. Таким образом, измерения того, как много времени у нейтрино занимала определенная дистанция, имели погрешность около 73 наносекунд. Из-за этого сложилось впечатление, что эти частицы двигались быстрее, чем частицы света.

Последствия

Несмотря на месяцы тщательных проверок до начала эксперимента, большое количество повторных проверок полученной в ходе эксперимента информации, на этот раз ученые все же ошиблись. Эредитато ушел в отставку, хотя многие люди отмечали, что подобные ошибки в крайне сложной технике ускорителей частиц случаются довольно часто. Но почему же такое большое значение имеет даже крохотное предположение о том, что что-то может двигаться быстрее скорости света? И действительно ли люди уверены в том, что ничто не может этого сделать?

Скорость света

Давайте рассмотрим сначала второй из этих вопросов. Скорость света в вакууме составляет 299792.458 километров в секунду - немного не хватает до красивой круглой цифры 300 тысяч километров в секунду. Это очень быстро. Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли, и у света данный путь занимает всего восемь минут и двадцать секунд. Может ли что-то, созданное человеком, соревноваться со светом? Один из самых быстрых объектов, когда-либо созданных человеком, - это космический зонд New Horizons, который пролетел мимо Плутона и Харона в 2015 году. Максимальная скорость, которой он смог достигнуть - 16 километров в секунду, то есть намного меньше, чем 300 тысяч километров в секунду.

Эксперимент с электронами

Однако людям удалось заставить крошечные частицы двигаться с гораздо большей скоростью. В начале шестидесятых Уильям Бертоцци из Массачусетского технологического института экспериментировал с ускорением электронов. Так как электроны имеют отрицательный заряд, существует возможность привести их в движение путем отталкивания, если зарядить материал таким же зарядом. Чем больше энергии использовалось, тем быстрее становились электроны.

Почему не приложить максимум энергии?

Можно подумать, что достаточно увеличить прикладываемую энергию до такой степени, чтобы скорость частицы развилась до необходимых 300 тысяч километров в секунду. Однако оказалось, что электроны не могут двигаться так быстро. Эксперименты Бертоцци показали, что использование большего количества энергии не создает пропорционального увеличения скорости электронов. Ему приходилось прикладывать все больше энергии, чтобы получать все уменьшающиеся прибавки в скорости частиц. Они становились все ближе и ближе к скорости света, но никогда ее так и не достигли.

Невозможность достижения

Представьте себе, что вам нужно дойти до двери, совершая шаги, но каждый последующий шаг будет вполовину меньше предыдущего. Проще говоря, вы никогда не дойдете до двери, так как при совершении каждого последующего шага между вами и дверью все равно будет оставаться определенная дистанция. Именно с такой проблемой столкнулся Бертоцци в своем эксперименте с электронами. Однако свет состоит из частиц, которые называются фотонами. Почему эти частицы могут двигаться со скоростью света, если электроны не справляются с поставленной задачей?

Особенности фотонов

По мере того как объект движется все быстрее и быстрее, он становится все тяжелее и тяжелее, и поэтому ему становится труднее набирать скорость, и именно поэтому они никогда не смогут достигнуть скорости света. У фотонов же нет массы. Если бы у них была масса, они бы не смогли двигаться со скоростью света. Фотоны являются уникальными частицами. Они не обладают массой, что дает им безграничные возможности во время перемещений в вакууме, им не нужно ускоряться. Естественная энергия, которой они обладают, двигаясь волнами, обеспечивает то, что в момент создания фотоны уже обретают свой предел скорости.

А в самом деле, что будет? Вопрос этот на самом деле не имеет ответа, потому что противоречит всем законам физики, а опытов, как известно, провести нельзя. Но теоретически поразмышлять никто не запретит. Итак, допустим, мы раздобыли такой автомобиль марки «Ваз», способный разогнаться, для начала, до скорости света. Поехали…

Как мы знаем из курса физики за 11 класс, скорость света – величина постоянная и составляет ни много ни мало, а 300 000 км в секунду. На околосветовых скоростях привычные законы физики не недействуют. Здесь действуют законы релятивистской физики, поэтому нам придется обратиться к господину Эйнштейну и почитать его теорию относительности.

Применяя законы классической физики, можно предположить, что скорость фотонов (частиц света) сложится со скоростью машины, и фары будут светить как всегда. Но… При этом получится, что эти самые фотоны должны лететь с двойной скоростью света – складывается скорость машины и скорость фотонов. Но это невозможно, ведь еще в 1905 году Эйнштейн доказал, что скорость света неизменна в любой системе отсчета. Это значит, что фотон от фары все равно будет иметь скорость 300 000 км/сек. Но и машина имеет такую же скорость. Значит, фотоны света будут лететь рядом с машиной? Тогда водитель света фар не увидит. Наблюдатель на обочине должен, казалось бы, увидеть пролетевшее мимо пятно света. На самом деле - не совсем так.

Пользуясь теорией относительности, можно представить другую картину, гораздо более фантастическую. Здесь много факторов накладывается друг на друга, и создают нечто невообразимое.

Например, при скорости, близкой к скорости света, объект, то есть машина, должна приобрести неограниченную массу. Должна получиться некая черная дыра, которая своей гравитацией не позволит никаким фотонам покинуть свою поверхность. Напротив, она, как и положено объекту невероятной массы, будет втягивать в себя всю окружающую материю. При скорости света масса нашей машины будет равна бесконечности. Ну, а про скорость еще большую, даже гадать уже не стоит. При этом время в ней будет равно нулю, то есть остановится.

С другой стороны, движение любой частицы определяется расстоянием в единицу времени. А если время стоит, какое может быть движение? Все замерло, пока скорость не снизится. Теоретически наша машина могла бы пролететь всю Вселенную, а часы в ней и долю секунды бы не отсчитали! Да и как бы они считали, если все молекулы в них остановились. А ведь остановка молекул означает температуру объекта абсолютного нуля! Представляете, для человека в машине время идет все медленнее и медленнее, пока совсем не останавливается. Он замирает и даже молекулы в его теле стоят – у него температура абсолютного нуля. Но вот скорость каким-нибудь образом снижается и человек оживает. Он даже не заметил этой остановки. Вот он протягивает руку и тратит на это секунды в своем времени, а у нас проходят часы, годы, а то и века! Хотя тут все туманно, ведь накопление материи повышает давление и температуру, а тут абсолютный нуль. Как бы сверхновая не получилась!

Допустим даже, что машина наша осталась машиной и водитель живой оказался, и фары включить смог. Как известно, при больших скоростях действует так называемый эффект Допплера. Ведь свет имеет и волновую природу. Это значит, что частота, или спектр, видимого светового излучения меняется. Если объект приближается, то мы увидим смещение спектра к фиолетовой части, а если удаляется – к красной.

Если применить это к нашей околосветовой машине, то мы можем получить вместо света фар уже жесткое гамма-излучение, а попросту – радиацию. Водитель, может и не поймет ничего, это спорный вопрос, ведь для него ничего особо не изменилось. А вот наш наблюдатель вряд ли будет жить больше доли секунды после того, как машина пролетит мимо. Он получит все виды облучения – ультрафиолетовую часть, пока машина приближается, и инфракрасную – пока удаляется. Вряд ли это можно назвать светом фар.

На вопрос, что будет со светом на сверхсветовой скорости, нет ответа. Как нет его и для световой. Околосветовая – пожалуйста, здесь действует теория относительности. Свет остается обычным светом. Но при достижении скорости света начинаются такие чудеса, что мозг скорее закипит, чем найдет ответ или представит все возможные варианты. Там начинаются невероятные для нас изменения материи и времени. Может и к лучшему, что такой скорости нельзя достичь никогда. Не говоря уж про сверхсветовую…

Хотя ответа на вопрос и не получилось дать ввиду невозможности объяснить невозможное, но пища для размышления получилась, кажется, вкусная.

20-й век ознаменовался величайшими открытиями в области физики и космологии. Основами этих открытий стали теории, разработанные плеядой выдающихся физиков. Самым знаменитым из них является Альберт Эйнштейн, на работах которого во многом основывается современная физика. Из теорий ученого следует, что скорость света в вакууме является предельной скоростью движения частиц и взаимодействия. А вытекающие из этих теорий временные парадоксы и вовсе изумляют: так для движущихся объектов время течет медленнее относительно покоящихся, причем чем ближе к скорости света, тем больше замедляется время. Получается, что для объекта, летящего со скоростью света, время полностью остановится.

Это дает нам надежду, что при должном уровне технологий, теоретически человек способен в течение жизни одного поколения достичь самых удаленных уголков Вселенной. При этом время полета в земной системе отсчета будет составлять миллионы лет, тогда как на корабле, летящем с околосветовой скоростью, пройдет всего несколько дней… Такие возможности впечатляют, и при этом появляется вопрос: если физики и инженеры будущего каким-то образом разгонят космический корабль до огромных величин, пусть даже теоретически до скорости света (хотя наша физика отрицает такую возможность), сможем ли мы достичь не только самых далеких галактик и звезд, но и края нашей Вселенной, взглянуть за границу неведомого, о чем у ученых нет никаких представлений?

Мы знаем, что Вселенная образовалась около 13,79 млрд. лет назад и с тех пор непрерывно расширяется. Можно было бы предположить, что ее радиус в данный момент должен составлять 13,79 млрд. световых лет, а диаметр, соответственно, 27,58 млрд. световых лет. И это было бы верно, если Вселенная расширялась равномерно со скоростью света – максимальной возможной скоростью. Но полученные данные говорят нам о том, что Вселенная расширяется с ускорением.

Мы наблюдаем, что наиболее удаленные от нас галактики удаляются от нас быстрее, чем находящиеся неподалеку – пространство нашего мира непрерывно расширяется. При этом существует часть Вселенной, которая удаляется от нас быстрее скорости света. При этом никакие постулаты и выводы теории относительности не нарушаются – внутри Вселенной у объектов остаются досветовые скорости. Эту часть Вселенной невозможно увидеть — скорости испущенных источниками излучения фотонов просто недостаточно, чтобы преодолеть скорость расширения пространства.

Вычисления показывают, что видимая для нас часть нашего мира имеет диаметр около 93 млрд. световых лет и носит название Метагалактика . О том, что находится за этой границей и насколько далеко простирается Вселенная, мы можем только догадываться. Логично предположить, что край Вселенной удаляется от нас быстрее всего и намного превышает скорость света. И скорость эта постоянно возрастает. Становится очевидным, что если даже какой-то объект будет лететь со скоростью света, то края Вселенной он никогда не достигнет, потому что край Вселенной будет удаляться от него быстрее.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .