Про сверхсветовую скорость

bigdrum — 25.05.2024

Сверхсветовая скорость - излюбленная тема в фантастике, ставшая салонной темой для всяких околонаучных тусовщиков в последнее время. Условно технологии сверхсветовой скорости можно разделить на две категории. Это превышение скорости света в непрерывном континууме Вселенной (выход за пределы конуса Минковского), и изменение топологии пространства-времени путем создания "короткого пути", или червоточины, внепространственного тоннеля и так далее... Третий вариант - это использование перехода в иное измерение (гиперпространство), в котором сняты ограничения на скорость, и можно спокойно разгоняться сколько влезет, а потому и превысить скорость света, мы рассматривать не будем. Просто потому, что пока что науке неизвестно, существует ли вообще такое гиперпространство, и можно ли в него попасть.

Выход за пределы конуса Минковского в обычном пространстве связан с развитием огромной скорости. Превышающей световую. Памятуя об E=MV^2/2, мы, почесав репу, приходим к мысли об огромных затратах энергии, необходимых для данного действа. В БАК расход энергии составляет около 180 МВт во время работы коллайдера. Все это нужно для того, чтобы разогнать исчезающе малую массу до околосветовой скорости. Речь о превышении скорости света не идет. Сопоставив массу разогнанной материи и полученную скорость, мы приходим к выводу, что говорить о межзвездных путешествиях даже с такими досветовыми скоростями нам, скажем так, преждевременно...

Иными словами, первое ограничение - энергетическое. Даже обычная релятивистская космонавтика с околосветовыми скоростями полета уже энергетически не оправдана ни в одном месте, а если мы вспомним, что скорость света преодолеть нельзя, потому что там у нас асимптотическое приближение, и даже при бесконечной потраченной энергии мы получим в лучшем случае совсем близкий к единице, но все-таки досвет, то чисто по энергетике этот вариант отпадает весь целиком и в принципе. Пока что самый реалистичный вариант, описанный в литературе - это досветовой прямоточный двигатель Баззарда. И он реалистичный только потому, что не требует тащить на себе топливо. Впрочем, он может быть ровно настолько же нереалистичным.

Второй вариант - солнечный парус, подгоняемый лазерным излучением. В этом случае источник энергии и топливо также находятся вне корабля, но совершенно непонятно, как такой корабль затормозить. Да и вопросы фокусировки луча вызывают большие сомнения. И сверхсвет нам в таком лучшем из вариантов с точки зрения полезной массы, как понятно - даже не снится.

Поскольку в силу сжатия времени при приближении к скорости света требует увеличения ускорения, даже при увеличении ускорения до бесконечной величины не дает нам возможности преодоления скорости света. Стругацкие "обошли" это дело, использовав ускорение ускорения - то есть ускорение по второй производной. Однако это чисто литературный прием, насколько мне известно, никем математически не проанализированный с точки зрения СТО.

Если же вдруг так случилось, что мы вдруг "проскочили" скорость света в обычном пространстве (это с точки зрения науки невозможно, повторяю), то у нас встанет вопрос о возможности столкновения с космическим мусором. Теоретически космос заполнен мусором - например межзвездным газом - и на околосветовых скоростях это очень неприятно. Однако на сверхсветовых скоростях столкновение невозможно, даже если вы пролетаете сквозь препятствие. Причина - любое препятствие имеет конечную массу, и даже если она вся превратится в энергию, все равно она будет меньше вашей энергии движения, которая больше бесконечной. Вы не затормозитесь. А раз вы не затормозитесь - значит, и столкновения не будет. Можно предположить в случае столкновения стопроцентную аннигиляцию, конечно, однако даже в случае обмена конечными импульсами тел со взаимно-бесконечным импульсом движения это всего лишь приведет к локальному нарушению закона сохранения импульса в рамках конуса Минковского. Что запрещено. Так что теоретически, столкновение со сверхсветовым объектом в обычном пространстве пройдет для вас незаметно, как и для него.

Теперь про нарушение топологии пространства - ибо червоточины нарушают не только метрику пространства-времени, но и его связность, а это уже топологическая характеристика... Во Вселенной существует масса высокоэнергетических объектов, например квазары. Энергетика там невообразимая просто. Однако никаких изменений пространства-времени не происходит. Человечество такой энергетики не достигнет - по крайней мере до того, как преодолеет межзвездные расстояния. Следовательно, рассматривать червоточины как способ преодолеть эти самые расстояния как минимум нереально.

Как нетрудно видеть, все способы преодоления скорости света упираются в энергетические барьеры. Однако в энергетические барьеры упирается и космонавтика сегодняшнего дня. Пока что логистика выведения грузов на орбиту - очень дорогая. Если исключить нуль-Т, то любой способ превысить скорость света в атмосфере означает взрыв практически бесконечной мощности, и нам вряд ли нужны такие межзвездные экспедиции. То есть первый барьер на пути к звездам - это барьер космической логистики сегодня. Когда надо поднять килограмм груза на высоту нескольких сотен километров, и сообщить ему скорость всего каких-то восемь километров в секунду. Мы пока что этот барьер преодолеваем с огромными затратами, и пока эти затраты не будут уменьшены до приемлемого уровня - говорить о межзвездных полетах нам преждевременно.

С другой стороны, я хочу вспомнить здесь о мореплавании.

Древний человек сперва отталкивался от дна шестом. Это было неудобно, к тому же плоты или челны-долбленки не обладали мореходными качествами. Затем человек придумал весла, и это стало первым крупным шагом вперед. Возникли гребные суда, пригодные для речного и прибрежного плавания. Со временем человек начал использовать парус - сперва в качестве вспомогательного инструмента, вспомогательного источника движения. И использовал его в таком качестве достаточно долгое время, поскольку условия пребывания на корабле не давали возможности длительного пребывания в море, и требовали каждый вечер вытаскивать корабль на берег.



В колыбели человеческой цивилизации - на Средиземноморье - галеры использовались аж до середины 19 века. Однако в других местах, где были другие условия для мореплавания, например устойчивые ветра, от весел быстро отказались. Это уменьшило количество людей на борту (гребцы были не нужны), и повысило возможности пребывания на борту длительное время. Потому морские просторы завоевали не галеры, а когги и подобные им уже практически чисто парусные суда.



Поскольку условия прибрежного плавания и плавания в открытом море выдвигают разные требования по мореходности, навигации, а использование ветра как основного источника движения потребовало совершенствования парусного вооружения, появилось множество типов судов, среди которых самые известные - каравеллы и каракки.



Со временем эти типы судов развились в галеоны.



Со временем происходила уже направленная специализация кораблей, сопровождавшаяся развитием как корпуса, так и парусного вооружения, пока на свет не появились самые совершенные из них - чайные клиперы и винджаммеры.





Очень трудно распознать в этих кораблях те челны-долбленки, которые когда-то древний человек выводил на воду, отталкиваясь от дна шестом, не так ли?

Какая отсюда мораль?

Когда Циолковский писал "Исследование мировых пространств реактивными приборами", никто в мире и предположить не мог, каким образом человек может подняться высоко в небо и достигнуть хотя бы Луны. Однако вот появилась идея, появились расчеты, и конечно, потребовалось очень много работы - пока наконец, не получилось.



Можно считать, что шест, чтобы отталкиваться от дна, мы уже изобрели. Хотя возможно - это уже весло. Но мы пока что не изобрели ПАРУС. Понимаете меня?

Те, кто считает, что пароходы покорили планету - вы глубоко ошибаетесь. Планету покорил ПАРУС. Потому что всей промышленности Европы было бы недостаточно, чтобы построить и держать в эксплуатации пароходы в нужном количестве. Это потом уже, когда парус позволил состояться торговле, когда он позволил состояться переселению, когда он позволил создать условия, в которых расход угля оказался приемлемой платой, в смысле получения прибыли от доставки груза - тогда возникли пароходы в товарном количестве. Однако именно парус стал средством, которое позволило оправдать вложения в дальние экспедиции. Потому что ветер оказался универсальным источником движения, который ничего не стоит...

Пока что никто не взгромоздил на свой плот палку, еще не зная, что это мачта, и не повесил на нее шкуру, еще не зная, что это парус - но у нас все еще впереди.

Просто люди делятся на тех, кто упирается шестом в грунт, или гребет веслом, и тех, кто смотрит на все это с недоумением, понимаете?


.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив