Varp dvigateli

Kemani yorugʻlikdan tez olib borish, fazoning oʻzini siljitish orqali: nima kerak va ichkaridan koʻrinish

Faraz: fizika qogʻozda bunga yoʻl qoʻyadi, lekin hech kim koʻrmagan. Hammasi bugungi nazariyaga muvofiq.

Qadamma-qadam

Fazoni siljitish, kemani emas

Nisbiylikning tezlik chegarasi fazoda harakatlanuvchi narsalarga tegishli. Fazoning oʻzi harakatlanishiga qarshi hech narsa demaydi: uzoq galaktikalar yorugʻlikdan tez uzoqlashadi, chunki ular orasidagi fazo oʻsishda davom etadi. Alkubyerre gʻoyasi — shunday narsaning kichik bir boʻlagini ataylab sodir qilib, ichida kema olib ketish.

Pufak — atrofida devori bor tekis fazo sohasi; devorda fazo oldinda siqilgan, orqada choʻzilgan. Kema oʻrtada tinch turadi, toʻlqin koʻtarib ketayotgan serfing ustasidek. Ekipaj tekis fazoda erkin tushishda boʻlardi: itarish yoʻq, vaqt kengayishi yoʻq, soatlar tashqaridagidek yuradi.

Bu Eynshteyn tenglamalarining yechimi, mashina emas. Burchakdagi grafik yechimning oʻziniki: sayohat chizigʻi boʻylab fazo qanchalik tez choʻzilmoqda (chiziq ustida) yoki siqilmoqda (ostida). Rasm pufak orqasidagi kuzatuvchi u yorugʻlikdan ikki baravar tez uchib ketayotganda koʻradigan narsa: oldinda egilgan osmon diski, uzoqlashgani sari kichrayuvchi.

Devorni nima ushlab turadi

Devorni ushlab turish uchun pufak atrofida, koʻproq yon tomonlarida, manfiy energiyali materiya kerak. 1997-yilda Pfenning va Ford kemani Somon yoʻlidan oʻn yilda oʻtkazadigan pufak taxminan −10⁶⁴ kg talab qilishini topdi: bu kuzatiladigan koinot tarkibidagidan ancha koʻp.

Alkubyerre energiya formulasida hamma joyda minus belgisi bor: chuvalchang tuynugini ochiq ushlab turadigan ekzotik materiyaning oʻzi. U sayohat chizigʻi boʻylab nol va kema oʻrtasi atrofidagi devorda, binafsha halqada eng katta. Halqa chizilgan.

1997-yilda Maykl Pfenning va Larri Ford kvant nazariyasi manfiy energiyaga qoʻyadigan chegaralarni pufakka qoʻlladi. Ular devori faqat bir necha yuz Plank uzunligi qalinlikda boʻlishi mumkinligini va kemani uzoqqa olib boradigan yetarlicha katta pufak energiyasi taxminan −10⁶⁴ kg ekanini topdi: kuzatiladigan koinot massasidan, taxminan 10⁵³ kg, yuz milliard marta ortiq.

Keyingi loyihalar hisobni kamaytirdi. Van den Brukning 1999-yildagisi atomdek kichik narsani olib yuradigan pufak uchun uchta Quyoshdan kamini talab qiladi. 2021-yilda Bobrik va Martire yorugʻlikdan sekin pufaklarni oddiy materiyadan qilish mumkinligini koʻrsatdi, Lents esa faqat musbat energiya talab qiladigan tezroq pufakni taklif qildi, buni boshqalar bahslashadi. Birortasi ham arzon emas, birortasi ham kelishilmagan.

Bittasi qanday qurilardi

Qogʻozda varp dvigateli uch qadamda quriladi: juda koʻp manfiy energiya hosil qilish, uni kema atrofida yupqa devor shakliga solish va uni kema oldida yoqish. Birontasini qanday qilishni hech kim bilmaydi. Bu yerdagi halqa chizilgan.

1. Manfiy energiya hosil qilish. Biz qila oladigan yagona turi juda kichik: Kazimir effekti bir mikrometr masofadagi plastinalar orasida kub metrga taxminan −4 × 10⁻⁴ joul beradi, siqilgan yorugʻlik esa qisqa impulslar hosil qiladi. Ford va Roman topgan chegaralar shuncha miqdorni shuncha qisqa vaqtga ruxsat beradi. Pufakka taxminan −10⁶⁴ kilogramm kerak.

2. Uni devor shakliga solish. Alkubyerre formulasi materiyani kema atrofidagi qobiqqa joylaydi: sayohat chizigʻi boʻylab yoʻq, yon tomonlarda eng koʻp, silliq devor bilan. Pfenning va Ford devor atigi bir necha yuz Plank uzunligi, taxminan 10⁻³³ metr qalinlikda boʻlishi kerakligini topishdi, biz yasay oladigan har qanday materiyadan yupqaroq.

3. Uni kema oldida yoqish. Kema oldidagi devorga signal yubora olmaydi, shuning uchun pufakni ichkaridan ishga tushira olmaydi. Krasnikov 1995-yilda sekinroq kema yoʻlda marshrutni tayyorlab, orqasida oʻzgargan fazo trubasini qoldirishi mumkinligini, shunda keyingi sayohatlar shu boʻylab tez boʻlishini aytdi.

Bularning hech biri mashina sifatida mavjud emas. Har bir qadam matematika talab qilgan narsa, texnologiya emas. Rasmdagi manfiy energiya halqasi va oldindagi marshrut chizilgan.

Pufak ichida

Ichkarida siz hech narsa his qilmasdingiz. Kema tekis fazoda tinch: itarish yoʻq, vaqt kengayishi yoʻq, soatlar boshqa joydagidek yuradi. Oʻzgaradigan narsa osmon. Dvigatelni oshiring va oldingi yulduzlar toʻplanadi, yorqinlashadi va koʻkaradi.

Markazda fazo tekis va tinch. Pufak tezlashganda hech narsa sizni itarmaydi, chunki siz tezlashmayapsiz; harakatlanayotgan pufak devori. Soatingiz hammaning soati koʻrsatadigan vaqtni koʻrsatadi.

Faqat kirayotgan yorugʻlik nima boʻlayotganini koʻrsatadi. U fazo oqayotgan devordan oʻtishi kerak va siljigan holda chiqadi: oldindan kelgan yorugʻlik chastotasi 1 qoʻshuv tezlikka oshadi, orqadan kelgani 1 ayirma tezlikka kamayadi. Bu yerdagi har bir nur varp geometriyasi boʻylab kuzatilgan.

Tuslar siljigan ranglarning oddiy oʻrinbosari, yorqinlik esa Doppler koʻpaytuvchisiga ergashadi. Markazdagi kemaning oʻzi chizilmagan.

Kema nimani koʻradi

Klark, Xiskok va Larson 1999-yilda yorugʻlikni pufak orqali kuzatdi, Tomas Myuller va Shtutgartdagi hamkasblari keyinroq koʻrinish filmlarini yaratdi. Yorugʻlik tezligidan tashqarida oldingi yarim yulduzlari sayohat yoʻnalishiga aslida boʻlganidan yaqinroq koʻrinadi va unga tomon yorqinroq va koʻkroq boʻladi.

Kema orqasida Doppler koʻpaytuvchisi, 1 ayirma tezlik, yorugʻlik tezligida nolga tushadi, undan keyin aynan orqa atrofida umuman yorugʻlik kelmaydigan konus ochiladi. Uning yarim burchagi kosinusi 1 boʻlingan tezlikka teng yoy: yorugʻlik tezligidan ikki baravar tezlikda 60°, kema tezlashgani sari koʻproq.

Konus — ufq, ovozdan tez samolyot orqasidagi Max konusidek: uning ichidagi narsani oʻzining yorugʻligi quvib oʻtadi. Toʻgʻri orqaga qaraganda ekipaj faqat qorongʻilikni koʻrardi, chetiga tomon bir nechta xira qizil yulduz bilan.

Kuzatuvchi nimani koʻradi

Tashqaridan varp pufagi deyarli koʻrinmas: nur yoʻq, koʻriladigan devor yoʻq. Orqadan u oldinda egilgan osmon diski sifatida koʻrinadi, pufak uzoqlashgani sari kichrayuvchi; yondan u oʻtib ketguncha hech narsani sezmasdingiz.

Oldindagi uzoq yulduzlardan kelgan yorugʻlik sizga yetmasdan pufak devoridan oʻtadi va devor uni oʻn gradusgacha burib, rangini siljitadi. Siz koʻradigan narsa aslida osmonning keng yoʻlagidan kelgan, sayohat yoʻnalishi atrofidagi kichik doiraga siqilgan osmon diski: pufak qanchalik uzoq boʻlsa, disk shunchalik kichik. Kamera bu yerda fazoda tinch, pufak orqasida.

Pufak har qanday yorugʻlik uni koʻrsata oladiganidan tezroq harakatlanadi: uning tasviri sizga faqat u oʻtib ketgach yetib kelardi. Uning yoʻlidagi kishi uni kelayotganini koʻrmasdan oʻtib ketilardi, ovozdan tez samolyotdan keyin zarba ovozi kelgani kabi.

Oʻrtadagi kema chizilmagan, devorning oʻz nuri ham (agar boʻlsa): faqat tenglamalar yulduz nuriga nima qilishi koʻrsatilgan.

Boshqarib ham, toʻxtatib ham boʻlmaydi

1995-yilda Sergey Krasnikov kema yuborgan hech narsa pufakning old qismiga yorugʻlikdan tez yeta olmasligini, shuning uchun ekipaj devorni yarata olmasligini, boshqara olmasligini va toʻxtata olmasligini taʼkidladi. Devor haqidagi hamma narsa kema oldida, u kelmasdan oldin tartibga solinishi kerak edi.

Klark, Xiskok va Larson bu yerda chizilgan ikki konusni topdi: oldinda kema signal yubora olmaydigani, orqada esa yorugʻlik unga yeta olmaydigani. Har birining yarim burchagi kosinusi 1 boʻlingan tezlikka teng.

Demak, varp pufagidagi kema manzilida toʻxta olmasdi, agar u yerda allaqachon turgan mexanizm buni qilmasa. Krasnikovning oʻz javobi — marshrut boʻylab oldindan yotqizilgan egilgan fazo trubkasi edi. Bular gʻoyalar, loyihalar emas.

Yana ikki muammo

Agar pufak tekis fazodan yoqilsa, hisob-kitoblarga koʻra kvant effektlari uning old devorida cheksiz toʻplanib, uni buzadi. Yorugʻlikdan tez yurish usuli vaqtda orqaga qaytish usuli ham boʻlishi mumkin.

Finazzi, Liberati va Barselo 2009-yilda tekis fazodan yaratilgan yorugʻlikdan tez pufak old devorida ufqqa ega boʻlishini va u yerdagi kvant maydonlari energiyasi vaqt boʻyicha eksponensial oʻsishini koʻrsatdi. Ularning natijasi tortishishni klassik, materiyani kvant tarzida koʻradi, shuning uchun kvant tortishishning toʻliq nazariyasi boshqacha boʻlishi mumkin.

Allen Everett 1996-yilda modeldagi oddiy oʻzgartirish kemaga uni joʻnab ketishidan oldin uyiga qaytaradigan halqa boʻylab yurish imkonini berishini koʻrsatdi. Chuvalchang tuynugi kabi, yorugʻlikdan tez pufak ham dvigatel boʻlish bilan birga vaqt mashinasidir.

Stiven Xokingning xronologiyani himoya qilish farazi tabiat bunday halqalarning hosil boʻlishiga doim toʻsqinlik qiladi, deydi. Bu varp pufaklari uchun toʻgʻri ekani nomaʼlum. Old devorga chizilgan lipillovchi nur toʻplanayotgan energiyani bildiradi; u chizilgan.

Kimdir yasaganmi?

Yoʻq. Harold Uayt boshchiligidagi NASA guruhi 2011 va 2012-yillarda lazer interferometri bilan mittigina varp maydonini qidirdi va ishonarli belgi topmadi. Varp dvigateli tenglamalarda qolmoqda, kerakli manfiy energiyani kutib.

NASAning Jonson kosmik markazida Uayt va Richard Juday keramik kondensatorlardan iborat mittigina halqadan fazo buzilishini qidirish uchun interferometr yasadi. Natijalar aniq emas edi, 2014-yilgi tahlil esa bunday qurilma yarata oladigan buzilishlar uning koʻrishi uchun juda kichik ekanini taʼkidladi.

Umumiy nisbiylik pufak shakliga ruxsat beradi; yetishmayotgani materiya. Maʼlum hech bir material kerakli miqdorda manfiy energiyaga ega emas, kvant nazariyasi esa faqat mitti miqdorlarga, Kazimir effektidagidek, qisqa vaqtga ruxsat beradi.

Gʻoya hamon foydali ish qiladi. U nisbiylik nimaga ruxsat berishi va nimani taqiqlashini koʻrsatadi va fiziklarni tabiat energiya haqidagi qoidalarning qaysilariga chindan ham amal qilishini soʻrashga undadi. Oddiy materiyadan yorugʻlikdan sekin pufaklar hozir dvigatel sifatida emas, tortishish haqida aytadigan narsalari uchun oʻrganilmoqda.