Скорость в гиперпространстве. Гиперпереход

1. Скалярные, векторные и тензорные поля В основном тексте и далее в Дополнениях мы используем понятия скалярного, векторного и тензорного полей. Чтобы не было дискомфорта при встрече с этими терминами, дадим некоторые пояснения. Лучше начать с вектора. В обычном 3-мерном

Глава 27 ЭНЕРГИЯ ПОЛЯ И ЕГО ИМПУЛЬС § 1. Локальные законы сохранения § 2. Сохранение энергии и электромагнитное поле§ 3. Плотность энергии и поток энергии в электромагнитном поле § 4. Неопределенность энергии поля § 5. Примеры потоков энергии§ 6. Импульс поля§ 1. Локальные

Магнитные, электрические и гравитационные поля Силовые линии магнитных полей играют большую роль во Вселенной и очень важны для понимания «Интерстеллар», поэтому стоит поговорить о них, прежде чем углубиться в научные аспекты фильма.Наверное, на уроках физики вам

АСТРОФИЗИКА: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛЕТОВ ЧЕРЕЗ ГИПЕРПРОСТРАНСТВО.

Главным препятствием для полетов к звездам является предельная скорость перемещения в физическом пространстве, определенная в теории относительности Эйнштейна. Эта предельная скорость равна скорости света - 300 тысяч километров в секунду. Согласно моей теории Абсолюта, это ограничение скорости связано с тем, что физическую вселенную наполняет эфир, который и является средой передачи взаимодействий и средой, в которой движется космический корабль. При приближении корабля или другого объекта к скорости света эфир начинает оказывать существенное сопротивление движению космического корабля, корабль также начинает сжиматься по направлению его движения. Это похоже на то, как надувной мячик начинает сплющиваться в воде в направлении движения, если его толкать слишком быстро - вода оказывает сопротивление движению.

Если же космический корабль каким-то образом оказывается перемещенным в гиперпространство, то он оказывается в среде, намного более разреженной, чем эфир. Если эфир можно сравнить с жидкой средой, то гиперпространство - это газ. Поэтому, в гиперпространстве космический корабль может двигаться с огромной скоростью, многократно превышающей скорость света в физическом мире. Какие-то ограничения наверняка есть и там, но все же там нет главного препятствия для разгона космического корабля - физического эфира.
Космический корабль в гиперпространстве, скорее всего, будет обладать той же инерцией, что и в физической вселенной, то есть корабль также придется разгонять в гиперпространстве, как и в физическом космосе, но в гиперпространстве космический корабль может разгоняться до скоростей, многократно превышающих скорость света.
Это дает возможность долететь до звезд и вернуться обратно в достаточно короткие сроки. Однако есть некоторые ограничения. Люди и техника не легко переносят избыточное ускорения.
Корабль должен лететь в гиперпространстве, постоянно ускоряясь, чтобы разогнаться до необходимой скорости. Для того, чтобы разогнаться до скорости света, летя с ускорением ~1g (10 м/с2), соответствующем силе земной тяжести потребуется 30 миллионов секунд или 347 дней - почти год полета в гиперпространстве. Для разгона до двукратной скорости света 2с потребуется почти два года, для разгона до скорости 10с - 9.5 лет. Такой космический корабль за 9.5 лет полета пролетит со средней скоростью 5с расстояние примерно в 47.5 световых лет. Далее необходимо включать тормозные двигатели, поскольку космический корабль, летящий со скоростью в 10 раз превышающую скорость света, не может войти в физическое пространство, не взорвавшись с колоссальной силой, тогда вся масса корабля превратится в излучение. Таким образом, космическому кораблю потребуется еще 9.5 лет тормозить в гиперпространстве, чтобы сбросить скорость до нуля. За это время корабль пролетит еще 47.5 световых лет, и общее пройденное расстояние составит 95 световых лет за 19 лет полета. Это достаточно далеко. В радиусе 95 световых лет от Земли находятся тысячи звезд и десятки тысяч планет, это большое поле для исследований. Вернувшись из гиперпространства в физический космос, космический корабль окажется где-то далеко от Земли, на расстоянии 95 световых лет от нее, например, у какой-нибудь звезды или даже планеты, и может заняться изучением этой планетной системы. Потратив на эти исследования несколько лет, корабль отправляется в обратный путь к Земле, через гиперпространство. Обратный путь занимает еще 19 лет с ускорением и торможением. Таким образом, космический корабль вернется на Землю через 40 лет полета. Если космонавты отправлялись в этот полет еще молодыми, в возрасте лет 20-25, то когда они вернутся на Землю, им будет уже 60-65 лет. Что означает, что полеты через гиперпространство, даже к весьма отдаленным от нас звездам (отдаленным по сегодняшним меркам), вполне осуществимы на основе теории Абсолюта.
Полеты автоматических космических кораблей могут осуществляться с гораздо большим ускорением, поскольку техника может быть сделана гораздо прочнее человека. 10, 20, 30g, и более - с такими ускорениями становятся доступными для исследования очень отдаленные области космоса. С ускорением ~50g (500 м/с2) автоматический космический корабль менее чем за 7 дней разгонится до скорости света, а за 9.5 лет полета разгонится до скорости 500с - в 500 раз быстрее света. Средняя скорость полета составит 250с и корабль пролетит за это время расстояние в 2378 световых лет. Еще 9.5 лет на торможение, и автоматический космический корабль ныряет из гиперпространства обратно в физический космос, оказавшись на расстоянии 4756 световых лет от Земли.
Таким образом, теория Абсолюта, фактически, снимает ограничения теории относительности Эйнштейна, поскольку теория относительности ограничивает дальность космических полетов предельной скоростью света. Через гиперпространство можно отправлять космические корабли, состоящие из физических атомов практически на любые расстояния - хоть в соседние галактики и далее. Трудности здесь технического характера - прочность материалов, наличие мощных источников энергии и двигателей. Есть еще важнейшая проблема - как осуществить перенос корабля из физического пространства в гиперпространство и обратно. Когда этот вопрос будет решен теоретически и технически - дорога к звездам будет открыта.
Есть также трудность ориентации корабля в гиперпространстве. Я уже писал в своей статье "Оптика гиперпространства и размеры гиперланет" о том, что визуально ориентироваться в гиперпространстве очень сложно, а то и невозможно из-за сильнейших оптических искажений вызываемых гравитацией и антигравитацией.
Течение времени на космическом корабле в гиперпространстве.
Скорее всего, время на космическом корабле, летящем в гиперпространстве, будет течь с такой же скоростью, как и на Земле. Это связано с тем, что сама Земля движется в окружающем ее эфире с небольшой скоростью и релятивистское отклонение скорости течения времени на Земле от скорости течения времени на эталонном космическом объекте, имеющем скорость ноль относительно окружающего эфира, очень незначительно. Поэтому, на Земле и на космическом корабле, совершившем полет через гиперпространство и вернувшемся на Землю, пройдет почти одинаковое время.
Поясню подробнее. Время на космическом корабле, летящем в физическом космосе с околосветовой скоростью, замедляется по причине взаимодеиствия физического вещества корабля с физическим эфиром. Именно это взаимодействие физического вещества космического корабля с физическим эфиром, который заполняет весь физический космос, и вызывает все релятивистские эффекты - замедление времени, сокращение длины корабля в направлении движения, увеличение массы корабля. Это физический эфир оказывает сопротивление кораблю, летящему с околосветовой скоростью.
Когда же космический корабль летит через гиперпространство, которое заполнено гипергазом, а не физическим эфиром, то он летит, не испытывая сопротивления. Гипервещество не взаимодействует с физическим веществом, или взаимодействует гораздо слабее, чем эфир. Поэтому нет никаких релятивистских эффектов при движении космического корабля в гиперпространстве. Нет увеличения массы, нет замедления времени, нет сокращения длины корабля в направлении движения.
Теория относительности утверждает, что эталонного времени не существует, что все относительно. Это ошибка Эйнштейна. Эталонное время - это время на объекте, который неподвижен относительно окружающего эфира. Ошибка эта связана с тем, что наука до сих пор не доказала существование эфира. Впрочем, и не опровергла, поскольку свет все-таки распространяется в какой-то среде. Почему бы не назвать эту среду эфиром, а не абстрактным понятием "пространство", которое не определяет ничего кроме трех условных осей, перпендикулярных друг другу.
Таким образом, сам космический корабль, оказавшись в гиперпространстве, видимо, и будет таким эталонным объектом, с эталонным течением времени, соответствующим скорости движения в окружающем эфире равной нулю. Вокруг корабля в гиперпространстве нет эфира, и он не оказывает никакого сопротивления движению корабля, с какой бы скоростью тот не двигался.
Уменьшение массы космического корабля.
Вполне вероятно, что существуют способы уменьшить массу космического корабля, например, используя антигравитацию. Поскольку антигравитация, согласно теории абсолюта, реально существует в гиперпространстве, то есть и теоретическая возможность ее использования. Это может быть, например, устройство под условным названием "Генератор антигравитационного поля". Когда такие устройства появятся, они позволят уменьшить массу космического корабля в несколько раз, это позволит летать в гиперпространстве с гораздо большей скоростью, и на гораздо большие расстояния. Уменьшение массы корабля и экипажа в 5 раз позволит летать ускорением 5g с таким же комфортом, как и при ускорении 1g. А уменьшение массы корабля и экипажа в 1000 раз позволит летать ускорением 1000g с таким же комфортом, как и при ускорении 1g. Причем, затраты топлива при полете с ускорением 1000g будут такие же, как и при полете с ускорением 1g, без учета затрат энергии на создание антигравитационного поля.
Если удастся полностью нейтрализовать массу корабля, либо сделать ее отрицательной, то отпадают всякие ограничения на скорость корабля, такой корабль сможет летать почти с бесконечной скоростью в гиперпространстве на любые расстояния, в соседние и дальние галактики, на миллиарды световых лет от Земли. Впрочем, надо отметить, что корабль, создающий антигравитационное поле, будет взаимодействовать с окружающим гипервеществом. Поэтому, какие-то ограничения по скорости движения космического корабля в гиперпространстве все-таки будут и для корабля с антигравитационной установкой.

Генерал Акбар(Звездные войны): Переходим на сверхсветовую!

Никогда не задумывались, как бы выглядел полет быстрее скорости света? А ведь этой концепцией начали задумываться еще тогда, когда Эйнштейн вывел теорию, что скорость света — это максимальная величина, с которой ничто во Вселенной не способно перемещаться.

Одной из популярных теорий о сверхсветовой скорости является полет через гиперпространство, сутью которого является буквальное преломления пространства вокруг вас, за счет которого путешествие из точки А в точку Б стало бы максимально быстрым.

Фантастические фильмы, вроде культовых «Стар Трэка» и «Звездных войн» приучили нас, что полет быстрее скорости света (или через гиперпространство) выглядит примерно так, как это изображено на картинке выше. Но так ли это на самом деле?

Студены из Университета Лестера () решили выяснить, что же на самом деле увидит человек, который двигается быстрее, чем скорость света. Оказалось, что не все так красиво, как показывается в фильмах. Но тем не менее, именно так этот процесс бы и выглядел.

Настоящий вид при гиперскорости

Все что вы увидите, находясь в корабле, который двигается с такой скоростью, будет только яркое размытое белое сияние. И ничего более. Никаких искривляющихся звезд и тому подобной научной фантастики. Но несмотря на всю визуальную скучность, ученых заинтересовал факт того, почему ничего кроме яркого белого света мы не увидим.

Дело в том, что на все виды волн распространяется эффект Доплера. Чем ближе мы становимся к источнику света, тем короче становятся его волны, а их частота увеличивается. Отсюда и получается эффект размытия. Если же мы будем отдаляться от источника света, то его волны станут длиннее и перейдут в красный диапазон. Этот эффект называется красным сдвигом.

Большинство тех, кто знаком с астрономией знают, что красный сдвиг чаще всего встречается именно там. Волны дальнего света в этом случае переходят в инфракрасный спектр, а самый длинный свет — в микроволновые волны.

Помимо красного сдвига есть синий сдвиг, который, если говорить проще, имеет обратный эффект. Если скорость становится быстрее света, то эффект синего сдвига получается настолько мощным, что обычный волны видимого света перемещается в рентгеновский спектр.

В то же время космическая фоновая радиация, которая образовалась еще с момента самого мироздания около 13 миллиардов лет назад, находится в видимом спектре. Поэтому люди, летящие на корабле быстрее скорости света смогут увидеть только свет от образовавшейся вселенной, как если бы они оказались там в то самое время.

Мистики и гиперпространство

Некоторые из этих представлений не новы. В последние несколько столетий мистики и философы высказывали догадки о существовании других вселенных и туннелей между ними. С давних времен их занимало возможное существование иных миров, которые нельзя выявить с помощью зрения или слуха, тем не менее соседствующих с нашей Вселенной. Интриговало то, что, возможно, эти неизученные и неизведанные миры находятся совсем рядом, по сути дела, окружают нас, пронизывают нас повсюду, куда бы мы ни направлялись, но физически остаются для нас недосягаемыми, ускользают от наших органов чувств. Но все эти разговоры в конечном итоге оказывались пустыми и бесполезными, так как не существовало практического способа выразить эти идеи математически и, в конце концов, проверить их.

Еще один излюбленный литературный прием - переходы между нашей Вселенной и другими измерениями. Для авторов научной фантастики многомерность стала незаменимым инструментом, которым они пользуются как средой для межзвездных путешествий. Так как звезды в небе разделены астрономически огромными расстояниями, писатели-фантасты находят применение высшим измерениям, удобно сокращая путь между звездами. Вместо того чтобы преодолевать гигантские расстояния, двигаясь по прямому пути к другим галактикам, ракеты просто и мгновенно переходят в гиперпространство, деформируя окружающее их пространство. К примеру, в фильме «Звездные войны» гиперпространство служит убежищем, где Люк Скайуокер легко может ускользнуть от боевых звездолетов Империи. В телесериале «Звездный путь. Дальний космос девять» (Star Trek: Deep Space Nine) «червоточина» открывается вблизи отдаленной космической станции, позволяя за считаные секунды преодолевать гигантские расстояния и пересекать галактику. Космическая станция внезапно становится центром острого межгалактического конфликта, в котором стороны соперничают за право контролировать это жизненно важное связующее звено с другими областями галактики.

Со времен «Вылета-19» (Flight 19) - инцидента 30-летней давности, когда звено американских торпедоносцев-бомбардировщиков исчезло во время учебного полета в Карибском регионе, авторы мистических романов пользовались многомерностью как удобной разгадкой тайны Бермудского, или Дьявольского, треугольника. Некоторые писатели высказывали предположение, что самолеты и корабли, исчезающие в Бермудском треугольнике, на самом деле попадают в туннель, ведущий в другой мир.

Существование неуловимых параллельных миров веками порождало бесчисленные гипотезы религиозного свойства. Спириты гадали, переходят ли на самом деле души умерших близких в другое измерение. Британский философ XVII в. Генри Мор утверждал, что призраки и духи действительно существуют и населяют четвертое измерение. В труде «Руководство по метафизике» (Enchiridion Metaphysicum, 1671 г.) он отстаивал существование царства мертвых, недоступного нашему восприятию и служащего прибежищем для призраков и духов.

Богословы XIX в., не зная, где искать рай и ад, задумывались, нельзя ли обнаружить их в высших измерениях. Некоторые писали, что Вселенная состоит из трех параллельных плоскостей: земли, небес и ада. Сам Бог, согласно теологу Артуру Уиллинку, пребывает в мире, значительно удаленном от этих трех плоскостей: он живет в бесконечномерном пространстве.

Интерес к высшим измерениям достиг пика в 1870–1920 гг., когда «четвертое измерение» (пространственное, в отличие от известного нам четвертого временного) завладело воображением широкой публики и постепенно стало источником вдохновения во всех искусствах и науках, превратилось в метафору удивительного и таинственного. Четвертое измерение фигурирует в произведениях Оскара Уайльда, Ф. М. Достоевского, Марселя Пруста, Герберта Уэллса и Джозефа Конрада; оно способствовало созданию некоторых музыкальных произведений Александра Скрябина, Эдгара Вареза и Джорджа Антейла. Это измерение увлекало таких известных личностей, как психолог Уильям Джеймс, литератор Гертруда Стайн, революционер и социалист Владимир Ленин.

Четвертое измерение вдохновляло Пабло Пикассо и Марселя Дюшана, оказало значительное влияние на развитие кубизма и экспрессионизма - двух наиболее видных течений в искусстве XX в. Историк Линда Далримпл Хендерсон пишет: «Подобно черным дырам, „четвертое измерение“ обладает загадочными свойствами, окончательно разобраться в которых не могут даже сами ученые. Однако влияние идеи „четвертого измерения“ было намного больше в сравнении с гипотезой о черных дырах или любыми другими научными гипотезами, выдвинутыми с 1919 г., за исключением теории относительности».

Математиков тоже с давних пор интриговали альтернативные формы логики и невероятная геометрия, бросающая вызов всем условностям и здравому смыслу. К примеру, математик Чарльз Лютвидж Доджсон, преподававший в Оксфордском университете, порадовал не одно поколение школьников книгами, публикуя их под псевдонимом Льюис Кэрролл и вплетая в текст необычные математические концепции. Падая в кроличью нору или проходя сквозь зеркало, Алиса попадает в Страну чудес - удивительное место, где Чеширский кот исчезает, оставляя только улыбку, волшебные грибы превращают детей в великанов, а Болванщики празднуют «дни нерождения». Зеркало каким-то образом соединяет мир Алисы с другой страной, где все говорят загадками и здравый смысл не такой уж и здравый.

Отчасти источником вдохновения для Льюиса Кэрролла послужили идеи, скорее всего, почерпнутые у великого немецкого математика XIX в. Георга Бернхарда Римана, первым заложившего математические основы геометрии многомерных пространств. Риман изменил ход развития математики в следующем веке, продемонстрировав, что эти вселенные, какими бы диковинными они ни казались непосвященному, абсолютно самосогласованны и подчиняются своей внутренней логике. Для иллюстрации одной из этих идей возьмите достаточно толстую стопку листов бумаги. А теперь представьте, что каждый лист - это целый мир, который подчиняется своим физическим законам, отличным от законов всех прочих миров. Тогда наша Вселенная - не единственная в своем роде, а один из множества возможных параллельных миров. Разумные существа могут населять любую из этих плоскостей, абсолютно не подозревая о существовании других, им подобных. На одном листе может размещаться пасторальная английская провинция Алисы. На другом - диковинная Страна чудес, населенная вымышленными существами.

Как правило, на каждой из этих параллельных плоскостей жизнь продолжается независимо от жизни на других плоскостях. Но в отдельных случаях плоскости пересекаются, на краткий миг рвется сама ткань пространства, в итоге между двумя вселенными открывается дыра, или проход. Подобно «червоточинам», возникающим в сериале «Звездный путь. Дальний космос девять», эти проходы дают возможность путешествовать между мирами, служат космическими мостами, соединяющими две разные вселенных или две разные точки в пределах одной Вселенной (рис. 1.2). Неудивительно, что Кэрролл убедился: дети гораздо восприимчивее к таким возможностям, нежели взрослые, со временем демонстрирующие в своих представлениях о пространстве и логике все более явную косность. По сути дела, риманова теория многомерности в изложении Льюиса Кэрролла стала неотъемлемой частью детской литературы и фольклора и за несколько десятилетий породила немало других классических образов детской литературы, в том числе Страну Оз Дороти и Нетландию Питера Пэна.

Рис. 1.2. «Червоточины» способны соединять вселенную с самой собой, вероятно, предоставляя возможность межзвездных путешествий. Поскольку «червоточины» могут соединять два разных временных периода, с их помощью можно также перемещаться во времени. Кроме того, «червоточины» могут соединять бесконечные ряды параллельных вселенных. Есть надежда, что теория гиперпространства позволит определить, возможно ли физическое существование «червоточин» или же это просто математический курьез.

Однако в отсутствие какого бы то ни было экспериментального подтверждения или убедительной физической мотивации этим теориям параллельных миров как отрасли науки грозила опасность зачахнуть. На протяжении двух тысячелетий ученые изредка обращались к понятию многомерности, только чтобы отмести его как не подлежащую проверке и, следовательно, абсурдную идею. Хотя с математической точки зрения риманова геометрия представляла интерес, ее отвергли как бесполезную, несмотря на всю продуманность. Ученые, отважившиеся рискнуть своей репутацией и обратиться к многомерности, вскоре обнаруживали, что над ними потешается все научное сообщество. Многомерное пространство стало последним прибежищем мистиков, оригиналов и шарлатанов.

В этой книге мы изучим труды мистиков-первопроходцев, главным образом потому, что они изобрели остроумные способы, помогающие неспециалистам «визуализировать» возможный вид многомерных объектов. Эти хитрости оказались полезными для понимания того, как теории высших измерений могут быть восприняты широкой аудиторией.

Кроме того, изучая труды этих ранних мистиков, мы отчетливее понимаем, чего недоставало их исследованиям. Мы видим, что в их умозаключениях отсутствовали две важные составляющие: физическая и математическая основа. Рассматривая их с позиций современной физики, теперь мы понимаем, что недостающая физическая основа - это упрощение законов природы в гиперпространстве и возможность объединения всех взаимодействий природы с помощью исключительно геометрических параметров. Недостающая математическая основа называется теорией поля, это универсальный математический язык теоретической физики.

«Кротовая нора»

Гиперпространство - часто фигурирующая в фантастической литературе метрика Вселенной, в которой возможно движение со сверхсветовой скоростью . По всей видимости, принцип его «работы» аналогичен «кротовой норе» в эйнштейновом пространстве-времени , по которой в некоторых гравитационных теориях возможен тоннельный переход.

В отличие от нуль-перехода движение в гиперпространстве обычно представляется протяжённым во времени, однако в фантастической литературе существуют различные трактовки относительно зависимости времени полёта от скорости и расстояния.

Считается, что пространство Вселенной трёхмерно. Возможно, что фантаст, первым употребивший этот термин для описания межзвёздных перелётов, считал, что звездолёт может перейти в пространство с более чем 3-мя измерениями. Или он имел в виду совсем иное. В первом случае наше 3-мерное пространство может представляться из гиперпространства, например, в виде свёрнутой в клубок ленты и добраться с одной точки ленты на другую через гиперпространство, а не по ленте, не составит труда.

Объяснение теории гиперпространства

Представьте, что перед вами долина, а вам нужно попасть в точку за долиной. Поскольку вы можете перемещаться только по плоской поверхности (в 2-мерном пространстве), то вам придётся или обходить препятствие или спускаться в долину, переходить её, а затем подниматься. А вот если в вашем распоряжении самолёт, который может двигаться в 3-мерном пространстве, то вы доберётесь куда вам нужно по прямой.

Если же проколоть ленту и через прокол выйти на обратную сторону, то получится нуль-переход . Каждой точке пространства будет соответствовать только одна точка, куда можно попасть. Но если лента будет сложена, то проколов её многократно, можно попасть в разные точки пространства.

Возможность существования гиперпространства

Недавно появились подробные экспериментальные данные с космического аппарата WMAP о неоднородностях температуры реликтового излучения , которое является одним из основных объектов наблюдения при изучении нашей вселенной . При анализе этих данных была обнаружена большая