Какво би се случило, ако космически кораб с варп двигател се вмъкне в черна дупка?

Уарп двигателите не съществуват на практика, въпреки че присъстват навсякъде в научната фантастика.

Писателят Джон Кембъл за пръв път представя идеята в своя научнофантастичен роман „Острови в космоса“ (Islands of Space). В наши дни, благодарение на „Стар Трек“, терминът е вече много добре познат.

Той е почти общото название за свръхпространствено пътуване през хиперпространството. Дали някога ще съществува уарп двигател или не, е физичен проблем, който изследователите все още се опитват да решат, но засега всичко е само на теория.

Неотдавна двама изследователи проучиха какво би се случило, ако кораб с уарп двигател се опита да влезе в черна дупка. Резултатът е един наистина интересен мисловен експеримент. Той може и да не доведе до създаването на уарп двигатели за задвижване на огромни космически кораби, но може да даде възможност на учените един ден да създадат по-миниатюрни версии.

Ремо Гаратини и Кирил Затримайлов представиха теорията, че такова задвижване може да оцелее в така наречената черна дупка на Шварцшилд. Това е при условие, че корабът пресече хоризонта на събитията със скорост, по-ниска от тази на светлината.

Теоретично гравитационното поле на черната дупка би намалило количеството отрицателна енергия, необходима за поддържане на задвижването. Ако това стане, корабът би могъл да премине през нея и по някакъв начин да я използва, за да стигне някъде другаде, без да бъде размазан.

Освен това математиката зад тази идея сочи пътя към възможното създаване на мини-уарп задвижвания в лабораторни условия.

Какво всъщност е уарп двигателят?

Могат ли учените да създадат микро- или мини-уарп двигател в лабораторията? Много добри въпроси. За да разберем работата на екипа, нека разгледаме основните играчи в това изследване: уарп двигателите и черните дупки.

Идеята е вдъхновена от факта, че нищо не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината. Като се имат предвид разстоянията в космоса, пътуването до най-близката звезда би отнело години (ако можехме да се движим със скоростта на светлината). Преминаването през цяла галактика или до по-далечни галактики би отнело хиляди години и много животи. Така че, ако искате да сте космически вид, трябва да пътувате по-бързо от светлината.

Как може да се направи подобно нещо? Тук на терена се появяват уарп двигателите. Теоретично те ви позволяват да поставите космическия си кораб в мехур, който може да се плъзне през пространството със свръхсветлинна скорост.

Именно по този начин звездолетите в „Стар Трек“ (и други фантастични филми) преодоляват огромни разстояния толкова бързо. Корабите от „Стар Трек“ използват енергиен източник в „уарп ядрото“, за да захранват генераторите на така нареченото уарп поле. Те създават уарп балон в подпространството. Корабът го използва, за да отиде там, където трябва да бъде екипажът.

Харесват ли физиците уарп двигателите?

Подобно задвижване е една много съблазнителна идея с много уговорки. Така например генерирането на уарп поле изисква безумно много енергия. Някои физици предполагат, че за това е необходима повече енергия, отколкото сме способни да генерираме. Създаването на тази енергия би изисквало огромни количества екзотична материя – нещо като „унобтаний“. Така че това е един голям проблем.

Други казват, че създаването на такова задвижване противоречи на сегашното ни разбиране за физиката на пространство-времето. Това обаче не спира никого да спекулира с най-еазлични начини за осъществяването му.

Така например през 1994 г. мексиканският физик Мигел Алкубиер предлага идея за подобно задвижване. Той предполага, че може да се създаде балон, който да измества пространството около даден обект. Той е продължил изследванията си за кораб, който би могъл да стигне до определено място по-бързо от светлината.

Въпреки това той и много други хора посочват различните проблеми, свързани както със създаването, така и с поддържането на уарп двигателя. Това включва идеята, че подобно задвижване ефективно се изолира от останалата част на Вселената. Наред с другите неща, това означава, че корабът не може да контролира задвижването, което го задвижва. Така че меко казано все още има доста проблеми за отстраняване.

Относно черните дупки

Черните дупки са ни познати най-вече по отношение на техните звездните маси и на тези със свръхголяма маса. Те също така имат акреционни дискове, които прехвърлят материя в черната дупка.

Например централната свръхмасивна черна дупка с име Sagittarius A* в нашата галактика Млечен път периодично поглъща материя. След това тя я излъчва във вид на радиация. Другите, по-активни галактики изпращат струи от материал, който се излъчва при непрекъснатото подхранване на централната свръхмасивна черна дупка.

Черната дупка е концентрация на маса с толкова силна гравитация, че нищо, дори светлината, не може да избяга. В изследването си за черните дупки и уарп двигателите авторите използват черните дупки на Шварцшилд.

Тези така наречени обикновени „статични“ черни дупки изкривяват пространство-времето, нямат електрически заряд и не се въртят. По същество те са добро приближение за математически изследвания на характеристиките на бавно въртящи се обекти в пространството.

Когато кораб с уарп двигател навлезе в черна дупка

Черната дупка на Шварцшилд е „идеалната“ черна дупка, която може да се използва в това теоретично изследване на задвижване с изкривяване, пресичащо хоризонта на събитията. За да разберат сценария, Гаратини и Затрималов решават да комбинират математическите уравненията, описващи черната дупка, и тези, описващи уарп задвижването.

Наред с другите неща, те открили, че е възможно „вграждане“ на уарп двигателя във външната област на черната дупка. Самият уарп балон е много по-малък от черната дупка и следва да се движи към нея. Гравитацията на черната дупка влияе върху енергийните условия, необходими за създаването и поддържането на деформиращото уарп задвижване.

Това означава, че теоретично можете да намалите количеството отрицателна енергия, необходима за поддържане на деформационния мехур. Освен това изследователите предполагат, че ако уарп балонът се движи със скорост, по-малка от скоростта на светлината, той ефективно заличава хоризонта на черната дупка.

Изследователският екип описва и идеята, че подобно явление може да предизвика превръщането на виртуалните частици в реални в електрическо поле. Ако това е така, то би могло да доведе до създаването на миниатюрни уарп двигатели в лабораториите.

Малка промяна на черната дупка

Интересно е, че екипът предполага също, че ако уарп балонът се движи бавно и е много по-малък от хоризонта на черната дупка, той може да увеличи ентропията на черната дупка. Въпреки това, както заявяват в заключителните си аргументи, „съществуват потенциални проблематични въпроси в други физически ситуации: а именно, когато warp задвижването е напълно погълнато от черната дупка, то може да намали нейната маса и следователно нейната ентропия.

По подобен начин, когато през черната дупка преминава по-голям уарп балон, той би предизвикал „екраниращ“ ефект и де факто би премахнал хоризонта, което би направило невъзможно определянето на ентропията на черната дупка в смисъла на Хокинг. „Ако в природата са възможни уарп двигателите, тези проблеми показват, че все още не ги разбираме от термодинамична гледна точка„.

Технологията н уарп двигателите предстои да бъде изяснена

И така, макар че това изследване може да се окаже ценно от теоретична гледна точка и да доведе до лабораторното изграждане на мини черни дупки, остават много въпроси.

Може би в бъдеще, когато разберем квантовата механика на двата обекта, ще открием, че технологията за изкривяване е безпроблемна. Ако това е така, тогава, докато корабите пътуват през черните дупки, може да се сблъскаме със странно изкривяване на времето.

Така например сигналите от вътрешността на черната дупка биха могли да се пренасят от уарп балона, който се слива със сингулярността. Това би ни позволило да изпращаме изображения или записи на това какво всъщост има и какво се случва вътре в хоризонта на събитията – нещо, за което днес никой не знае.

Съществува също така известна вероятност тези страховити черни дупки да направят създаването на уарп двигателите по-малко сложно, тъй като те няма да се нуждаят от толкова много екзотични изходни материали за така наречената „отрицателна енергия“ – популярен термин при уарп задвижването..