Star Trek изобрети варп преди 60 години. Физиците доказаха, че той не нарушава природните закони – просто изисква масата на Юпитер

Движи се не корабът, а самата тъкан на Вселената, законите остават непокътнати.

Преди почти шестдесет години поредицата „Стар Трек“ разпали във въображението на зрителите мечтата да прелетят през галактиката на кораби с „варп двигатели“, които сякаш позволяват да се движат по-бързо от светлината. Идеята за мигновени полети до далечни звезди се превърна в класика в научната фантастика, премина от Star Trek в десетки филми, телевизионни сериали и книги и успя да отгледа поколение фенове, сред които впоследствие бяха и учени. Днес някои от тях сериозно проучват как да изкривят пространство-времето и да приближат деформацията до реалността.

Дълго време физиците смятаха, че изкривяването е невъзможно. Но през последните години теоретичната работа показа, че самата концепция не е задължително да нарушава законите на природата. Това предизвика нов интерес към темата и повдигна практически въпроси, основният от които е свързан с енергията. Необходимо е да разберем как да получаваме и контролираме колосални количества енергия, в противен случай е безсмислено да говорим за подобни технологии. Някои изследователи внимателно отбелязват, че задачата не изглежда абсолютно безнадеждна.

Защо към варпа започна да се подхожда по-сериозно. В сравнение с другите фантастични методи за свръхсветлинно пътуване, като например червеевите дупки или полетите през „хиперпространството“, варпът е по-лесен за съгласуване с вече известната физика. В научната фантастика варп задвижването създава пространствено-времеви балон около кораба, който се движи, сякаш вземайки кораба със себе си. На пръв поглед това изглежда забранен трик, защото според специалната теория на относителността никой обект не може да се ускорява по-бързо от светлината. Но не обектът може да бъде изкривен, а самото пространство и то не е ограничено от границата на светлината. Удобно е да си представим пространство-времето като тъкан, в която са втъкани звезди и кораби. Ако увиете кораб в тази „тъкан“ и накарате тъканта да се движи по-бързо от светлината, законите на физиката формално не се нарушават.

Идеята за варп е съществувала в литературата много преди премиерата на „Стар Трек“, а създателят на сериала Джийн Родънбъри, който обичал да проверява фактите, я избрал именно заради очевидната ѝ научна правдоподобност. Въпреки това, дори и в този си вид, warp (варп) си остава чиста фантазия. Основният проблем е свързан с разходите за изкривяване на пространството. През 1994 г. физикът Мигел Алкубиере предлага първия строг модел на варп балон. Според неговите изчисления балонът трябва да компресира пространство-времето отпред и да го разтяга отзад, което му позволява да се движи с всякаква ефективна скорост, дори свръхсветлинна. Цената обаче е астрономическа – за създаването на балон с дължина само няколко метра е необходима енергия, сравнима с масата на Слънцето. Към това се добавяше и друго препятствие – моделът изисква екзотичната „отрицателна енергия“, която според сегашните данни не се среща в природата.

След работата на Алкубиере учените, включително групи в НАСА, се опитаха да облекчат условията и да намалят изискванията за отрицателна енергия. Бъдещият изследовател на деформациите Алексей Бобрик си спомня тази тема от университетския си курс по обща теория на относителността. Години по-късно, вече в областта на приложната физика, той, заедно с Джани Мартире, решава да преразгледа подхода. Вместо да усъвършенстват модела на Алкубиер, те започват от нулата и се ограничават до най-простия случай – движение с постоянна скорост без ускорение или забавяне, което дава по-прозрачно от физическа гледна точка описание.

През 2021 г. Бобрик и Мартире публикуват статия в списанието Classical and Quantum Gravity (Класическа и квантова гравитация), озаглавена „An Introduction to Physical Warp Propulsion“ (Въведение във физическото задвижване с деформации – варп). В нея се описва общата геометрия на един варп балон с вътрешна пътническа област, в която пространство-времето остава плоско, и външна стена със собствено гравитационно поле. Това разграничава техния модел от балона на Алкубиер, който не привлича обектите отвън и поради това изглежда твърде абстрактен.

Ключово постижение е, че вече не е необходима отрицателна енергия. Въпреки това сметката за енергия все още е огромна, дори балон от няколко метра би изисквал резерви, сравними с масата на няколко Юпитера. Друго ограничение – подобен балон може да се движи само по-бавно от светлината. За феновете на „Стар Трек“ това звучи като компромис, но за физиците е важна стъпка, има правилна математическа основа, на която да се базират по-нататъшните изчисления и да се сравняват решенията помежду им.

Следващите задачи вече са очертани. Трябва да се научим да описваме промяната на скоростта на варп балона, защото при реален полет ще трябва да ускоряваме, забавяме и спираме, а това е по-сложна динамика. Успоредно с това общността търси начини за радикално намаляване на енергийните изисквания. Дори при фантастично ефективни източници на енергия, като хипотетичния студен термоядрен блок, производството на „маса на планети“ по отношение на енергията едва ли е реалистично. Но изследователската област явно се е оживила. Статията от 2021 г. вече е получила десетки цитати от групи в Канада, Аржентина, Европа и Нова Зеландия и е предизвикала съществени дебати, което винаги е признак за оживена научна дискусия.

Страничните идеи също подхранват интереса към темата. През 2024 г. група физици разглеждат какъв вид гравитационни вълни може да предизвика „колапс“ на един варп балон, нещо като варп инцидента от Стар Трек. Такива пространствено-времеви пулсации потенциално биха могли да бъдат уловени на Земята от детектори с подходящо настроена честота. Дори и да е чиста теория, самата възможност да се търсят следи от извънземни аварийни скокове с помощта на варп звучи вълнуващо и напомня колко много все още не знаем за Вселената. Само преди десетилетие съществуването на гравитационни вълни беше експериментално потвърдено при сливането на черни дупки, което означава, че пространство-времето наистина е непрекъснато и навсякъде изкривено.

Звездните пътешествия с варп скорост вероятно все още са далеч, може би в продължение на много човешки животи. Но през последните години варпът се превърна от красив троп от научната фантастика в обект на строги изчисления. Учените внимателно съпоставят теорията с реалността, усъвършенстват моделите стъпка по стъпка, спорят за предположенията и търсят начини за заобикаляне на енергийната стена. Дори ако в крайна сметка се окаже, че не можем да постигнем свръхсветлинна светлина, тези работи задълбочават разбирането ни за гравитацията и геометрията на пространството и вдъхновяват ново поколение изследователи, които, подобно на своите предшественици, някога са гледали „Стар Трек“ и са мечтали да пътуват до други звездни системи.