Примеры топологии солитонных пузырей с космическим кораблем.
Астрофизик из Геттингенского университета Эрик Ленц предложил теоретическое решение для создания так называемых варп-двигателей, разгоняющих космические корабли до скоростей, превышающих скорость света. Такой двигатель, если он будет создан, позволит долететь до ближайшей звезды и вернуться обратно за считанные годы вместо десятков тысяч лет. Статья опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.
Варп-двигатель, или двигатель искривления — вымышленный элемент космических аппаратов, описанный во многих научно-фантастических произведениях. Предполагается, что звездолеты, оснащенные таким двигателем, перемещаются в пространстве со скоростью, превышающей скорость света, и таким образом преодолевают межзвездные расстояния за приемлемое для одного поколения людей время.
Чисто теоретически такое сверхсветовое перемещение возможно, если создать перераспределение темной энергии в охватывающем корабль космическом пространстве, чтобы позади корабля был ее избыток, а спереди — область отрицательной энергии.
Но, во-первых, о темной энергии на сегодняшний день практически ничего не известно, а во-вторых, исходя из общей теории относительности Эйнштейна, перераспределение огромного количества гипотетических частиц материи, обладающей экзотическими свойствами, потребует гигантского количества энергии.
Новое исследование, проведенное в Геттингенском университете, позволяет обойти эти проблемы с помощью нового класса сверхбыстрых устойчивых одиночных волн — солитонов, созданных только за счет источников с положительной энергией. Никаких "экзотических" отрицательных плотностей энергии для этого не требуется.
Автор исследования доктор Эрик Ленц (Erik Lentz) описывает теоретически возможные конфигурации кривизны пространства-времени, организованные в солитоны, или "пузыри искривления" — компактные волны, которые, сохраняя свою форму, могут двигаться с любой скоростью. Помещенный внутрь такого пузыря космический корабль будет перемещаться вместе с самим солитоном.
По расчетам ученого, если бы можно было выработать достаточно энергии, путь до ближайшей звезды Проксима Центавра внутри пузыря искривления занял бы всего четыре года. Для сравнения, при нынешних ракетных технологиях время такого путешествия составит более 50 тысяч лет. При этом все уравнения, использованные автором исследования, основаны на традиционной физике.
Ленц вывел уравнения Эйнштейна — Максвелла для неизученных солитонных конфигураций и обнаружил, что измененная геометрия пространства-времени может быть сформирована таким образом, чтобы работать даже с обычными источниками энергии. По сути, новый метод использует саму структуру пространства и времени, организованную в солитон, чтобы обеспечить решение проблемы сверхсветового путешествия.
Кроме того, солитоны Ленца сконфигурированы так, чтобы минимизировать действие приливных сил, так что течение времени внутри и снаружи пузыря совпадает. Это позволяет избежать так называемого "парадокса близнецов", согласно которому один близнец, путешествующий со скоростью, близкой к скорости света, будет стареть намного медленнее другого, оставшегося на Земле.
"Эта работа переместила проблему путешествий со скоростью, превышающей скорость света, на один шаг из области теоретических исследований фундаментальной физики к инженерным наукам, — приводятся в пресс-релизе Геттингенского университета слова ученого. — Следующим шагом будет выяснение того, как снизить астрономическое количество необходимой энергии до диапазона сегодняшних технологий, таких как ядерная силовая установка, работающая на цепной реакции деления. Тогда можно будет говорить о создании первых прототипов".
В настоящее время количество энергии, требуемой для этого нового типа космической силовой установки, по-прежнему огромно.
https://ria.ru/20210310/kosmos-1600617948.html
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/abe692
солитон: Уединенная волна в лабораторном волновом канале В математике и физике , солитон или уединенная волна представляет собой устойчивый волновой пакет , который сохраняет свою форму в то время как она распространяется с постоянной скоростью, с минимальной потерей энергии. Солитоны возникают из-за отмены нелинейных и дисперсионных эффектов в среде. (Эффекты дисперсии - это свойство некоторых систем, в которых скорость волны зависит от ее частоты.) Солитон - https://ru.qaz.wiki/wiki/Soliton
Солитон не просто волна, а волна сохраняющая компактную форму с малой потерей энергии. Природа солитона связана с граничными условиями, в которых распространяется волна, а не с механикой вихрей в самой волне. Отражение волны от дна и берегов канала при удачном соотношении путей отражённых волн создает возвращение излученной во-вне энергии обратно в волну. Поэтому потери расходуются только на трение (внутреннее и о границы) и солитон имеет большую амплитуду гораздо дольше, чем волна в открытой среде или при неудачной геометрии границ. Солитоны можно получить не только в волновом движении, но и в движении упругих шаров в жёлобе. Например, два шара могут разбегаться, а потом, после отражения от стенок, опять сходиться, и так много раз.
Александр Коганов