Путешествие в космосе даже почти со скоростью света является сложной задачей: почему
Человечество еще не смогло освоить всю Солнечную систему, но некоторые ученые думают над тем, как достичь других звезд. И здесь возникают проблемы, которые связаны с огромными расстояниями, которые лучше всего было преодолеть со скоростью света. Но это невозможно. Даже путешествия почти со скоростью света также являются очень сложной задачей. Вот почему.
Об этом пишет IFLScience.
Ничто не может перемещаться со скоростью света, кроме фотонов
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна ни один объект, имеющий массу, не может перемещаться со скоростью света, которая составляет 300 000 км/с. Это могут делать только безмассовые частицы фотоны, которые и являются частицами света.
Писатели-фантасты и даже некоторые ученые считают, что преодолеть эту проблему можно с помощью варп-двигателей и кротовых нор или червоточин.
Что такое варп-двигатель?
Эта теория предполагает, что космический корабль не движется сквозь пространство, а искажает само пространство-время вокруг себя. Пространство перед кораблем сжимается, а позади расширяется, позволяя кораблю двигаться быстрее скорости. Для этого требуется экзотическая материя с отрицательной энергией.
Что такое червоточина?
Червоточинами или кротовыми норами называют гипотетические туннели в пространстве-времени, которые могут соединять две удаленные точки, создавая короткий путь и, таким образом, позволяя преодолевать огромные расстояния фактически мгновенно. Их существование не доказано, и для их стабилизации, вероятно, нужна экзотическая материя.
Путешествие в космосе почти со скоростью света
Есть теории, которые предполагают, что можно создать космический корабль, который будет лететь сквозь космос почти со скоростью света. Такие теории используют эффект замедления времени, когда космические путешественники стареют меньше, чем люди, оставшиеся на Земле. Но такие полеты сталкиваются с другой угрозой со стороны специальной теории относительности Эйнштейна, о которой редко упоминают.
Проблема с путешествием почти со скоростью света
Одно из предсказаний теории Эйнштейн состоит в том, что по мере приближения объектов к скорости света их масса увеличивается. Один из способов объяснить, почему путешествие со скоростью света невозможно, заключается в том, что масса станет бесконечной. Пассажиры космического корабля не почувствуют воздействия этой дополнительной массы, но дальнейшее увеличение скорости приведет к другим проблемам. Второй закон Ньютона, который гласит, что сила равна массе, умноженной на ускорение, показывает, что чем больше масса, тем меньшее ускорение можно получить при постоянной силе.
- Второй закон Ньютона объясняет, как сила влияет на движение объекта. Если на объект действует сила, то объект начнет двигаться быстрее или медленнее, и чем больше сила, тем сильнее он ускоряется. Чем тяжелее объект, тем сложнее его ускорить, даже если приложить ту же силу.
Физики проверили этот эффект на ускорителях частиц. Можно заставить субатомные частицы двигаться почти со скоростью света. Но чем ближе они к скорости света, тем больше энергии требуется, чтобы заставить их двигаться быстрее.
Чтобы разогнать даже небольшой космический зонд до почти скорости света потребуется невообразимое количество энергии. А если речь идет о том, чтобы разогнать массивный космический корабль с людьми до такой скорости, то задача становится просто невыполнимой.
При 10% скорости света масса увеличивается всего на 0,5%, при 50% скорости света – на 15%, а при 90% скорости света масса увеличивается более чем в 2 раза.
Достичь такой скорости сложно потому, что космический корабль приводится в движение своим двигателем. По мере роста массы, растет масса и необходимого топлива. То есть нужно чрезвычайно много топлива, чтобы достичь почти скорости света, а это значительно увеличивает массу, которая со временем также вырастет во время движения.
Даже если космический корабль работает на термоядерном синтезе, ему нужны будут огромные реакторы с большой массой. То есть в любом случае требуется слишком много энергии для перемещения очень массивного объекта.
Как преодолеть проблему с путешествием почти со скоростью света?
Одним из возможных решений проблемы с перемещением в космосе почти со скоростью света, является использование внешней силы в виде гигантских лазеров. Они могут разогнать космический корабль до скорости в 10%-20% скорости света. Но этот корабль должен быть очень маленьким и легким, а значит на нем не могут путешествовать люди.
В то же время ученые считают, что достичь других звезд можно с помощью существующих технологий. Учитывая то, что такие полеты займут очень много времени, десятки, сотни и даже тысячи лет, предлагается использовать криогенный сон или же так называемы корабли поколений, где только второе, третье или четвертое поколение людей достигнет конечной точки своего путешествия к звездам.
Решение парадокса Ферми
Учитывая то, какое количество ресурсов необходимо для межзвездных путешествий, возможно, знаменитый парадокс Ферми не выглядит таким уж парадоксальным.
- Суть парадокса, сформулированного физиком Энрико Ферми, заключается в простом вопросе: если инопланетяне существуют, то почему мы их не обнаружили?
Возможно, причина, по которой инопланетяне до сих пор не проявили себя и не достигли Солнечной системы, заключается в том, что они посмотрели на расстояние и время, которое займет такое путешествие, и решили, что все это очень сложно.
Также Фокус писал о том, что если варп-двигатель, позволяющий путешествовать быстрее скорости света, возможен, то почему его не создали.
Как уже писал Фокус, ученые пришли к выводу, что одну из самых странных планет в нашей галактике создали неожиданные объекты.