Подорож у космосі навіть майже зі швидкістю світла є складним завданням: чому

Про це пише IFLScience.

Ніщо не може переміщатися зі швидкістю світла, крім фотонів

Згідно зі спеціальною теорією відносності Ейнштейна жоден об'єкт, що має масу, не може переміщатися зі швидкістю світла, яка становить 300 000 км/с. Це можуть робити тільки безмасові частинки фотони, які і є частинками світла.

Письменники-фантасти і навіть деякі вчені вважають, що подолати цю проблему можна за допомогою варп-двигунів і кротячих нір або червоточин.

Що таке варп-двигун?

Ця теорія передбачає, що космічний корабель не рухається крізь простір, а спотворює сам простір-час навколо себе. Простір перед кораблем стискається, а позаду розширюється, даючи змогу кораблю рухатися швидше за швидкість. Для цього потрібна екзотична матерія з негативною енергією.

Що таке червоточина?

Червоточинами або кротячими норами називають гіпотетичні тунелі в просторі-часі, які можуть з'єднувати дві віддалені точки, створюючи короткий шлях і, таким чином, даючи змогу долати величезні відстані фактично миттєво. Їхнє існування не доведено, і для їхньої стабілізації, ймовірно, потрібна екзотична матерія.

Подорож у космосі майже зі швидкістю світла

Є теорії, які припускають, що можна створити космічний корабель, який летітиме крізь космос майже зі швидкістю світла. Такі теорії використовують ефект уповільнення часу, коли космічні мандрівники старіють менше, ніж люди, що залишилися на Землі. Але такі польоти стикаються з іншою загрозою з боку спеціальної теорії відносності Ейнштейна, про яку рідко згадують.

Проблема з подорожжю майже зі швидкістю світла

Одне з передбачень теорії Ейнштейна полягає в тому, що в міру наближення об'єктів до швидкості світла їхня маса збільшується. Один зі способів пояснити, чому подорож зі швидкістю світла неможлива, полягає в тому, що маса стане нескінченною. Пасажири космічного корабля не відчують впливу цієї додаткової маси, але подальше збільшення швидкості призведе до інших проблем. Другий закон Ньютона, який говорить, що сила дорівнює масі, помноженій на прискорення, показує, що чим більша маса, тим менше прискорення можна отримати за постійної сили.

• Другий закон Ньютона пояснює, як сила впливає на рух об'єкта. Якщо на об'єкт діє сила, то об'єкт почне рухатися швидше або повільніше, і що більша сила, то сильніше він прискорюється. Що важчий об'єкт, то складніше його прискорити, навіть якщо докласти ту саму силу.

Фізики перевірили цей ефект на прискорювачах частинок. Можна змусити субатомні частинки рухатися майже зі швидкістю світла. Але що ближче вони до швидкості світла, то більше енергії потрібно, щоб змусити їх рухатися швидше.

Щоб розігнати навіть невеликий космічний зонд до майже швидкості світла, потрібна неймовірна кількість енергії. А якщо йдеться про те, щоб розігнати масивний космічний корабель із людьми до такої швидкості, то завдання стає просто нездійсненним.

За 10% швидкості світла маса збільшується лише на 0,5%, за 50% швидкості світла — на 15%, а за 90% швидкості світла маса збільшується більш ніж у 2 рази.

Досягти такої швидкості складно тому, що космічний корабель приводиться в рух своїм двигуном. У міру зростання маси, зростає маса і необхідного палива. Тобто потрібно надзвичайно багато палива, щоб досягти майже швидкості світла, а це значно збільшує масу, яка з часом також зросте під час руху.

Навіть якщо космічний корабель працює на термоядерному синтезі, йому потрібні будуть величезні реактори з великою масою. Тобто в будь-якому разі потрібно занадто багато енергії для переміщення дуже масивного об'єкта.

Як подолати проблему з подорожжю майже зі швидкістю світла?

Одним із можливих рішень проблеми з переміщенням у космосі майже зі швидкістю світла, є використання зовнішньої сили у вигляді гігантських лазерів. Вони можуть розігнати космічний корабель до швидкості в 10%-20% швидкості світла. Але цей корабель має бути дуже маленьким і легким, а отже, на ньому не можуть подорожувати люди.

Водночас учені вважають, що досягти інших зірок можна за допомогою наявних технологій. З огляду на те, що такі польоти займуть дуже багато часу, десятки, сотні й навіть тисячі років, пропонується використати кріогенний сон або ж так звані кораблі поколінь, де тільки друге, третє або четверте покоління людей досягне кінцевої точки своєї подорожі до зірок.

Розв'язання парадокса Фермі

З огляду на те, яка кількість ресурсів необхідна для міжзоряних подорожей, можливо, знаменитий парадокс Фермі не виглядає таким уже й парадоксальним.

• Суть парадокса, сформульованого фізиком Енріко Фермі, полягає в простому питанні: якщо інопланетяни існують, то чому ми їх не виявили?

Можливо, причина, через яку інопланетяни досі не проявили себе і не досягли Сонячної системи, полягає в тому, що вони подивилися на відстань і час, який займе така подорож, і вирішили, що все це дуже складно.

Також Фокус писав про те, що якщо варп-двигун, що дає змогу подорожувати швидше за швидкість світла, можливий, то чому його не створили.

Як уже писав Фокус, вчені дійшли висновку, що одну з найдивніших планет у нашій галактиці створили несподівані об'єкти.