Научно-фантастические романы и фильмы полны дурацких идей. В большинстве случаев они являются лишь фоном для сюжета, без серьезных попыток предсказать будущие тенденции в науке или технологиях. И обидно, потому что научная фантастика не предсказывает будущее, а вдохновляет его. Некоторые концепции, которые мы находим в фильмах и романах, просто невозможны по законам физики, как мы их понимаем. Извините, варп-двигателей нет. Тем не менее, эти же законы, похоже, допускают и другие, на первый взгляд, надуманные идеи. Вот краткое изложение некоторых концепций научной фантастики, которые действительно могут быть реализованы, по крайней мере, теоретически.
Червоточины
Червоточина (я знаю, я бы назвал это Мост Эйнштейна-Розена) — это короткий путь в космосе, позволяющий практически мгновенно путешествовать между отдаленными частями Вселенной. Похоже ли это на идею из научно-фантастического романа или нет, возможно, рожденная после двух неправильных сортов пива? Тем не менее, это серьезная теоретическая концепция, вытекающая из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Сотрудничая с физиком Натаном Розеном, Эйнштейн в 1935 году предположил, что точки чрезвычайно сильной гравитации, такие как черные дыры, могут быть напрямую связаны друг с другом. Так родилась идея червоточин.
Конечно, силы вокруг черной дыры уничтожили бы любого, кто приблизился бы к ней, поэтому идея путешествия через червоточину всерьез не рассматривалась. По крайней мере, до 80-х годов, когда астрофизик Карл Саган он решил сделать из этого научно-фантастический роман. Саган сделал даже больше: он поддержал своего физического коллегу. Кип Торн найти реальный способ мгновенно путешествовать на межзвездные расстояния. И Торн нашел способ. Крайне маловероятно, конечно, но возможно. Так родился «Контакт», великолепная книга (экранизированная в великолепный фильм с Джоди Фостер).
Как уже упоминалось, очень маловероятно, что червоточины когда-либо станут транспортным средством, как в фильмах. Но два года назад это придумали ученые. более жизнеспособный способ построить червоточину чем первоначальное предложение Торна. И, если червоточины уже существуют во Вселенной, их можно будет обнаружить с помощью детекторов гравитационных волн нового поколения.
Варп двигатели
«Классикой» большей части «космической» научной фантастики является способность перемещаться из пункта А в пункт Б гораздо быстрее, чем мы можем это сделать сегодня. Помимо червоточин, на пути к достижению этой цели с помощью обычного космического корабля есть несколько препятствий. Мелкие детали, такие как огромное количество требуемого топлива и сокрушительные последствия ускорения. И как будто этого было недостаточно, есть еще одна маленькая проблема: во Вселенной строго соблюдается ограничение скорости. Это скорость, с которой распространяется свет. Если быть точным, то световой год требуется… чтобы пройти один световой год. И нет, это не большая скорость, понимаешь? Проксима Центавра, вторая ближайшая к Земле звезда, находится на расстоянии 4,2 световых лет от Солнца, но центр галактики находится на расстоянии целых 27.000 XNUMX световых лет.
Потому что это не научная фантастика
К счастью, в космическом ограничении скорости есть (теоретическая) лазейка. Как объяснил Эйнштейн, само пространство может быть искажено, поэтому, возможно, можно манипулировать пространством вокруг корабля таким образом, чтобы нарушить ограничение скорости. Космический корабль по-прежнему будет двигаться через окружающее пространство со скоростью, меньшей скорости света, но пространство ВОКРУГ его будет двигаться быстрее.
Именно это имели в виду авторы «Звездного пути», когда в 60-х годах придумали концепцию «варп-двигателя». Но для них это была просто фраза, которая звучала правдоподобно, а не настоящая физика. До 1994 года, когда теоретик Мигель Алькубьерре нашел решение уравнений Эйнштейна. Конечно, решение Алькубьерре не менее надумано, чем проходимая червоточина Торна, но ученые они пытаются это усовершенствовать в надежде, что когда-нибудь это станет практичным.
Путешествие во времени
Концепция машины времени - один из замечательных уловок научной фантастики. Должны ли мы его вызвать? Я вызываю это. Назад в будущее, назад в будущее, ребята. Фантастическая трилогия, также известная как ярмарка логических парадоксов. Во-первых: построил бы Док свою машину времени, если бы его не посетил Марти из будущего... с той же самой машиной времени? У тебя уже болит голова, да? Именно из-за подобных парадоксов многие люди считают, что путешествия во времени невозможны. Однако по законам физики это не так.
Потому что это не научная фантастика
Как и в случае с червоточинами и искривлением пространства, физика говорит нам, что можно путешествовать во времени. И это также исходит из общей теории относительности Эйнштейна. Точно так же, как мы говорим об искажении пространства с помощью червоточины или варп-двигателя, время также может быть искажено настолько, что свернется само по себе, образуя то, что ученые называют «замкнутой временной кривой», но для нас, простых людей, смертных, это… машина времени!
В 1974 г. физик опубликовал даже проект прототипа. Фрэнк Типлер. Другой физик, Дэвид Льюис Андерсон, описывает исследование Института Андерсона, частной исследовательской лаборатории. Ожидается, что этот туннель, получивший название «Цилиндр Титлера», будет иметь длину не менее 97 километров (60 миль) и чрезвычайно плотный, а общую массу сравнимую с массой Солнца. Чтобы заставить его работать как машина времени, цилиндр должен вращаться достаточно быстро, чтобы исказить пространство-время до такой степени, что время сворачивается само в себя. Альтернативно, совсем недавно физик Рон Маллетт разработал еще один проект: в его случае вращающийся цилиндр был бы заменен лазером. Я знаю, это не так просто, как поместить поток канала в DeLorean, но у них есть то преимущество, что они действительно сработают. По крайней мере, на бумаге.
Телепортация
И здесь научная фантастика сошлась, и здесь львиную долю сыграл мой любимый «Звездный путь». Какая идея, правда? Вместо того, чтобы путешественник перемещался в пространстве от начальной точки до пункта назначения, телепортация создает точную копию в точке назначения, а оригинал уничтожается. По мнению IBM, с этой точки зрения (и на уровне субатомных частиц) телепортация действительно возможна.
Потому что это не научная фантастика
Это называется квантовая телепортация. Этот процесс копирует точное квантовое состояние одной частицы, например фотона, в другую, которая может находиться на расстоянии сотен километров. Квантовая телепортация разрушает квантовое состояние первого фотона, поэтому действительно кажется, будто фотон волшебным образом перенесся из одного места в другое. Этот трюк основан на том, что Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии», но более формально он известен как квантовая запутанность.
Если это кажется сложным процессом даже для одного фотона, вы правы. Все сложно. И нет возможности масштабировать ее до системы мгновенного транспорта, которую можно увидеть в «Звездном пути». Но даже в этом случае квантовая телепортация будет иметь важные реальные применения, такие как защищенная от хакеров связь и сверхбыстрые квантовые вычисления.
Параллельные вселенные
Видимая Вселенная огромна: миллиарды галактик расширяются наружу после Большого взрыва. Но неужели это все, что нужно? Теория говорит: «Может быть, и нет». Может быть много, много вселенных. Идея «параллельных вселенных» хорошо известна в научной фантастике, но подумайте: реальность может быть гораздо более странной, чем мы видим в фантастических произведениях. За исключением, пожалуй, «Даже боги», замечательный роман Азимова.
Ключом к пониманию современных теорий параллельной вселенной является концепция «вечная инфляция». Это представляет собой бесконечную ткань пространства в состоянии постоянного и невероятно быстрого расширения. Время от времени локализованная точка в этом пространстве (автономный Большой взрыв) вырывается из общего расширения и начинает расти с более спокойной скоростью, позволяя формироваться внутри нее материальным объектам, таким как звезды и галактики. Согласно этой теории, наша Вселенная является одной из таких областей, но может быть бесчисленное множество других.
Как и в романе Азимова, эти параллельные вселенные могут иметь совершенно иные физические параметры, чем наша. Ученые когда-то считали, что только вселенные с практически такими же параметрами, как наша, могут поддерживать жизнь. но недавние исследования предполагают, что ситуация может быть не такой строгой. И сможем ли мы обнаружить эти параллельные вселенные? Кто знает: следы других вселенных можно было бы обнаружить другими способами. Может, это не просто научная фантастика.
