Варп-двигатель: Теория и научная фантастика

Введение

Вымышленная сверхсветовая космическая двигательная система

Варп-двигатель, или привод, позволяющий искривлять пространство, – это вымышленная сверхсветовая (быстрее скорости света) космическая двигательная система, часто встречающаяся в научно-фантастических произведениях, наиболее известная по вселенной «Звёздного пути», и являющаяся предметом продолжающихся физических исследований. Общая концепция «варп-двигателя» была впервые предложена Джоном В. Кэмпбеллом в его романе 1957 года «Острова космоса» и получила широкую известность благодаря сериалу «Звёздный путь». Его ближайшим реальным аналогом является привод Алькубьерре – теоретическое решение уравнений поля общей теории относительности.

История и характеристики

Варп-двигатель, или двигатель, обеспечивающий искривление пространства, является одним из нескольких способов путешествия в космосе, встречающихся в научной фантастике. Его часто обсуждают как концептуально аналогичный гиперпространству. Варп-двигатель – это устройство, которое искажает форму пространственно-временного континуума. Космический корабль, оснащенный варп-двигателем, может двигаться со скоростью, превышающей скорость света на много порядков. В отличие от некоторых других вымышленных технологий, таких как двигатель мгновенного перемещения, варп-двигатель не позволяет мгновенно перемещаться между двумя точками, а предполагает измеримое течение времени, что соответствует самой концепции. В отличие от гиперпространства, космические корабли на варп-скорости продолжают взаимодействовать с объектами в "нормальном пространстве". Общая концепция варп-двигателя была введена Джоном Кэмпбеллом в его романе 1957 года «Острова космоса». В книге Brave New Words приводится самый ранний пример термина «двигатель искривления пространства» в романе Фредерика Брауна «Ворота во тьму» (1949), а также упоминается безымянный рассказ из журнала «Космические истории» (май 1941 года), в котором слово «warp» использовалось в контексте космических путешествий. Однако использование этого термина в значении «изгиб или кривизна» пространства, облегчающая путешествие, можно проследить в нескольких произведениях, начиная с середины 1930-х годов, например, в романе Джека Уильямсона «Кометы» (1936). Тем не менее, концепция искривления пространства подвергалась критике как «нелогичная» и связывалась с другими псевдонаучными идеями, не соответствующими современному пониманию физики, такими как антигравитация или отрицательная масса. Хотя концепция варп-двигателя возникла в художественной литературе, она получила некоторое научное рассмотрение, особенно в связи с концепцией двигателя Алькубьерре, разработанной в 1990-х годах, и упоминается как «варп-двигатель научной фантастики» в его статье 1994 года.

Звездный путь

Варп-двигатель — одна из ключевых особенностей франшизы «Звёздный путь» и один из наиболее известных примеров космического варпа (варп-двигателя) в научной фантастике. В отличие от гиперпространственных двигателей других вымышленных вселенных, он отличается тем, что космический корабль не покидает нормальный пространственно-временной континуум, а искажает само пространство-время, что допускается общей теорией относительности. Варп-ядро может иметь различные конструкции. Люди и большинство других вымышленных рас используют управляемую реакцию антидейтерия и дейтерия. Выделяемая энергия проходит через матрицу, состоящую из вымышленного химического элемента — дилития. Однако другие виды используют иные методы для достижения сверхсветовой скорости. Например, ромуланцы применяют искусственные микроскопические чёрные дыры, называемые квантовыми сингулярностями. Скорость измеряется в варп-факторах и подчиняется геометрической прогрессии. Первая шкала, разработанная Францем Джозефом, представляла собой простую кубическую прогрессию без ограничений. Это приводило к использованию постоянно возрастающих варп-факторов в оригинальном сериале и анимационном сериале. Например, варп 14.1 в эпизоде «То, что выживает» или варп 36 в эпизоде «Инцидент с обратным отсчётом». Чтобы больше внимания уделять сюжету и меньше техническим деталям, Джин Родденберри поручил Майклу Окуде разработать пересмотренную шкалу варпа. Варп 10 должен был стать абсолютным пределом, обозначающим бесконечную скорость. В честь Джина Родденберри этот предел также называли «Пределом Юджина». Окуда объясняет это в авторском комментарии к своему техническому руководству по USS Enterprise D. Между варпом 1 (скорость света) и варпом 9 увеличение скорости оставалось приблизительно геометрическим, но показатель степени был скорректирован, чтобы скорости были выше по сравнению со старой шкалой. Например, варп 9 более чем в 1500 раз быстрее варпа 1, по сравнению с 729-кратным увеличением (девять в кубе), рассчитанным по исходной кубической формуле. В том же авторском комментарии Окуда объясняет, что целью было оправдать ожидания фанатов, что новый «Энтерпрайз» значительно быстрее оригинала, но без изменения числовых значений варп-факторов. Это более чем в 14 раз превышает значение варпа 9 и соответствует примерно 21 400 скоростям света. Однако это утверждение противоречит техническим руководствам и энциклопедиям, написанным Риком Стернбахом и Майклом Окудой. В них скорость при варп-факторе 9.9 установлена на уровне 3053 скоростей света, а при варп-факторе 9.99 — 7912 скоростей света. Оба значения значительно ниже того, что указал Том Париc. В эпизоде «Vis à Vis» упоминается коаксиальный варп-двигатель. Принцип его работы более подробно описан в «Энциклопедии Звёздного пути». Эта разновидность варп-двигателя использует пространственное складывание вместо варп-поля и позволяет мгновенно перемещаться со скоростью, близкой к бесконечной. Во вселенной «Звёздного пути» также была введена концепция трансварпа, но без чёткого определения. Рик Стернбах описал основную идею в Техническом руководстве: «Наконец, нам пришлось предусмотреть возможность для различных могущественных инопланетян, таких как Кью, которые любят перемещать корабли на миллионы световых лет за время рекламной паузы. Это позволяет Кью и его друзьям развлекаться в диапазоне 9.9999+, но также позволяет нашему кораблю путешествовать достаточно медленно, чтобы галактика оставалась огромным местом, и соответствовать другим критериям».

Warp drive is one of the fundamental features of the Star Trek franchise and one of the best known examples of space warp (warp drive) in fiction. Compared to the hyperspace drives of other fictional universes, it differs in that a spaceship does not leave the normal space time continuum and instead the space time itself is distorted, as is made possible in the general theory of relativity. The warp core can be designed in various forms. Humans and most of the other fictional races use a moderated reaction of antideuterium and deuterium. The energy produced passes through a matrix, which is made of a fictional chemical element, called dilithium. However, other species are shown to use different methods for faster than light propulsion. The Romulans, for example, use artificial micro black holes called quantum singularities. The speeds are given in warp factors and follow a Geometric progression. The first scale developed by Franz Joseph was simply a cubic progression with no limit. This leads to the use of ever growing warp factors in the Original Series and the Animated Series. For example, warp 14.1 in the TOS episode "That Which Survives" or warp 36 in the TAS episode "The Counter Clock Incident". In order to focus more on the story and away from the technobabble, Gene Roddenberry commissioned Michael Okuda to invent a revised warp scale. Warp 10 should be the absolute limit and stand for infinite speed. In homage to Gene Roddenberry, this limit was also called "Eugene's Limit". Okuda explains this in an author's comment in his technical manual for the USS Enterprise D. Between Warp 1 (the speed of light) and Warp 9, the increase was still roughly geometric, but the exponent was adjusted so that the speeds were higher compared to the old scale. For instance, Warp 9 is more than 1500 times faster than Warp 1 in comparison to the 729 times (nine to the power of 3) calculated using the original cubic formula. In the same author's comment, Okuda explains that the motivation was to fulfill fan expectations that the new Enterprise is much faster than the original, but without changing the warp factor numbers. That is more than 14 times the value of Warp 9 and equal to around 21,400 times speed of light. However, this statement contradicts the technical manuals and encyclopedias written by Rick Sternbach and Michael Okuda. There a speed of 3053 times the speed of light was established for a warp factor of 9.9 and a speed of 7912 times the speed of light for a warp factor of 9.99. Both numerical values are well below the value given by Tom Paris. In the episode "Vis à Vis", a coaxial warp drive is mentioned. The working principle is explained in more detail in the Star Trek Encyclopedia. This variant of a warp drive uses spatial folding instead of a warp field and allows an instant movement with nearly infinite velocity. Star Trek has also introduced a so called Transwarp concept, but without a fixed definition. Rick Sternbach described the basic idea in the Technical Manual: "Finally, we had to provide some loophole for various powerful aliens like Q, who have a knack for tossing the ship million of light years in the time of a commercial break. [ ] This lets Q and his friends have fun in the 9.9999+ range, but also lets our ship travel slowly enough to keep the galaxy a big place, and meets the other criteria."