Покрошить человека в лапшу: известный знаток космоса прочитал лекцию в Техуниверситете

Покрошить человека в лапшу: известный знаток космоса прочитал лекцию в Техуниверситете

Из чего сделать топливо для космических путешествий и что будет, если попадешь в черную дыру? В Верхнюю Пышму с публичной лекцией приехал один из лучших в России знатоков космоса – кандидат физико-математических наук Балтийского федерального университета имени И. Канта (Калининград) Валериан Юров

Звездолет: инструкция по созданию

Предположим, мы хотим выйти за рамки нашей Солнечной системы. Если использовать существующий ионный двигатель, то нам понадобятся сотни лет, чтобы долететь до ближайших звезд. Значит, нужны другие технологии передвижения.

Эти технологии берут начало в 1928 году, когда известный ученый Поль Дирак попытался объединить две, казалось бы, несовместимые теории – квантовой механики и теории относительности. Он предложил уравнение, которое описывает элементарные частицы и при этом учитывает теорию относительности. Через два года Дирак по подсказке коллег обнаружил, что его теория предсказывает существование бесконечно большого числа виртуальных частиц с отрицательной энергией. У физиков волосы встали дыбом: не может быть частиц с отрицательной энергией, энергия бывает только положительная или равная нулю! Еще страннее, что частиц бесконечно много.

Но Дирак все же решил свое уравнение, посчитав его верным, и оказалось, что в ряде случаев при столкновении двух фотонов (частиц света) они могут выбить одну из тех самых виртуальных частиц с отрицательной энергией в «море Дирака» и превратить ее в положительную – обычный электрон. Фотоны при этом исчезают, также появляется так называемый партнер электрона – антиэлектрон. Через два года другой физик, Карл Андерсон, действительно наблюдал описанную Дираком античастицу с помощью камеры Вильсона и назвал ее позитроном.

Далее столкнем вещество и антивещество, поставим за местом этого столкновения параболическое зеркало. Если в точке фокуса посветить на параболу, то лучи, попавшие на зеркало, отразятся параллельно друг другу, и каждый из фотонов будет нести колоссальный импульс, толкающий зеркало вперед. Вот вам и суть фотонного звездолета. Вопрос: где взять для него огромное количество антивещества? Ведь оно очень редкое и образуется только в первые 5 секунд после взрыва.

Здесь работает другой физический закон. При повышении энергии (например, при нагревании) «супа», в котором  «варятся» электронные частицы, они начинают спонтанно превращаться друг в друга. Таким образом, можно просто-напросто набрать много атомов водорода, у каждого – по равному числу протонов и электронов, и построить на борту корабля синхротрон, где будет происходить реакция превращения частиц с выделением энергии.

Время на борту

Предположим, нам нужно долететь до ближайшей звездной системы с землеподобной планетой. Она расположена в 12 световых годах от земли, то есть при скорости 96% от скорости света путь туда-обратно займет 25 лет (по 12,5 лет в каждую сторону). Столько времени пройдет для землян, для космонавта время будет течь значительно медленнее: 25 лет превратятся в 7.

Пример: если 18-летний космонавт отправится в путешествие до той самой землеподобной планеты, то по возвращении ему будет 25. Любопытно, что столько же будет и его брату, родившемуся в день начала экспедиции. Это может обернуться для обоих психологической травмой.

Темная сторона Вселенной

Богатую пищу для ума ученым дал телескоп «Хаббл». Благодаря ему в 1998 году произошла самая настоящая революция в понимании космоса: оказалось, что в течение последних 5 миллиардов лет наша Вселенная с ускорением расширяется (ее возраст – 15 миллиардов лет). По всей видимости, она заполнена особым, невидимым, типом вещества – темной энергией. Если это просто энергия вакуума, то она достаточно безобидна. Если же речь идет о фантомной энергии, то Вселенная будет расширяться с ускорением, которое рано или поздно станет бесконечным. Бесконечными станут и так называемые мосты Эйнштейна - Розена, что в итоге приведет к провалу Вселенной в другой участок космоса.

Черные дыры вместо электростанций

Бывает три типа черных дыр: образовавшиеся после коллапса массивных звезд, в центре галактики или спонтанно.

Если Вселенная заполнена темной энергией, то эта самая энергия будет «раздувать» все объекты, в том числе черные дыры. Теоретически какая-то из черных дыр может «раздуться» до таких размеров, что ее можно будет использовать в качестве электростанции. Чем меньше черная дыра, тем больше энергии она вырабатывает. К примеру, дыра размером с Уральский хребет может запитать целый город.

Однако держать черную дыру на Земле очень опасно, ее лучше «расположить» на орбите.

Если космонавт полетит к черной дыре, то наблюдателям будет казаться, что его скорость замедляется, частота голоса падает, затем он застрянет словно муха в янтаре, а впоследствии и вовсе пропадет из поля зрения. Судьба самого космонавта будет трагической. Он попадет на сингулярность, где его сначала растянет, а затем разорвет на частицы. Но это – в случае с вращающейся черной дырой. Через массивную черную дыру он теоретически может «проскочить», избежав превращения в спагетти. Правда, его путешествие закончится уже в другом секторе Вселенной.

Черные дыры могут сливаться друг с другом. В этом случае их масса будет меньше  суммы исходных масс. Такое явление наблюдалось в 2017 году. Тогда, после запуска детектора гравитационных волн LIGO, впервые был получен сигнал о слиянии двух объектов массой в 30 «солнечных».

Существуют ли инопланетяне?

С 60-х годов прошлого века функционирует программа поиска инопланетян SETI. Изначально она специализировалась на поиске радиосигналов, теперь, помимо этого, ученые ищут и так называемые мегаструктуры – сооружения астрономического масштаба, построенные разумными существами. К примеру, недавно всех переполошила странная звезда, которая периодически меняла цвет.

Бесконечная Вселенная

Если опираться на данные наблюдений, то Вселенная может быть плоской, открытой (бесконечной и расширяющейся с ускорением) и замкнутой. Скорее всего, мы живем в плоской Вселенной.

Назад в будущее

Чтобы путешествовать во времени, нужно придумать такой механизм, чтобы двигаться быстрее скорости света. Или еще можно использовать так называемые мосты Эйнштейна – Розена. Они представляют из себя некий пространственно-временной туннель, который позволяет перемещаться из одного пункта Вселенной в другой не по прямой, а огибая пространство.

В данном случае, если вы вылетите из пункта А, пролетите через мост и на космическом корабле вернетесь обратно, вы сможете увидеть самого себя, влетающего в тот самый мост. В этот момент времени вас будет как бы двое. Сразу возникает вопрос о «парадоксе дедушки». Предположим, вы отправляетесь в прошлое, встречаетесь со своим дедушкой и уговариваете его не идти на вечеринку, на которой он познакомился с вашей бабушкой. Если они не встретились и не влюбились друг в друга, у них не родятся ваши родители, тогда кто в этом случае отправился в прошлое и уговорил дедушку не встречаться с бабушкой?

Елена ВИКТОРОВА