Сверхсветовые скорости в природе
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
»енной не является простым разлётом галактик в пустом пространстве. Оно заключается в динамическом изменении самого пространства. Непонимание этого факта часто заставляет делать неверные заключения авторов даже серьёзной литературы. Например, часто говорят, что скорость убегания галактик не должна превышать скорость света и потому на тех расстояниях, где это должно наблюдаться, должны наблюдаться и отклонения от закона Хаббла. Это не так: согласно общей теории относительности, должны существовать и наблюдаться галактики, убегающие быстрее света.
В процессе расширения, если оно происходит равномерно, постоянная Хаббла должна уменьшаться, и индекс 0 при её обозначении указывает на то, что величина относится к современной эпохе. Величина, обратная постоянной Хаббла, должна быть в таком случае равна времени, прошедшему с момента начала расширения, то есть возрасту Вселенной.
Значение определяется по наблюдениям галактик, расстояния до которых измерены без помощи красного смещения (прежде всего, по ярчайшим звёздам или цефеидам). Большинство независимых оценок дают для этого параметра значение 70-80 км/с на мегапарсек. Это означает, что галактики, находящиеся на расстоянии 100 мегапарсек, удаляются от нас со скоростью 7000-8000 км/с. В настоящее время наиболее надёжной (хотя и модельно зависимой) считается оценка =(74,2 3,6) км/с/Мпк.
Проблема оценки осложняется тем, что, помимо космологических скоростей, обусловленных расширением Вселенной, галактики ещё обладают собственными (пекулярными) скоростями, которые могут составлять несколько сотен км/с (для членов массивных скоплений галактик - более 1000 км/с). Это приводит к тому, что закон Хаббла плохо выполняется или совсем не выполняется для объектов, находящихся на расстоянии ближе 10-15 млн св. лет, то есть как раз для тех галактик, расстояния до которых наиболее надёжно определяются без красного смещения.
Закон Хаббла плохо выполняется и для галактик на очень больших расстояниях (в миллиарды св. лет), которым соответствует величина z > 1. Расстояния до объектов с таким большим красным смещением теряют однозначность, поскольку зависят от принимаемой модели Вселенной и от того, к какому моменту времени они отнесены. В качестве меры расстояния в этом случае обычно используется только красное смещение.
В наше время наблюдениями, говорящими в пользу существования тёмной энергии, были, по-видимому, обнаружены отклонения от линейного закона Хаббла (как связи наблюдаемого красного смещения с расстоянием). Было обнаружено, что, по-видимому, наша Вселенная расширяется с ускорением. Этот факт не отменяет закона Хаббла, если его понимать как зависимость от расстояния в данный конкретный момент времени, то есть если учесть, что далёкие объекты мы наблюдаем в прошлом.
3.2 Двигатель Алькубьерре
Мало найдется таких научно-фантастических романов о путешествиях в Космосе, где звездолет не был бы снабжен "гиперпространственным двигателем". Двигатель каким-то образом так искривляет пространство, что далекие звезды оказываются близко и долететь до них можно за пару часов. До недавних пор считалось, что такие трюки несовместимы с фундаментальными законами физики, однако сейчас, кажется, все меняется.
В майском номере за 1994 год научного журнала "Классическая и квантовая гравитация" английский физик испанского происхождения Мигель Алькубьерре (сам, по его признанию, большой любитель фантастики) описал принцип сверхскоростного полета, сильно напоминающий выдумки фантастов. Реализовав его на практике, можно сколь угодно быстро попасть в любую точку Вселенной.
Создание двигателя Алькубьерре становится возможным благодаря некоторым тонкостям общей теории относительности Эйнштейна, Согласно Эйнштейну, пространство-время ("сплав" трех измерений пространства с четвертым измерением - временем) является не инертным, а довольно динамичным образованием. Под влиянием концентраций энергии пространство-время может сжиматься и искривляться. Как предполагает Алькубьерре, это его свойство можно использовать для межзвездных полетов со скоростью выше скорости света. Для этого достаточно создать в пространстве-времени такое нарушение, при котором оно будет перед звездолетом сжиматься, а позади него расширяться. Такое искажение будет на самом деле толкать звездолет вперед.
На первый взгляд, такой вывод противоречит специальной теории относительности, по которой ничто материальное не может двигаться быстрее света. Иначе возникал бы парадокс причинности, при котором человек мог бы изменить свое прошлое. Но Алькубьерре уверен, что его двигатель не ведет к таким нарушениям. Дело в том, что свет тоже движется в пространстве-времени, и это пространство-время так же несет его вперед, как оно несет корабль. По отношению к кораблю луч света продолжает лететь со скоростью света, а корабль не ускоряется по отношению к тому участку пространства-времени, который непосредственно его окружает.
Хотя двигатель Алькубьерре не приводит к нарушению принципа причинности, все же может возникнуть опасение за здоровье пилота и пассажиров корабля. Чтобы за несколько мгновений попасть к отдаленной звезде и вернуться обратно, путешественникам пришлось бы подвергнуться очень большим ускорениям. Но вспомним, что в общей теории относительности ускорение относительно. Хотя для наблюдателя на Земле ускорение такого корабля будет огромным, для самих космических путешественников оно окаже?/p>