Який сенс в нескінченному Всесвіті, якщо переміщення в ній обмежена швидкістю світла?

Теоретичні дослідження питання пересування зі швидкістю більшою від швидкості світла в космічному просторі почалися фактично відразу після створення Альбертом Ейнштейном теорії відносності простору-часу.

Теорія відносності стала для людства «вихідним кодом», або базисним ядром, оперуючи яким за допомогою розв’язання рівнянь Ейнштейна, можна виводити химерні конфігурації локалізованих просторово-часових областей, завдяки яким подорожувати в часі можна швидше за швидкість світла. Розв’язати рівняння Ейнштейна можна і у зворотному порядку, задавши свої конфігурації метричного тензорного поля (тобто конфігурацію викривленого простору-часу), і подивитися, що для подібної конфігурації потрібно.

Очевидно, що подібні рішення не суперечать теорії відносності, бо є наслідком базисних рівнянь Ейнштейна, а, отже, потенційно допустимі для існування.

Чому потенційно? Тому що енергії для фізичного втілення цих явищ може знадобитися більше, ніж її міститься у всьому Всесвіті, або будуть потрібні різного роду додаткові виміри та паралельні світи, яких може і не існувати, щоб все запрацювало так, як задумано.

Теорія відносності обмежує гранично допустиму швидкість переміщення інформації або об’єкта в нашому просторі-часі, при досягненні якої Всесвіт, який ми спостерігаємо,  колапсує в сингулярність.

Ця межа дорівнює швидкості світла. Безмасова частка — фотон (квант світла) рухається завжди з постійною швидкістю у 299 792 458 метрів в секунду, і для фотона наш Всесвіт завжди стиснутий в точку нескінченно малого розміру (ту саму сингулярність), а поняття часу і швидкості для нього не існує. Існувати у звичному нам вигляді можливо тільки в умовах швидкості нижче світловий.

Фотон народжується і миттєво досягає кінцевої точки свого шляху — це наслідок його руху з граничною в нашому Всесвіті швидкістю, яке обумовлюється фундаментальними процесами, що відбуваються у Всесвіті.

Однак навіть швидкість світла — величина досить маленька для експансії нашої Галактики, не кажучи вже про решту Всесвіту.

Але я піду далі й припущу, що і для експансії Сонячної системи вона на межі прийнятної величини.

Судіть самі, економічна діяльність людства обмежується логістикою, тобто переміщенням тих чи інших товарів, швидкості надання тієї чи іншої послуги. Логістика має ключове значення розвитку людської цивілізації.

У межах нашого рідного світу швидкість світла у вигляді передачі інформації вже досягла фундаментальної межі. Тобто отримувати інформацію швидше, ніж сьогодні, ми вже не зможемо.

Сьогодні пасажирський або вантажний літак здатний дістатися в будь-яку точку нашої планети приблизно за 20 годин. Якби нам були доступні технології переміщення зі швидкістю, близькою до швидкості світла (наприклад, 99% від світлової), то економічна ефективність людської цивілізації навіть через мільйони років була б порівнянна з сьогоднішньою, але в масштабах Сонячної системи.

Іншими словами, при наявності транспорту, який здатний переміщатися зі швидкістю 99% від світлової, масштаби Сонячної системи в межах недавно відкритих транснептунових об’єктів будуть сприйматися так само як людина сьогодні сприймає масштаби Землі.

Отже, і час, що витрачається на переміщення в будь-яку точку Сонячної системи, буде порівняний з тим, яке сьогодні нам потрібно для відвідування будь-якої точки нашої планети.

Виходить, що швидкість світла накладає обмеження для розумної цивілізації у сфері економіки, логістики та її ефективного розвитку, і взаємодії навіть в межах рідної зоряної системи.

Так, для досягнення краю Сонячної системи — хмари Оорта — кораблям знадобиться приблизно 1,5 роки безперервного руху майже зі швидкістю світла.

Для прикладу: Колумб відкрив Америку через   7,5 місяців після того, як покинув Європу

Тобто економічна ефективність освоєння ресурсів Сонячної системи буде у 2,5 раза нижчою, ніж освоєння ресурсів Землі нашими предками в 15 столітті.

Виною тому — фундаментальні обмеження у швидкості переміщення.

Економічна ефективність зоряної системи Сонце-Альфа Центавра буде приблизно у 2000 разів нижче, ніж сьогоднішні показники людства в рамках нашої планети.

Уявіть собі, що переміщатися по планеті людство може тільки зі швидкістю в 0,5 км / год. Цією ж швидкістю буде обмежена вся логістика нашої цивілізації. Ось такий масштаб відповідає економічній діяльності людства в системі Сонця-Альфа Центавра з транспортом, здатним розвивати швидкість 99% від швидкості світла.

В межах 15 світлових років перебувають 32 зоряні системи, однак освоєння цих систем навіть зі швидкістю, близькою до світлової, вже не буде прийнятний для людства. Річ у тому, що за час, поки буде здійснюватися перевезення необхідних ресурсів з однієї зоряної системи в іншу, може багато чого статися, аж до того, що людство, яке спочатку спільними зусиллями приступило до цього освоєння, буде роздроблено на локалізовані «провінції». У цьому випадку велика ймовірність втрати нашою цивілізацією її могутності, технологічного, наукового та культурного розвитку.

Це відбувається завжди: цивілізація доходить до піка свого розвитку, а потім, коли ресурси умовно ізольованою цивілізації виснажуються — йде плавне згасання. Прикладів багато: Ацтеки, Ольмеки, Інки, Перси, Майя тощо.

Добробут цивілізації буде залежати від швидкості переміщення її представників між зоряними системами. І чим вона вище, тим більше доступні будуть необхідні цивілізації ресурси.

Обмеженість переміщення, обумовлена ​​неможливістю досягнення швидкості світла, може бути головним чинником того, що цивілізація, що не створила технологію надсвітлового руху, приречена на зникнення

На цьому тлі цікаві дослідження Джонатана Керролла-Нелленбека, в яких науково обґрунтовується можливість колонізації Галактики на досвітлових швидкостях.

Симуляція показала, що цивілізація, кораблі якої рухаються зі швидкістю 10-30 км/с (що можна порівняти з нашим технологічно розвитком), здатна колонізувати все зоряні системи в Галактиці за 1 мільярд років.

Умови більш ніж прийнятні.

Колонізована зоряна система раз в 100 тисяч років запускає «зореліт поколінь» життєздатністю в 300 тисяч років польоту, з максимальною дальністю польоту в 10 світлових років. При цьому час життя цивілізації колонізованої зоряної системи становить 100 мільйонів років.

Нижче представлена ​​комп’ютерна симуляція колонізації галактики, що дотримує умови з дослідження Джонатана Керролла-Нелленбека. Білі точки — незаселені зоряні системи, фіолетові — колонізовані. Білі кубики — кораблі в польоті.

В реальності вік нашої Галактики становить приблизно 13,2 млрд років, проте поки людство не знайшло жодного натяку на подібну діяльність інопланетних цивілізацій. Більш того, немає навіть дивних аномалій в межах вивчених нами зоряних систем, які можна було б трактувати як ймовірність життя.

Все говорить про те, що без розробки технології надсвітлового переміщення цивілізація потенційно приречена якщо не на загибель, то на межу свого розвитку.

З огляду на останні роботи в теоретичній фізиці, з великою часткою ймовірності можна припускати існування в нашому Всесвіті гіперпростору, кротячих нор і інших явищ, які теорія відносності не забороняє.

Подібних теоретичних методів подорожі швидше за швидкість світла вже досить багато, і буде прикро, якщо жоден з цих принципів на практиці реалізувати не вдасться.

Використано науково-популярні публікації з закордонних відкритих інтернет-ресурсів.