Что мы узнаем, наблюдая за пролетом сверхсветового звездолета?

Хм.

Попробуем понять, что же мы видим на самом деле .

1. «Телескопы дальнего космоса замечают появление объекта вблизи орбиты Юпитера»:

   Это либо один большой объект, либо, по крайней мере, очень светящийся объект. Вероятность того, что любой космический корабль разумного размера будет обнаружен вблизи орбиты Юпитера, составляет от нуля до бесконечно малой величины.

   В любом случае, где бы объект ни был обнаружен впервые, ни у кого не будет причин подозревать, что объект только что материализовался в обычном пространстве. Для всех будет более естественно предположить, что она всегда была в обычном пространстве. Это не значит, что у нас есть полный каталог вещей, перемещающихся во внешней Солнечной системе и за ее пределами.

2. «Корабль замедляется с такой скоростью и по такой траектории, что он пройдет близко к миру, оставаясь за пределами лунной орбиты»:

   Итак, мы замечаем, что внеземной объект маневрирует, и теперь мы точно знаем, что внеземная разумная жизнь существует; или, по крайней мере, что он существовал тысячи лет назад, когда корабль был запущен в какой-то далекой-далекой звездной системе.

   В зависимости от того, как именно маневрирует корабль, мы можем немного узнать об их технологиях. Используют ли они какой-то реактивный двигатель? Мы увидим спектр выхлопа, сможем измерить его химический состав и температуру. Используют ли они какой-то безреактивный драйв? Это было бы шоком и дало бы очень сильный толчок к проведению исследований в области фундаментальной физики.

   Второй не менее важный эффект заключается в том, что теперь мы точно будем знать, что наши защитные системы жалки. Ожидайте огромных инвестиций в оборону со стороны всех великих держав.

3. «Когда все телескопы в мире направлены на него, корабль снова ускоряется до сверхсветовой скорости, фактически исчезая»:

   На самом деле мы видим, что корабль ускоряется, а затем исчезает. Никто никогда не заподозрит, что он ушел в сверхсветовой полет. Соответствующие военные ведомства сделают вывод, что скрытность в космосе все-таки возможна. Это понизит впечатление о наших системах защиты от жалкого до очень плохой шутки. Ожидайте еще больших инвестиций в фундаментальные исследования в области физики и передовые оружейные платформы.

Дело в том, что в настоящее время мы абсолютно уверены, что путешествия быстрее скорости света невозможны и даже бессмысленны. Мы были бы готовы признать, что корабль пилотирует продвинутый искусственный интеллект, что у инопланетян есть какая-то стазисная технология или что они могут строить функциональные корабли генерации; все эти возможности согласуются с тем, что мы думаем, что знаем наверняка. Путешествие со скоростью, превышающей скорость света, настолько далеко от нашего понимания физики, что ни один серьезный ученый не предложит это, а тех, кто предложит это, назовут чудаками и сошлют в отдаленные уголки дискуссионных интернет-форумов.

Очевидно интересные вещи:

• FTL возможен без необходимости в кусках экзотической материи, которые весят больше, чем видимая Вселенная.
• Межзвездные путешествия кажутся возможными и практичными.
• Существуют разумные существа, способные построить такое устройство.

Возможно интересное:

• Вероятно, он состоит не из антивещества, иначе мы бы увидели много гамма-лучей, испускаемых из него из-за попадания в него межпланетной пыли и газа. Кроме того, у него есть волшебный дефлекторный щит. Я не уверен, сможем ли мы сказать, существует ли последний или нет, если только мы не заметим, как он во что-то врежется, чего мы почти наверняка не увидим.
• Если мы хорошенько посмотрим на объект, то, возможно, сможем разобраться с самыми минимальными очевидными требованиями для сверхсветового путешествия. Кажется, у него огромный защитный бампер? Массивные радиаторы? Есть ли у него какой-либо дизайн, чтобы минимизировать его поперечное сечение? Похоже, что он сделан из чего-то, что ведет себя как обычная материя? Возможно, мы даже сможем сказать, из чего он сделан, глядя на спектр отраженного от него света.
• Он почти наверняка не может использовать реактивные двигатели для торможения и выхода из нашей системы. Если это произойдет, будет действительно захватывающее количество гамма-лучей, и мы узнаем, что хотя сверхсветовая скорость кажется возможной, безреактивные двигатели — нет. Если есть выхлоп, мы сможем понять, какие ракеты он использует.
• Если он использует безреактивные двигатели, мы могли бы увидеть своего рода деформацию или перетаскивание кадра, искажающее вид звезд за объектом, если он использует какой-то варп-двигатель. Если да, то мы знаем, что варп-двигатели возможны и могут быть, а могут и не быть тем же механизмом для сверхсветовых путешествий. Если это не так, это говорит о том, что наше понимание физики еще более несовершенно, чем мы думали изначально, потому что существует недеформирующийся, но все же безреактивный механизм для путешествия в пространстве.
• Если мы можем видеть, как объект плавно ускоряется до скорости света, это, вероятно, говорит нам о том, что наше понимание теории относительности глубоко неадекватно. То, что мы видим , может стать основой для новых теорий.

Но помимо этого, я думаю, что все остается довольно мутным.

Хотя сверхсветовая скорость подразумевает , что путешествие во времени возможно , оно не гарантирует его (см. также различные гипотезы о защите хронологии). Я совсем не уверен, что анализ объекта и его траектории может сказать вам, путешествовал ли он назад во времени или нет. Если бы он путешествовал во времени, люди, которые его создали, могли бы быть нами в будущем, поэтому вопрос о том, есть ли разумная жизнь где-то еще во Вселенной, прямо сейчас остается без ответа.

Что ученые этого мира могут узнать из этого события?

Огромное количество. Я уверен, что впереди еще десятилетия исследований. Что касается конкретики , я не могу сказать, потому что а) я не всесторонний ученый и б) вы не указали природу объекта и его движущую силу ;-)

В частности, что абсолютное доказательство того, что сверхсветовая скорость возможна, влияет на современное научное понимание?

Это не перевернуло бы его полностью . Конечно, это нарушило бы некоторые аспекты теоретической физики, но остальная реальность будет продолжать работать почти так же, как и всегда. Если мы увидим, что объект нарушает теорию относительности, это будет интересно, но в большинстве случаев мы уже знаем, что общая и специальная теории относительности верны (см. также: как были спроектированы спутники GPS).

Будут ли какие-либо немедленные достижения или вытекающие из них технологии, которые могли бы быстро стать видимыми для неспециалиста, не физика?

Кто знает? Он может сразу произвести кучу удивительных вещей, или могут пройти десятилетия , прежде чем появятся настоящие конечные продукты. Какой длины кусок веревки?

Первое, что узнают ученые, это то, что вблизи Юпитера находится объект с сильным голубым смещением. Это будет очень ярко по той же причине, что и звуковой удар громкий. Однако этот «световой бум» не заметят большинство людей на Земле.

Голубое смещение будет далеко за пределами видимого диапазона, намного дальше рентгеновских лучей и в гамма-лучи. Обсерватории гамма-излучения широкого спектра — спутники, которым поручено обнаруживать всплески гамма-излучения, связанные с гиперновыми, и двойные всплески гамма-излучения, связанные с испытаниями ядерного оружия, — будут первыми, кто обнаружит свет с голубым смещением от нашего сверхсветового корабль при торможении через транслюминальный барьер.

Через несколько минут обсерватории направленного гамма-излучения будут перенаправлены для наблюдения чрезвычайно странного сигнала... Чрезвычайно странного, потому что это единственный источник гамма-излучения, который не является просто огромным короткоживущим всплеском фотонов высокой энергии на какой-то произвольной длине волны, но это продолжительный источник, который очень, очень, очень быстро меняет свою длину волны.

Если им повезет, они заметят полосу гамма-излучения очень высокой энергии, уходящую от точки, где сверхсветовой корабль пересек транслюминальный барьер, но этот сигнал, скорее всего, будет полностью потерян в огромном количестве гамма-излучения — тогда X -лучевые фотоны, которые отражает сверхсветовой корабль.

По мере того, как корабль замедляется, мы сможем лучше его разрешить — как потому, что он ближе, так и потому, что наши способности фокусировать фотоны улучшаются по мере снижения частоты. Однако он не будет в видимом диапазоне длин волн, пока не достигнет длины волны не менее 0,25c.

Наши ученые узнают, что происходит что-то очень странное. Некоторые предложат FTL. Большинство скажет, что FTL невозможен. Если мы не заметим (и не поймем) поток гамма-излучения, который движется от точки, где корабль пересек транслюминальный барьер, не будет доказательств того, что корабль когда-либо двигался со скоростью, превышающей скорость света, поскольку просто двигаясь со скоростью, близкой к скорости света, , то замедление по мере приближения к Юпитеру будет иметь тот же эффект.

Даже если инструменты действительно зафиксируют предательское сверхсветовое эхо, это не является окончательным доказательством, поскольку тот же самый сигнал может быть получен от высокоэнергетического импульса связи, отраженного межпланетной пылью, возможно, давая знать их родному миру, что они прибыли.

Когда корабль начнет покидать нашу систему, он будет сильно смещен в красную сторону и быстро станет незаметным в видимом спектре, поскольку фотоны удлиняются до радиочастот. Если бы сзади были часы, мы бы заметили, что часы замедляются. Несмотря на то, что красное смещение будет происходить с той же скоростью, которую мы ожидаем от корабля, движущегося со скоростью , близкой к скорости света, яркость будет падать быстрее, чем мы ожидали. Это будет еще одна горячо обсуждаемая, но все еще неубедительная деталь в академических кругах.

В целом, несколько человек будут убеждены в том, что сверхсветовая перевозка возможна — меньшинство физиков глубоко обдумает последствия, но, если они не смогут воспроизвести это, единственными статьями в журналах будут теоретические дискуссии, в которых делается вывод о необходимости дополнительных исследований.

Однако наблюдение за тем, как объект ускоряется с (предположительно) 0,999 г до относительной остановки в течение часа, а затем снова набирает скорость в течение следующего часа, вызовет МНОГО шума. Физика будет перевернута. Я даже не могу представить себе технологию, которая потребовалась бы для того, чтобы запихнуть столько энергии в космический корабль за такой короткий промежуток времени, не превращая его в поток высокоионизированной пыли, явно не похожей на космический корабль. Кошки и собаки, живущие вместе, масштабы массовой истерии.

FTL может быть достигнуто!

Это не несбыточная мечта, и предоставление ресурсов для исследования путешествий со скоростью, превышающей скорость света, теперь является главным приоритетом человечества.

• Все обсерватории, указывающие на него, означают, что был зафиксирован полный спектр излучения. Гравитационные датчики, микроволны и даже сдвиг лунного реголита могут содержать подсказки.
• Парадокс Ферми получил ответ, мы не одиноки.
• Военным всего мира нужны лазеры и оружие, способное сбить такой космический корабль.
• Хаос! Религии по всему миру утверждают, что это действие его/ее/их богов. Горят церкви.

Средний Джо увидит тонну атрибутики Звездного Флота, а дети будут драться из-за Кирка против Пикарда.

Самое очевидное, что будет обнаружено при переходе сверхсветового космического корабля от орбиты Юпитера к Земле, будет заключаться в том, что космический корабль преодолел это расстояние со средней скоростью около половины скорости света. Это указывает на ускорение порядка примерно 9000 g. Точно так же он будет ускоряться от Земли с тем же ускорением.

Это достаточно примечательно само по себе. Мощность, необходимая для ускорения космического корабля, невероятно велика.

Тем не менее, наиболее важным аспектом сверхсветового путешествия транспортного средства является тот факт, что что-то, сделанное из брадионной материи, может пройти через барьер скорости света. Переход, как было замечено, от скорости выше скорости света к скорости ниже ее, а затем переход от скорости ниже скорости света к скорости выше нее.

Это будет означать, что две из теорий, которые допускают определенные виды сверхсветовых путешествий, могут быть возможны. Это будут первоначальные теории, которые ученые будут исследовать в попытке объяснить явление. Расширенная специальная теория относительности, которая предполагает существование тахионов, и метрика Алькубьерре, которая может допускать своего рода варп-двигатель. Наблюдения, сделанные за сверхсветовым судном, могут помочь либо различить эти две теории, либо, возможно, обесценить их обе, либо дать указания на новую физическую основу для технологии, работающей со скоростью, превышающей скорость света.

У физиков-теоретиков будет пресловутый полевой день, когда они придумают целую кучу новых теорий для объяснения сверхсветовой физики. Они попытаются согласовать любые наблюдения и измерения, сделанные космическим кораблем сверхсветовой скорости во время его пролета над планетой Земля, с наукой, какой мы ее знаем, и расширить ее за пределы того, что мы знаем в настоящее время. Сообщение кверента не дает достаточно полной картины сверхсветового космического корабля, чтобы определить, что можно обнаружить, наблюдая за ним. Это определит, какое влияние он окажет на науку настолько сильно, что почти невозможно предсказать, каковы будут изменения в науке.

Многие существующие научные теории должны быть пересмотрены. Любое сверхсветовое путешествие будет в корне противоречить известной физике; многие из его теорий (или даже законов) нужно будет пересмотреть и переосмыслить. Одно это открытие вызвало бы огромный всплеск активности в академическом мире.

Схема движения корабля открыла бы линии расследования. Чтобы этот корабль мог взаимодействовать с окружающей средой, он должен был бы, по крайней мере иногда, двигаться с субсветовой скоростью. В какой-то момент казалось, что корабль движется очень быстро, но все же с субсветовой скоростью, но затем корабль исчезал и появлялся невероятно далеко.

Скрытые переменные. Учитывая эту модель поведения, ученые хотели бы искать любые доказательства скрытых переменных. Например, было бы интересно узнать, является ли периодичность исчезновений периодической, и если да, то периодической ли она относительно времени или пройденного расстояния. Несоответствия периодичности приведут к дополнительным теоретическим скрытым переменным; например, возможно, они чаще возникают рядом с другими объектами или полями излучения, что позволяет предположить, что сверхсветовой двигатель частично зависит от своего ближайшего окружения для работы.

Побочные эффекты окружающей среды могут указывать на то, как это работает. Например, возможно, корабль не взаимодействует гравитационно с ближайшими телами, или свет, отраженный от его поверхности, имеет необычные характеристики, или он испускает радиоимпульсы каждый раз, когда исчезает.

Он «прыгает»? Значительный интерес представляет наличие каких-либо эффектов окружающей среды в пространстве между тем, где он исчезает и появляется снова. Полное отсутствие каких-либо эффектов окружающей среды в этих областях предполагает, что сверхсветовой привод зависит от некоторых из «прыжков». или эффект «пропуска», в отличие от непрерывного движения, которое слишком быстро, чтобы его можно было наблюдать, кроме как по его следу.

Форма сосуда может дать несколько подсказок:

• Населен ли сосуд биологической жизнью?

• Как они могли выжить при таком экстремальном ускорении или при наличии экзотических физических эффектов?

• Есть ли признаки экранирования, или двигатели размещены в какой-то подвесной конструкции?

• Судно перевозит топливо или собирает его?

• Он приводится в движение какими-то подруливающими устройствами или управляется парусом?

Исторические или мифологические последствия. Возможно ли, что судно уже было у Земли? Имеет ли он форму какого-либо известного мифологического создания или археологического символа?

Говорят, что у вас может быть относительность, причинность или сверхсветовая сила. Выберите любые два.

У нас есть множество вещей, которые требуют, чтобы теория относительности была истинной (одним из примеров является система GPS), поэтому причинно-следственная связь не может быть истинной. Отсюда следует, что путешествия во времени также возможны.

Проблема с новой научной теорией, предполагающей сверхсветовую скорость, заключается в том, что она также должна объяснять все наше нынешнее понимание физики. Это известно как принцип соответствия и также применимо к проблеме термодинамики космических кораблей-невидимок.

Относительно первого обнаружения и наблюдений в телескоп:

Как заметил кто-то до меня, обнаружение корабля разумного размера на расстоянии Юпитера практически невозможно без каких-либо серьезных непосредственных подсказок. У нас действительно нет такого хорошего знания о вещах, летающих там. К счастью, есть правдоподобные подсказки!

В космосе есть автоматические механизмы сигнализации и оборудование для обнаружения нескольких типов краткосрочных интересных событий. Одними из лучших для этой цели являются спутники обнаружения гамма-вспышек. Сначала они были разработаны и развернуты для обеспечения соблюдения запрета на ядерные испытания в атмосфере. Они сделали обнаружения, которые оказались астрономического происхождения, и мы нашли гамма-всплески. Ваш корабль, превысивший сверхсветовую скорость, может издать такой сигнал.

Другая более современная - и в этом смысле круче - перспектива - детекторы гравитационных волн! Точно так же мы могли видеть там сигнал, который был либо странной формы, либо силы, вызывающей любопытство. С текущими детекторами мы уже можем справиться с плохой пеленгацией, но с несколькими детекторами по всему миру и улучшением чувствительности уже предполагается, что вскоре мы сможем точно указать, откуда пришла гравитационная волна.

Кроме того, если есть какой-то мимолетный шанс приспособить сверхсветовую сверхсветовую к нашему нынешнему пониманию физики, это связано с чрезмерным злоупотреблением общей теорией относительности, и гравитационные сигнатуры были бы более чем ожидаемыми от таких подвигов.

Сделаем шаг назад, ведь гораздо проще представить людей менее умными и знающими:

Вам едва удалось прикрепить свой каменный топор к этому куску дерева, и тут вы видите, как мимо пролетает птица. Что бы вы узнали из этого события? Почти ничего полезного - что полет возможен для птиц, и этим все сказано.

То же самое произошло бы и здесь. Предполагая, что корабль постепенно непрерывно ускоряется от 0 до c (и выше), тогда да, это может быть самое простое объяснение, что сверхсветовая скорость действительно возможна, выигрывая у конкурентов, «у них есть супер-пупер широкополосная маскировка, которую они включили, как раз когда они достигли почти c ". Но в лучшем случае для науки ничего не изменится, если не считать огромного беспорядка в физике.

Например, результаты БАК могут быть полезны непрофессионалам через несколько десятилетий. Или, возможно, никогда. Мы увидим. Космология и физика элементарных частиц больше связаны с расширением границ знаний, чем с чем-то полезным — это экспериментальная математика. И это результаты, которые нам удалось получить самим (чтобы мы знали, что искать, где граница и так далее), а не разовое событие.

Что может измениться, так это то, что теперь мы знаем, что у других есть сверхсветовая скорость, и мы знаем, как добраться до нашей Солнечной системы. Возможно, это приведет к большим деньгам для науки и обороны. Но это будет политическое развитие, а не научное.

Предполагая, что выход из сверхсветовой скорости является довольно энергичным событием, то, что вы сначала обнаружите, это, вероятно, массивный (?) гамма-всплеск, так что это контекст, в котором будут происходить наблюдения. Мы не ожидаем, что гамма-всплески будут двигаться, поэтому к тому моменту, когда источник гамма-всплесков будет обнаружен на небе и оптические телескопы переориентируются на указанные координаты, они ничего не найдут.

Телескопы оптического обзора неба могут обнаружить объект в более позднее время (в зависимости от того, насколько он велик или ярок), но если он все еще движется намного быстрее, чем орбитальная скорость более или менее чего-либо в нашей Солнечной системе (например, >1000 км/с ), маловероятно, что сначала он будет помечен как один движущийся объект, на самом деле он может быть отброшен как плохой пиксель.

Кому-то потребуются годы, если не десятилетия, чтобы собрать воедино головоломку, странный гамма-всплеск без какого-либо оптического аналога и систематические «плохие пиксели» на последующих обзорных фотографиях, и есть вероятность, что они нигде не опубликуют это, потому что это звучит так безумно.

PS: Конечно, вышеприведенный сценарий не то, что определенно произойдет, как и большинство авторов научной фантастики, я сжульничал. Я начал со своего собственного (не слишком лестного) взгляда на человеческое общество и пошел от него в обратном направлении.

pps: Также возможно, что такое событие также генерирует гравитационные волны, которые в сочетании с GRB укажут на сценарий слияния черных дыр, за исключением того, что очень быстро станет очевидным, что волны не соответствуют схеме, которую мы знаем о слияниях. . Возможно, именно эта аномалия заставляет кого-то проверить фотографии обзора неба.

Одно очень важное открытие будет заключаться в следующем: мы не только одни во вселенной, но и инопланетная цивилизация определенно знает, что мы существуем.

Путешествие «вне лунной орбиты» почти наверняка помещает корабль в сферу влияния планеты. Учитывая огромное пройденное расстояние, невероятные скорости, то, что он тормозит и ускоряется на планете, и крошечную сферу влияния планеты, люди планеты смогут быть абсолютно уверены, что корабль был послан для наблюдения планета.

Это вызовет огромный рост активности, подобной SETI, а также огромный рост расходов на планетарную оборону, а также расходов на поиск экзопланет и общие астрономические наблюдения.