Варп-драйв с гравитационными волнами в нелинейном режиме

гравитационные волны строго поперечны (по крайней мере, в линейном режиме), а их амплитуды крошечны даже для событий космического масштаба, таких как сверхновые или двойные черные дыры (по крайней мере, далеко, может быть, мы должны спросить некоторых физиков, находящихся немного ближе к центру). галактика), но давайте на секунду отложим все эти факты и рассмотрим гравитационный источник, достаточно большой, чтобы генерировать гравитационные волны с амплитудами порядка галактики. Например, рассмотрим плоскую волну, как на моем посредственном рисунке:

час α β е я ( к у у − ю т )

куда

час α β ≈ 1

поэтому возмущение находится в нелинейном режиме

гравитационная волна сокращает расстояния между звездами

я рисую два далеких объекта в трех разных временных срезах (поэтому они повторяются 3 раза), самый верхний - это объекты без гравитационной волны, тот, что посередине, представляет объекты в гребне гравитационной волны, а последний один внизу представляет объекты в долине волны.

Итак, я хочу сказать, что людям нужно будет пройти произвольно небольшое расстояние, когда волна находится в долине (при условии круговой поляризации), даже если «нормальное» расстояние (т.е.: час мю ν знак равно 0 ) находится в нескольких световых годах от нас

Помимо того, что установка такого гигантского гравитационного источника несколько непрактична, этот тип варп-двигателя действителен с физической точки зрения? Существуют ли физические пределы амплитуд гравитационных волн в таком нелинейном режиме?

@lursher Я предполагаю, что гравитационное поле, достаточно сильное, чтобы сократить расстояние на значительную часть его начального значения, было бы поразительно нелинейным: намного сильнее, чем можно описать уравнениями слабого поля Эйнштейна. Я очень заржавел в ОТО: я предполагаю, что существуют нелинейные волновые решения или приближения или известное волновое поведение из численного моделирования - и что вы используете это нелинейное поведение, верно?
И как бы космонавт чувствовал себя в такой сильной волне? Могла ли метрика быть такой, чтобы локально плоские области были достаточно большими, чтобы включать в себя все точки его-ее тела, так что спагеттирующие напряжения не возникали?
@WetSavannaAnimalakaRodVance: FWIW: у вас есть пространство-время с плоской волной, которое является точным решением вакуумного уравнения Эйнштейна: arxiv.org/abs/1203.6173
И если вы читаете связанную статью в архиве, авторы сообщают о замкнутой нулевой кривой в определенном классе пространства-времени плоских волн. Так что я склонен сказать, что ответ на вопрос Люршера — «вероятно, да», но тогда вам придется задавать вопросы о генерации достаточно больших гравитационных волн правильной формы с использованием материи, удовлетворяющей обычным предположениям в стиле космической цензуры.

Ответы (2)

Я не думаю, что вы могли бы использовать его в качестве варп-двигателя, если бы вы не могли коллимировать гравитационные волны. Если вы рассматриваете космический корабль, движущийся с постоянной скоростью через гравитационную волну, корабль будет ускоряться, а затем снова замедляться по мере прохождения волны, но его средняя скорость останется неизменной. Единственный способ получить чистый эффект от волны — это перейти из области высокой амплитуды в область низкой амплитуды в течение половины периода волны. Я не могу придумать ни одной (правдоподобной) геометрии, которая позволила бы это сделать. Возможно, вы могли бы сделать это очень близко к двойной черной дыре, где генерация гравитационных волн не выглядит как точечный источник.

гравитационная волна не производит никакого «ускорения» в пробных частицах в традиционном смысле изменения чистого импульса, это просто колебание в метрике, поэтому расстояние между удаленными объектами увеличивается и уменьшается за один период на величину пропорциональна амплитуде волны. Таким образом, все объекты в каждой точке гравитационных колебаний всегда находятся в свободном падении.
насчет физической правдоподобности, согласен, с источниками плоских волн обычно трудно обойтись, и то, что речь идет о ее гравитационном излучении, не делает ее более реалистичной.
Гравитационная волна??

Вот статья под названием « Создание сокращений пространства-времени с помощью гравитационных волн» .

Кажется, это близко к тому, о чем вы говорите, но с меньшими эффектами и «меньшими» амплитудами гравитационных волн.

Что вы делаете, так это управляете своим кораблем так, чтобы он пролетал только через сокращающуюся часть гравитационных волн - так что ваше путешествие происходит только в уплотненной части некоторых волн, которые движутся в поперечном направлении к выбранному вами направлению движения.

Так что это своего рода большое техническое натяжение, но я думаю, что на самом деле оно менее смелое, чем ваша схема, — оно также показывает, что линейные волны будут создавать тот эффект, который вы ищете.

Что касается физических ограничений на размер амплитуд волн, о которых вы говорите, помните, что гравитационные волны наблюдения GW150914 имели амплитуды, близкие к 1 (хорошо скажем, десятой) в районе 200 км в поперечнике или около того, и мощность их излучения составляла пиковая скорость 200 солнечных масс в секунду. Таким образом, излучателю размером с галактику с амплитудой около 1 потребуется что-то вроде 2 задних отверстий, каждое из которых имеет массу 10 миллионов сливающихся спиральных галактик, чтобы достичь такой мощности. (Я сделал расчет 10 миллионов масс довольно поспешно, не стесняйтесь проверить его. Просто сделайте черную дыру размером с Млечный Путь и посмотрите, сколько солнечных масс для этого потребуется).

да, требуемые амплитуды огромны. Предварительная оценка предполагает, что по крайней мере миллион солнечных масс должен быть превращен в синхронизированные по фазе гравитационные источники, вращающиеся со скоростью 3 км/сек, чтобы получить луч требуемой амплитуды.
Варп-драйв с гравитационными волнами в нелинейном режиме
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v