Оказывается, Жан‑Люк Пикар был ещё более искусным пилотом звездолёта, чем представляли себе сценаристы. Физик подробно разобрал трюк с варп‑скоростью из первого сезона сериала «Звёздный путь: Следующее поколение» и обнаружил деталь, которую авторы сериала упустили.
Николас де Агиар Алвес, физик из Федерального университета ABC в Бразилии, впервые посмотрел «Следующее поколение», когда учился в магистратуре. Эпизод первого сезона «Битва» напомнил ему материал из курса теории относительности.
В «Битве» лидер ференги напоминает Пикару о сражении, в котором тот участвовал несколько лет назад, командуя звездолётом Stargazer. Корабль Пикара с отключёнными щитами оказался под огнём таинственного противника. Пикар приказал Stargazer лететь в сторону вражеского корабля на варп‑скорости, то есть быстрее света, а затем резко остановиться и открыть огонь. Пикар рассчитывал, что из‑за сверхсветового движения противник увидит два изображения Stargazer: в точке начала варп‑манёвра и там, где корабль остановился.
Хотя варп‑скорость (пока) остаётся чистой научной фантастикой, физикам действительно приходится рассматривать ситуации, когда объект движется быстрее локальной скорости света в материальной среде. Такое движение может создавать несколько видимых изображений объекта. Идея манёвра Пикара основана на том, что сверхсветовой звездолёт обгоняет собственный свет. Если бы корабль постоянно двигался быстрее света с неизменной скоростью, неподвижный наблюдатель мог бы видеть два его изображения, соответствующие двум разным запаздывающим моментам времени, свет от которых одновременно достиг наблюдателя.
Однако в сериале корабль Пикара движется не с постоянной скоростью. Сначала он летит медленнее света, затем разгоняется до сверхсветовой скорости и снова тормозит до досветовой. Построив пространственно‑временные диаграммы, де Агиар Алвес обнаружил, что в определённые моменты противник мог бы видеть не два, а до трёх изображений Stargazer. Работа опубликована в виде препринта на arXiv и должна выйти в American Journal of Physics.
Работа также показывает, что тремя копиями дело не ограничивается. При достаточно сложной траектории изображений может быть ещё больше: в одном из рассмотренных автором многоступенчатых манёвров их число достигает пяти.
Слева: Тонкие серые линии показывают, что было бы видно с корабля противника в разные моменты времени. В некоторые моменты будет видно до трёх изображений Stargazer. Справа: Добавление ещё одного варп‑манёвра может увеличить количество изображений Stargazer до пяти
Физики не считают сверхсветовые космические полёты реально осуществимыми. Однако в таких веществах, как вода, свет распространяется медленнее, чем в вакууме, поэтому ту же математику можно применять к частицам, которые движутся в среде быстрее света в этой среде.
Источник: habr.com