Что такое гиперпространство? Простой пример

Лёша и Ваня, привет вам и спасибо за интересные вопросы! Вы совершенно правильно обратили внимание на то, что в фильмах, мультиках и комиксах про «Звёздные войны» космические корабли для путешествий используют так называемое «гиперпространство». Для прыжков через гиперпространство применяется гипердвигатель (а его, между прочим, далеко не на каждый космический корабль можно установить!), а для безопасных путешествий от одной звезды к другой используются специальные «гипертрассы», или «гиперпространственные маршруты».

Гиперпрыжок – даже через известную всем в галактике пилотам гипертрассу – требует очень тщательных предварительных расчётов. Например, капитан «Тысячелетного Сокола» Хан Соло говорит Люку Скайуокеру так:

«Лететь через гиперпространство – это тебе не на ферме урожай собирать, малыш! Без точных вычислений мы можем пролететь сквозь звезду или оказаться слишком близко от сверхновой, и на этом наша поездка закончится навсегда, ясно тебе?»




Откуда слово «гипер»?

Вообще говоря, писатели-фантасты и создатели фильмов во все времена очень любили учебники по математике. Уж больно много там крутых и загадочных слов («бифуркационная поверхность эллиптической омбилики» – ух!) – самое то, что нужно для того, чтобы сбить с толку и увлечь любознательного читателя. По-древнегречески приставка «гипер-» («ὑπέρ») означает «над, сверху, выше» – а в большом и взрослом учебнике математики мы можем встретить десятки самых разных терминов с этой приставкой. И «гиперповерхность», и «гиперплоскость», и «гиперсфера», и «гиперкуб» (см. рисунок) – и, конечно же, «гиперпространство». В общем, «украдено» слово из математики. Но что же оно означает?




Если без формул, то «гиперпространство» означает некое многомерное «над-пространство», «супер-пространство», в котором наше с вами привычное пространство (влево-вправо, вверх-вниз, вперёд-назад) является только маленькой его частью.

Сперва это не умещается в голове: ведь наша Вселенная, наше пространство – оно же бесконечное? Как же бесконечность может быть «частью» чего-то другого? В реальном мире представить такое действительно трудно. На такие фокусы способна только математика – или же научная фантастика!

Складки и тоннели

В чём главный секрет гиперпространства? В том, что внутри него наше пространство – то, которое нам кажется идеально «ровным» и «прямолинейным» – может оказаться сильно искривлённым, свёрнутым в причудливые «складки». То, что нам кажется прямой линией с огромным расстоянием между точками А и В, в гиперпространстве может вдруг оказаться «свёрнутым» так, что расстояние и время путешествия оказываются короче в миллионы раз!




Вы знакомы с игрушкой «прозрачный лабиринт»? В ней нужно прогнать маленький шарик из одного угла стеклянного кубика в другой – сквозь систему запутанных «тоннелей» и «этажей». С первого раза сделать это ого-го как трудно, можно потратить не один десяток часов! А теперь представьте себе, что гиперпространство – это наш мир, игрушка-куб – «обычное пространство», шарик – «корабль», и где-то там, «внутри обычного пространства» шарика, извилистый путь через лабиринт представляется длинной прямой линией – скажем, это маршрут полёта корабля от одной звезды к другой... Тогда в нашем «гиперпространстве» мы можем «сжульничать»: снять с кубика прозрачную стенку (то есть «прыгнуть в гиперпространство»), переложить шарик («корабль») в другой угол – и вуаля! «В любую точку вселенной – за 5 секунд!».




Обходя напрямую «складки», «повороты», «тоннели» и другие структуры нашего пространства внутри гиперпространства, опытный пилот может за несколько дней или недель пролететь расстояние, на преодоление которого в реальном пространстве ушли бы миллиарды лет...

Так не бывает?

Или всё-таки бывает? Иногда бывает...

Когда мы сидим в классе за партой или играем во дворе, наша Земля представляется нам плоской, «прямой», не так ли? Но на самом деле она – шар, её поверхность искривлена! Если мы возьмём маленькое расстояние – скажем, от одного края стола до другого или даже от дома до школы, это искривление останется для нас незаметным, «пренебрежимо малым», как говорят математики. Но если взять расстояние побольше? Вот тут-то и начинаются сюрпризы.

Допустим, мы решили измерить расстояние «по прямой» от Москвы до Сан-Франциско. Нет ничего проще – берём карту, проводим по линейке прямую, переводим миллиметры в километры с помощью указанного на карте масштаба и получаем расстояние – 12 тысяч километров. На карте видно, что наш маршрут лежит через Литву, Данию, Великобританию, Ирландию, остров Ньюфаундленд, озёра Гурон и Мичиган, штаты Айову, Небраску, Колорадо, Юту и Неваду.




Но давайте проверим наши измерения на глобусе. Туго натянем нитку между Москвой и Сан-Франциско... Мамочки! У нас получается совершенно другой маршрут! Он будет пролегать через Карелию, Норвегию, к западу от Шпицбергена, северную Гренландию, остров Элсмир, остров Виктория, Большое Невольничье Озеро, штаты Альберту, Вашингтон и Орегон. А расстояние при этом получится 9500 километров! На 2 с половиной тысячи километров меньше, то есть «быстрее»!




Однако это ещё не самый быстрый и прямой путь! Самый быстрый и прямой мы получим, если «проткнём» наш земной шар гигантской воображаемой спицей, проделав под его поверхностью тоннель от Москвы до Сан-Франциско. Максимальная глубина залегания этого тоннеля составит 1700 километров, а длина будет всего лишь... 8500 километров! Ещё на одну тысячу километров меньше!




Как видите, даже в нашем реальном мире «длина по прямой линии» может сильно изменяться в зависимости от того, что именно мы называем прямой– и «прямая» на карте может оказаться очень даже «кривой» в реальности. 3 с половиной тысячи километров – согласитесь, солидная разница в расстоянии. А что уж говорить о фантастическом гиперпространстве...

Можно ли оттолкнуться от магнитного поля Земли?

Теперь ответ на второй вопрос. Каждый магнит, как известно, обладает «силой» – то есть напряжённостью магнитного поля. Напряжённость магнитного поля Земли у поверхности составляет приблизительно 0,5 гаусс. Много это или мало? Очень мало – скажем, обыкновенный магнитик от холодильника обладает напряжённостью в 50 гаусс, то есть он в 100 раз сильнее! Так что магнитное поле у нашей планеты слабенькое – оно способно «толкнуть» разве что сверхлёгкую металлическую стрелку компаса, да и то, если ничто и никто не мешает...