На uCrazy 18 лет 1 месяц
Что такое гиперпространство? Простой пример
Дорогой Лучик! Мы – Лёша и Ваня Путилины. У нас есть к тебе два вопроса: 1. Что такое гиперпространство, о котором говорится в «Звездных войнах»? 2. Возможно ли оттолкнуться от Земли за счёт её магнитного поля?
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...
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?
Эту фигуру математики называют "гиперкуб". На самом деле увидеть ее целиком невозможно это только одна из возможных проекций
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!
Простой опыт: как сократить расстояние между точками А и В на плоскости, то есть в двухмерном пространстве? Нужно "добавить" ещё одно измерение. Об этом мы подробно писали в октябрьском номере "Лучика" за 2020 год
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!».
Игрушка "прозрачный лабиринт"
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.
Прямая линия на карте. Расстояние между Москвой и Сан-Франциско – 12 000 км
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»!
Та же линия на глобусе даёт расстояние уже 9 500 км!
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!
"Сквозное расстояние" – 8 500 км!
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...
Комментариев пока нет
