Масса эффектов

Насколько реальна физика вселенной Mass Effect?

Любителям видеоигр и научной фантастики хорошо знакома вселенная Mass Effect и ее история. Ставшая к этому времени классической сага о столкновении рас, населяющих Млечный путь, с могущественными Жнецами полна, как и положено научной фантастике, физических эффектов и принципов, позволяющих героям саги путешествовать между звездами и поддерживать связь с теми, кто находится на другом конце галактики. Давайте разберемся, насколько хорошо эти технологии выдерживают критику с точки зрения реальной физики.

Любая фантазия опирается на опыт человека — и когда источником опыта стали научные исследования, появилась научная фантастика. Этот жанр существует уже довольно давно и оброс большим количеством разновидностей, которые различаются, в том числе, и степенью научной достоверности.

В играх, книгах и комиксах Mass Effect поднимаются проблемы искусственного интеллекта, ксенофобии и геноцида, милитаризма и многие другие. Значимость серии для индустрии видеоигр можно сравнить со значимостью «Звездных войн» для кинематографа. Схожесть с последними, кстати, бросается в глаза: и там, и там есть межзвездные перелеты, энергетическое оружие, надгосударственные структуры галактического масштаба и многое другое. 

Однако если «Звездные войны» были и остаются космооперой, то Mass Effect намного ближе к твердой научной фантастике: создатели игры попытались привнести в вымышленный мир научную осмысленность. Фабрис Кондоминас (Fabrice Condominas), продюсер нескольких игр серии, признался в интервью порталу Gamereactor, что при создании игры авторы консультировались у «космических агентств, инженеров и ксенобиологов». Поэтому во вселенной Mass Effect много физики. Причем не только на уровне слов — звездных систем, названных в честь ученых, или сцен зубрежки законов Ньютона солдатами. Она также лежит и в основании технологий: межзвездных перелетов, систем телекоммуникации, оружия. 



Эффект массы и нулевой элемент

Как это работает. Эффект массы — это ключевое понятие для вселенной Mass Effect. Согласно Кодексу (локальной игровой энциклопедии), эффект массы — это явление изменения массы объектов под действием полей темной энергии, которые возникают в результате наведения электрического заряда на так называемый «нулевой элемент».

Нулевой элемент (Element Zero, 0Ez) — это вымышленный материал, который невозможно получить в лабораторных условиях. Если верить Кодексу, он появляется лишь тогда, когда твердая материя подвергается достаточно мощному энергетическому воздействию, например, взрыву сверхновой. Это обуславливает его редкость во Вселенной и трудность добычи. Таким образом, нулевой элемент — это, по сути, унобтаний. Название материала и его обозначение 0Ez отсылает к химическому элементу таблицы Менделеева, предшествующему водороду — однако, если верить признанию одного из реальных авторов игрового кодекса, с достоверностью о существовании элемента «нулевой элемент» говорить нельзя, за именем скрывается именно минерал, который добывается в форме руды.

Наведение электрического заряда различных знаков на нулевой элемент по-разному влияет на массу предметов в возникающем поле: положительный заряд массу увеличивает, а отрицательный — уменьшает. Эффект массы имеет огромное множество приложений, начиная от создания искусственной гравитации и заканчивая синтезом высокопрочных материалов. Он играет важную роль в работе оружия, а также в биотике — паранормальных способностях, которые используются преимущественно в бою. Однако главное применение данного эффекта во вселенной Mass Effect — это перемещение со сверхсветовыми скоростями.

Возможно ли такое в реальности? В реальности вспышка сверхновой действительно связана с нуклеосинтезом, то есть образованием новых элементов в межзвездном пространстве. По большей части речь идет об элементах, синтезированных внутри звезды, а потом выброшенных за ее пределы при взрыве, либо образованных непосредственно в момент взрыва. Вещество, выброшенное из внешних слоев сверхновой, летит с огромной скоростью, и если на его пути окажется другое вещество, это приведет к образованию горячей плазмы. Однако вряд ли этот процесс приводил бы к синтезу ядер нулевого элемента, существуй он на самом деле, поскольку для таких процессов характерно увеличение масс рождаемых ядер, а не уменьшение. Исключение составляет реакция скалывания ядер под действием космических лучей, однако ее вклад в нуклеосинтез при вспышке сверхновой мал.

Настоящий нулевой элемент

Вообще существование нулевого элемента предсказывал еще Менделеев, дав ему имя Ньютоний. Он был введен русским химиком, чтобы построить адекватную модель мирового эфира. Гипотеза об эфире, однако, потеряла актуальность в связи с созданием теории относительности и квантовой механики, и потому необходимость в нулевом элементе отпала.

Однако поскольку речь идет о минерале, а не о действительно химическом элементе с нулевым зарядом, то можно предположить, что нулевой элемент содержит какие-то новые стабильные трансурановые ядра. Возможно, речь идет о неизвестных пока изотопах островов стабильности, некоторые из которых были на самом деле обнаружены. В этом смысле предположение, что они рождаются только во вспышках сверхновых кажется вполне разумным. Неясно только, как такие элементы могут создавать поля темной энергии. 

Темная энергия неспроста выбрана авторами концепции эффекта массы в качестве его источника. С одной стороны, мы подозреваем, что темная энергия ответственна за гравитационное «расталкивание» нашей Вселенной, которое наблюдается телескопами, а значит, создает отрицательное давление. Отрицательное давление обычно связывают с отрицательной массой, которая отталкивается от массы привычной — однако это не означает, что это тождественные понятия. У нас также нет пока никаких свидетельств тому, чтобы темная энергия формировала массу известных частиц. С другой стороны, мы пока знаем о темной энергии очень мало — а, как известно, то, что ученому плохо, фантасту очень хорошо. Так у авторов научно-фантастических произведений при описании технологий, основанных на темной энергии, остается большое пространство для творческого маневра.

Впрочем, как таковую массу мы, люди, кажется, еще понимаем не до конца. Классическая механика ввела массу как меру инертности тела. Количественно она выражается через второй закон Ньютона и равна отношению силы, которую мы прикладываем к объекту, к ускорению, этой силой вызываемому. Спустя много лет Эйнштейн развил общую и специальную теории относительности. Из первой следовало, что масса — это теперь не только мера инерции, но и мера гравитации (принцип эквивалентности гравитации и инерции), а из второй — что масса сложного объекта формируется не только из масс его компонентов, но из энергии их движения, а также взаимо- и самодействия (приницип эквивалентности массы и энергии).

Последний принцип часто иллюстрируют с помощью пружины. Массы сжатой и не сжатой пружин будут отличаться на величину вложенной механической энергии сжатия, деленной на скорость света в квадрате. Поскольку эта величина очень маленькая, ее практически невозможно обнаружить в повседневной жизни. Однако в физике микромира этот принцип играет важнейшую роль. Так, например, мы только недавно узнали, что масса протона лишь на девять процентов состоит из массы составляющих его кварков, все остальное — это различные энергии движения и взаимодействия внутри протона. Масса кварков же в свою очередь формируется за счет взаимодействия с полем Хиггса (подробнее об этом вы можете прочитать в нашем материале «С днем рождения, БАК!»).

Однако протон — это сложная составная частица. Возьмем частицу попроще, электрон. Он участвует в трех типах взаимодействий, самым сильным из которых является электромагнитное. На сегодняшний день электромагнитное взаимодействие описывается с помощью квантовой электродинамики, которая является подразделом квантовой теории поля.

Согласно современной квантовой картине мира все частицы во вселенной перманентно и независимо от своего состояния участвуют в процессах самодействия. Самодействие подразумевает процессы рождения и уничтожения виртуальных частиц на короткое время (их часто называют квантовыми флуктуациями), но главным их свойством является то, что начальное и конечное состояние реальной частицы одно и то же. Эти процессы в силу своей виртуальности не имеют строго определенных времен начала и конца, и их рассматривают как неотъемлемое свойство реальных частиц. Физики иногда используют термин «шуба виртуальных частиц», в которую «одевается» частица реальная. Одевание «шубой» дает частицам дополнительную энергию, которая, например, проявляется в тончайшем энергетическом зазоре между атомными уровнями, известном как лэмбовский сдвиг (подробнее о нем и квантовой электродинамике вы можете прочитать в материале «Щель в доспехах»).

Благодаря специальной теории относительности мы знаем, что если электрон находится в свободном состоянии, то есть летит в пространстве и ни с чем не взаимодействует, его полная энергия складывается из его энергии покоя и кинетической энергии. Однако самодействие должно давать дополнительную поправку к этой сумме, и, поскольку импульс всегда должен оставаться постоянным, то, согласно формуле E = mc2, меняется масса электрона.

Пытаясь разобраться в этом вопросе с помощью квантовой электродинамики, физики предположили, что наблюдаемая масса электрона me складывается из неизвестной затравочной («голой») массы m0 и поправке к ней, которая называется электромагнитной массой mem. Вклад в электромагнитную массу вносит множество процессов самодействия, самым сильным из которых является испускание и поглощение виртуального фотона. Поскольку это процесс виртуальный, энергия фотона может быть любой. Это означает, что, согласно фейнмановскому принципу суперпозиции амплитуд вероятности, вклад от каждого виртуального фотона в массу электрона должен быть учтен в виде суммы (интеграла).

И вот здесь начинается самое интересное: оказывается, что такой интеграл не может быть вычислен, поскольку он расходится линейно. Более того, подобные интегралы возникают в квантовой электродинамике повсеместно при описании самодействия, например, атомов. Проблема получила название «ультрафиолетовая расходимость» в честь похожей проблемы из доквантовой эпохи.

Чтобы обойти эту проблему, физики придумали процедуру перенормировки массы. Она заключается в следующем. Поскольку электромагнитная масса электрона невычислима, а голая масса неизвестна, было предложено исключить процесс самодействия электрона из всей квантовой электродинамики, включая и те процессы, где электрон связан с ядром в атоме. А в качестве компенсации во всех диаграммах считать электрон уже одетым и имеющим известную нам наблюдаемую массу me. Удивительным образом это помогло, и выражения для лэмбовского сдвига с высокой точностью совпали с экспериментальным значением.

Полученные результаты разделили физиков на два лагеря. Например, Поль Дирак, а вслед за ним и Ричард Фейнман называли процедуру перенормировки «заметанием трудностей под ковер», в то время как Стивен Вайнберг считал требования конечности масс и энергий исключительно эстетическими. Как бы то ни было, процедура перенормировки массы стала катализатором бурного развития теории электромагнитных взаимодействий, а в последующем и других полевых теорий. На сегодняшний день квантовая электродинамика остается самой точной теорией в мире, регулярно отвечая на вызовы экспериментаторов, поэтому проблема бесконечной электромагнитной массы уже не стоит на повестке физиков-теоретиков XXI века.

Исключение составляет разве что недавнее исследование, которое предсказывает, что на электромагнитную массу все-таки можно повлиять, если поместить свободный электрон в полости фотонного кристалла. Правда величина поправки не превышает миллионных долей наблюдаемой массы электрона. Тем не менее, если этот эффект найдет экспериментальное подтверждение, это откроет дорогу к изучению того, как мы можем влиять на электромагнитную массу, и, как следствие, на массы всех частиц, обладающих зарядами (в особенности, протонов). Примечательно, что масса электрона зависит от свойств фотонного кристалла, в особенности, от его показателя преломления, а им можно управлять, например, прикладывая электромагнитные поля. Чем-то это в самом деле похоже на эффект массы из игры.

Впрочем, куда важнее все же сама идея о том, что влияя на самодействие материи, мы влияем на ее массу. Проблема в том, что мы не всегда понимаем вклад разных процессов в возникновение массы как таковой, и практически не можем в них вмешаться. С другой стороны, если подтвердится, что взаимодействие с темной энергией меняет массу частиц, то эффект массы может стать реальным. Если мы, конечно, найдем управляемый источник поля темной энергии.

Итого. На данный момент идея эффекта массы кажется по большей степени фантастической, хотя она и перекликается с физикой. Нам пока мало что известно про темную энергию и ее способность влиять на массу, равно как и сам генезис массы нам не ясен до конца. С другой стороны такая неопределенность все еще оставляет нам надежду увидеть этот эффект воочию. Правда, если это когда-нибудь произойдет, вряд ли мы будем использовать нулевой элемент — шансы, что мы встретим по настоящему стабильный трансурановый элемент невелики, а гарантий, что такое ядро поможет нам манипулировать темной энергией, никаких.


Сверхсветовые полеты

Как это работает. Эффект массы открывает дорогу к сверхсветовым перемещениям между звездами. Согласно Кодексу, для этого используется два эффекта.

Первый из них заключается в непосредственном уменьшении массы космического корабля, и, как следствие, его инерции. Это означает, что ускорение до необходимых скоростей будет требовать меньших, чем обычно, тяги и времени. Однако этого недостаточно для сверхсветового перемещения, поскольку даже объекты с нулевой массой не могут двигаться быстрее скорости света.

Эту проблему решает второй эффект. Он заключается в том, что в отрицательном поле эффекта массы увеличивается скорость света. Если внимательно читать Кодекс, становится понятно, что эффект работает по аналогии с уменьшением фазовой скорости света, проходящего через среду (например, через стекло). Такое замедление описывается с помощью показателя преломления. В Кодексе много внимания уделено различным оптическим следствиям такого изменения, включая рефракцию и дисперсию, а также излучение Черенкова. С повышенным пределом скорости света движение объектов может оставаться сверхсветовым в рамках соотношений специальной теории относительности. В Mass Effect корабли могут развивать скорость от нескольких десятков до нескольких тысяч скоростей света, что позволяет им за разумное время перемещаться в пределах звездных систем и даже скоплений.

Возможно ли такое в реальности? К сожалению, у нас пока нет ни единого свидетельства, намекающего на то, что групповая скорость света могла бы быть больше, чем пресловутое c (при том, что фазовая скорость света может быть сколь угодно большой). Это связано с тем, что сама по себе скорость света является чем-то большим, чем просто скоростью перемещения безмассовых частиц, это свойство геометрии пространства-времени как такового. Она не зависит ни от каких известных физикам величин. Попытки обнаружения ее изменения со временем также ни к чему не привели. Более того, физики часто работают в системе единиц, в которой она равна единице, и, таким образом, скорость света вообще теряет свою роль константы. Поэтому ожидать каких-либо технологий, основанных на управлении скоростью света, пока не приходится.

Отрицательное давление, которое создает темная энергия, может быть связано с отрицательной массой. Однако объекты с отрицательной массой также не могут двигаться быстрее скорости света. Причина этого в факторе Лоренца — множителе, который повсеместно возникает в релятивистской механике. Вот так, например, выглядит формула, связывающая полную энергию частицы массой m с ее скоростью:

Из нее видно, что ограничение скорости массивной частицы скоростью света связано с тем, что в противном случае квадратный корень в знаменателе становится мнимым, а значит мнимой становится энергия — чего в физике быть не может. Отрицательный знак массы в числителе ничего не может этому противопоставить.

Вместе с тем, энергия останется вещественной, если масса окажется мнимой.

Гипотетические частицы с мнимой массой, тахионы, теоретики изучают давно. Однако экспериментального подтверждения их существования так найдено и не было. В теории тахионов также имеются противоречия, среди которых нарушения принципа причинности, а также нестабильность тахионов, поскольку мнимая масса или энергия используются в физике, чтобы описать распад частицы.

Такая ситуация происходит, например, с потенциалом поля Хиггса, которое позволило объединить слабое и электромагнитное взаимодействие в рамках Стандартной модели. До момента нарушения электрослабой симметрии он содержит в себе мнимые компоненты. Само же нарушение симметрии приводит к распаду этого состояния, во время которого переносчики слабого взаимодействия приобретают массу. Такой процесс в теоретической физике называют «тахионной конденсацией».

Если же вернуться к вопросу отрицательной массы, то некоторая лазейка все же есть. Отрицательная масса, согласно уравнению Эйнштейна, должна создавать отрицательную плотность энергии. Сама по себе она не гарантирует сверхсветовое движение такого объекта, но с ее помощью можно создать пузырь, который будет сжимать пространство-время перед космическим кораблем и растягивать его позади. При этом внутри пузыря корабль будет двигаться с досветовой скоростью, а превышать скорость света будут искажения пространства-времени (это не запрещено теорией относительности). Таким образом, для стороннего наблюдателя корабль будет лететь быстрее света.

Этот принцип впервые был описан мексиканским физиком Мигелем Алькубьерре (Miguel Alcubierre), а соответствующий двигатель получил его имя. Примечательно, что к идее такого двигателя сам Алькубьерре пришел, размышляя над варп-двигателями из «Звездного пути». Благодаря концептуальной непротиворечивости этой технологии, она стала очень популярной среди любителей твердой научной фантастики.

Сверхсветовой двигатель на основе эффекта массы похож на двигатель Алькубьерре в том, что источником изменения свойств пространства-времени является сам корабль, но в остальном это принципиально разные технологии. Можно также обратить внимание на то, что во вселенной Mass Effect ни в Кодексе, ни в разговорах с персонажами явно не фигурирует вещество с отрицательной массой, хотя можно допустить, что эффект массы способен получить ее из обычной материи. С другой стороны, не так давно физики предложили делать двигатель Алькубьерре, манипулируя лишь темной энергией, что уже больше похоже на технологию из Mass Effect.

Итого. Даже существуй эффект массы в реальности, он не позволил бы осуществлять сверхсветовые полеты в том виде, в котором они описаны в Mass Effect. С другой стороны, если бы благодаря ему можно было бы создать отрицательную массу, то можно было бы попытаться реализовать двигатель Алькубьерре. Во всяком случае, это не противоречило бы известной нам физике.


Ретрансляторы

Как это работает. Если перемещение между соседними звездами можно достаточно комфортно осуществлять с помощью эффекта массы, то вот путешествие в другой конец галактики займет у корабля года, если не столетия. В этом можно убедиться, если поделить размер Млечного пути, который составляет около 100 000 световых лет на рекордные скорости кораблей в Mass Effect, составляющие несколько тысяч c.

Чтобы справиться с этой трудностью, в галактике Mass Effect есть сеть ретрансляторов. Ретрансляторы представляют собой огромные сооружения, попарно соединенные некоторой связью, обеспечивающей практически мгновенное перемещение космических кораблей. Технологии, лежащие в основе таких типов перемещения, так и остались непонятыми для рас, населяющих галактику в Mass Effect (ретрансляторы были созданы задолго до их выхода в космос). Кодекс описывает эту связь как пространственно-временной коридор, формируемый эффектом массы, внутри которого масса всех объектов равна нулю.

Возможно ли такое в реальности? В описанном виде ретрансляторы сильно напоминают проходимые версии кротовых нор (другое название кротовых нор — червоточины). Кротовыми норами физики называют гипотетические структуры пространства-времени, напоминающих туннели, соединяющие две области одного либо разных пространств-времени. Объясняя кротовые норы физик Кип Торн (Kip Thorne), работавший консультантом на съемках фильма «Интерстеллар», приводит аналогию с листом бумаги, который сгибается таким образом, чтобы две удаленные друг от друга точки стали вдруг близки. Если такая связь между точками окажется достаточно стабильна, то она могла бы обеспечить не только сверхсветовые перемещения, но даже и путешествия во времени. Кротовые норы согласуются, либо, по крайней мере, не противоречат общей теории относительности, однако пока у нас нет никаких свидетельств их существования.

Рассуждая о реалистичности ретрансляторов из Mass Effect, физик Митио Каку (Michio Kaku) отметил, что для их работы по принципу кротовых нор опять же понадобится экзотическая материя с отрицательной массой. С другой стороны, существует одна из модификаций общей теории относительности, в рамках которой проходимые кротовые норы могут существовать без какой либо массы вообще. Возможно, именно к этой теории отсылает свойство ретрансляторов обнулять массу кораблей, попавших в него, поскольку для более привычных версий червоточин это требование излишнее.

Стоит отметить, что физики дополнительно исследуют не только принципиальную возможность передачи энергии или материи через кротовые норы, но безопасность таких перемещений для человека. Самой главной проблемой при этом является спагеттификация, то есть растяжение объекта из-за неоднородности гравитационного поля. Она возникает, когда разница в силах гравитации, действующая на разные части тела, становится существенной. Мы не испытываем этого эффекта на Земле, однако при подлете к кротовой норе (равно как и черной дыре) спаггетификация может оказаться непереносимой. 

В рамках одной из моделей с дополнительным измерением оказалось, что чтобы позволить человеческому организму выдержать возникающие перегрузки (до 20g), устья червоточины должны быть размером свыше полутора тысяч километров. Диаметр колец ретранслятора, конечно, довольно большой (пять километров), но все же на несколько порядков меньше, чем допускает теория.

Итого. Идея путешествий с помощью кротовых нор в форме ретрансляторов выглядит правдоподобной с некоторыми как теоретическими, так и техническими допущениями. Мы никогда не наблюдали эти объекты в природе, а потому их существование — это пока еще дискуссионный вопрос. И как в случае со сверхсветовыми полетами, нам скорее всего нужна будет отрицательная материя, и пока не ясно, сможет эффект массы либо его реальный аналог нам ее обеспечить.


Сверхсветовая связь

Как это работает. Передача большого объекта вроде космического корабля или даже целой космической станции через ретранслятор — это дело хлопотное и сложное. Но если технологии перемещения массивных объектов в мире Mass Effect остаются загадкой, то передача похожим образом фотонов оказалась гораздо проще, что позволило космическим цивилизациям самостоятельно организовать централизованную сеть сверхсветовой передачи информации. В Кодексе сравнительно подробно описана архитектура таких сетей и их администрирование.

Предложенная система придумана с оглядкой на современные оптические линии передачи данных и, в общем и целом, выглядит достаточно разумно. В то же самое время передача отдельных безмассовых частиц через кротовые норы имеет существенно меньше ограничений, чем передача сложно организованной и хрупкой материи, коей является человек. Более того, существуют модели, предсказывающие, что передача сигнала возможна даже через непроходимые червоточины, если они схлопываются достаточно медленно. В этом случае действительно можно успеть передать информацию с помощью импульса света.

Однако во второй части Mass Effect нас знакомят с еще одной технологией сверхсветовой связи: передаче информации на основе квантовой запутанности. Квантовая запутанность или перепутанность — это специфичное квантово-механическое явление, которое устанавливает связь между физическими характеристиками двух или более частиц. На практике это означает, что, измеряя что-то у одной из частиц, мы можем повлиять на последующие результаты измерения этого же свойства у второй частицы.

Важно, что запутанность в наиболее простом виде никак не связана с расстоянием между частицами, потому что она формируется в виде суперпозиции многочастичных состояний, описывающихся с помощью гильбертовых пространств, чья природа существенно иная, нежели у пространства в бытовом его понимании. Иными словами, идея запутанности никоим образом не требует введения координат частиц, и потому эффекты запутанности не зависят от расстояния в принципе. Именно это свойство запутанности положено в основу мгновенной передачи информации.

Возможно ли такое в реальности? Примечательно, что к идее квантовой запутанности физики пришли, пытаясь показать ее абсурдность. Этими физиками были Альберт Эйнштейн, Борис Подольский и Натан Розен. Такое авторство не случайно, поскольку в сформулированном ими парадоксе нарушались принципы теории относительности, так как изменения в запутанной паре игнорируют сверхсветовые ограничения. По этой причине споры о разрешении парадокса в какой-то момент сместились в область философии, и физики не возвращались к ним как минимум 30 лет.

В 1964 году Джон Белл предложил способ экспериментального обнаружения состояния квантовой запутанности путем анализа статистики при большом числе измерений двух пар частиц с помощью специальных неравенств, однако на тот момент экспериментаторы не могли предложить достаточной аппаратной базы для такой проверки. Тем не менее, к 80-м годам накопилось достаточное число свидетельств того, что неравенства Белла все-таки нарушаются, а значит, принцип локальности не верен, и запутанность на самом деле существует.

Проведенные эксперименты имели большие как чисто теоретические, так и практические следствия. С тех пор физики уделяют большое внимание работе с квантовой запутанностью и извлечению из нее пользы. Благодаря этому явлению мы сейчас проектируем квантовые компьютеры и уже умеем осуществлять защищенную квантовую коммуникацию. Большой прогресс, достигнутый в этих направлениях, иногда называют «второй квантовой революцией». Подробнее обо всем этом вы можете прочитать на нашем курсе «Квантовые технологии»

Впрочем, как выяснилось, Эйнштейну не стоило бояться квантовой запутанности. Да, изменения в паре частиц происходят мгновенно, но, к сожалению или к счастью, сигнал таким образом передать нельзя, потому что, как показывает математика, наблюдатель на другом конце не сможет просто так извлечь никакой информации из измененной частицы. Для этого ему нужна дополнительная информация, которая, в свою очередь, должна быть передана обычным способом.

Есть у сверхсветового передатчика из Mass Effect еще одна сложность. Дело в том, что чтобы такая коммуникация работала, необходимо заранее подготовить достаточно большое количество запутанных пар (по числу бит информации, которую суммарно планируется передавать в обе стороны) и разнести их по контейнерам, один из которых останется на базе, а другой полетит с кораблем. В игре сказано, что это довольно дорогая технология, и потому она не так распространена, как коммуникации через ретрансляторы.

И здесь возникает еще одна физическая проблема. Дело в том, что, хоть квантовая запутанность и не зависит от расстояния, на которую разносятся частицы, она подвержена разрушению за счет взаимодействия с окружением. Этот процесс носит название декогеренция и является одной из главных преград к созданию квантового компьютера. Про нее мы подробно говорили с Алексеем Федоровым из Российского квантового центра в материале «Квантовая азбука: „Когерентность“».

С декогеренцией очень сложно бороться, поскольку ее вызывает буквально все вокруг запутанной пары. Так, например, физики, которые создают квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах столкнулись с тем, что время когерентности уменьшают даже космические лучи и радиоактивные материалы в окружающей среде, и теперь им нужно защищать свои лаборатории еще и от этого фактора. Для частиц, которые разносятся далеко друг от друга, это время будет определять то, сколько «живет» запутанность. И пока это расстояние ничтожно по космическим меркам — всего 511 километров. Таким образом, на сегодняшний день нет особых надежд, что сверхсветовая передача из одного конца галактики в другой станет возможна в обозримом будущем.

Итого. Идея ретрансляторной связи наследует те же сомнения в реалистичности, что и сами ретрансляторы, однако такие идеи по крайней мере высказывались физиками и даже подтверждались в рамках некоторых моделей. Передача же информации через запутанные пары частиц в настоящее время противоречит научному взгляду на это явление.

Марат Хамадеев



Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.