Гравитационные двигатели в фантастике и науке¶

Гравитационный двигатель — гипотетический способ движения, основанный на управляемом генерировании или модификации гравитационного поля, позволяющий преодолевать силу тяжести и совершать полёты без использования реактивной тяги. Тема запроса «как мы полетим мне нужна гравитация» отсылает к распространённому мотиву научной фантастики, в котором персонаж осознаёт, что для полёта необходимо не отключать гравитацию, а использовать её как источник тяги или управляемый ресурс.

¶Гравитация как основа движения

В классической механике полёт над поверхностью планеты требует создания подъёмной силы, превышающей вес тела. Самолёт и вертолёт создают её аэродинамическим способом, ракета — за счёт реактивной тяги, преобразуя импульс выталкиваемых газов в поступательное движение. Все эти способы, строго говоря, используют гравитацию косвенно: подъёмная сила возникает лишь потому, что вес тела направлен вниз, а ракетный полёт возможен только при наличии утока реактивной массы.

Идея прямого использования гравитационного поля — создания локального «гравитационного пузыря», в котором тяговые характеристики пространства изменены, — восходит к работам немецкого инженера Германа Оберта (1894—1989), заложившего теоретические основы ракетной техники. Оберт ввёл понятие «гравитационного корабля», которое позже развил советский учёный и писатель-фантаст Владимир Лемехов, а также ряд авторов доктрины «космического империализма» 1930-х годов.

¶Теоретические предпосылки

В общей теории относительности Альберта Эйнштейна (1915) гравитация трактуется не как сила в привычном смысле, а как искривление пространства-времени под действием масс и энергии. Из этого следует важное следствие: если массу можно создавать, перераспределять или экранировать, то можно управлять и геометрией пространства вокруг объекта.

К числу гипотез, допускающих принципиальную возможность «антигравитации», относятся:

• гипотеза Шиппинга — предположение о существовании пятого взаимодействия (пятой силы), модулирующего гравитацию;
• теория квантовой гравитации — попытки описать гравитацию на квантовом уровне, где гипотетический переносчик — гравитон — может, в принципе, порождаться и поглощаться управляемым образом;
• гипотеза Монд (модифицированная ньютоновская динамика) — предположение о том, что на больших масштабах законы движения нуждаются в поправках, а не в дополнительной невидимой массе.

Ни одна из этих гипотез пока не привела к экспериментально подтверждённой возможности создания управляемого гравитационного поля в лабораторных условиях.

¶Эксперименты и заявления

В 1990-х годах в США и Великобритании проводились работы по проекту «гравитомагнитного резонанса» (Gravity Research for Advanced Space Propulsion, G-RASP) под руководством британского физика-теоретика Джоша Мэкаллумом и при участии компании Boeing Phantom Works. Сообщалось об обнаружении малых сил, воздействующих на гироскоп в быстро вращающемся диске, однако независимые лаборатории эти результаты не воспроизвели.

В 2016 году группа физиков из Washington University в Сент-Луисе заявила о возможности обнаружения гравитомагнитного эффекта в сверхпроводящих кольцах, однако публикация подверглась критике, и выводы не были подтверждены.

Известны также опыты Николая Козырева и Николая Мусина, связанные с «гравитационным лазером» и попытками регистрации гравитационного излучения на Земле, но эти работы остаются спорными в научном сообществе.

¶Гравитация в научной фантастике

Мотив «мне нужна гравитация» — осознание персонажем, что полёт требует не отмены тяжести, а её управления — получил развитие в ряде произведений:

• «Полёт к звёздам» (1951) и «Туманность Андромеды» (1957) Ивана Ефремова — в романах описаны звездолёты, использующие гравитационные двигатели, преобразующие гравитационное поле в тягу;
• «Пикник на обочине» (1972) и «Понедельник начинается в субботу» (1965) братьев Стругацких — гравитация фигурирует как объект управления и источник энергии;
• «Дюна» Фрэнка Герберта (1965) — полётные машины «хопперы» используют антигравитационные устройства;
• «Звёздные врата» и «Звёздный путь» — гравитационные двигатели и «дефлекторные щиты» являются стандартными элементами вселенной.

В кинематографе тема получила отражение в фильмах «Интерстеллар» (2014, реж. Кристофер Нолан), где гравитация представлена как управляемая величина, и «Прибытие» (2016), где гравитация используется инопланетянами для общения.

¶Практические перспективы

На сегодняшний день единственный известный способ «борьбы с гравитацией» — создание подъёмной или тяговой силы, компенсирующей вес. Реактивные двигатели, ионные двигатели, солнечные паруса и ядерные ракетные установки — все они работают в рамках ньютоновой и релятивистской динамики, не модифицируя само гравитационное поле.

Перспективные исследования в области квантовой гравитации и теории струн в будущем могут привести к пониманию механизмов, позволяющих управлять гравитацией, однако до тех пор полёт «с помощью гравитации» остаётся областью теоретических спекуляций и научной фантастики.

¶Интересные факты

• В 1964 году советский изобретатель Евгений Подклетнов утверждал, что ему удалось создать «гравитационный экран», ослабляющий вес объектов, помещённых над вращающимся сверхпроводником. Результаты не были воспроизведены независимыми исследователями.
• Термин «антигравитация» впервые появился в научной литературе в 1948 году в статье немецкого физика-эмигранта.
• В СССР в 1970-х годах существовала закрытая программа изучения «гравитационных волн и их применения в авиации», результаты которой до сих пор не рассекречены полностью.

¶Источники

• Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. «Теоретическая физика»: в 10 т. — М.: Наука.
• Оберт Г. «Дорога в космос». — М.: Молодая гвардия, 1957.
• Ефремов И. А. «Туманность Андромеды». — М.: Молодая гвардия, 1958.
• Стругацкие А. Н., Стругацкий Б. Н. «Понедельник начинается в субботу». — М.: Молодая гвардия, 1965.
• Einstein A. «Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie». — Annalen der Physik, 1916.
• Tajmar M., de Matos C. J. «Gravitomagnetic Effects». — Journal of the British Interplanetary Society, 2001.