“Перейти на скорость варп один, вперед!” Вычисление варп-скоростных множителей

“Перейти на скорость варп один, вперед!”
Вычисление варп-скоростных множителей

Нажмите, чтобы скачать данный пост в виде ноутбука Mathematica...

Цель Wolfram|Alpha состоит в том, чтобы охватить все возможные вычислимые вещи, от математики и других наук до фильмов и спорта. Но это множество всех вычислимых вещей охватывает такэе области, которые находятся за пределами реального мира. В связи с приближающимся 25-летием сериала “Звёздный путь: Следующее поколение” (“Star Trek: The Next Generation”), у Wolfram|Alpha теперь появилась возможность вычислять связь между варп-множителями и скоростью света.

Варп-множители описывают скорость корабля, подобного  звездолету Энтерпрайз  (“Starship Enterprise”), который путешествует со скоросью большей скорости света во вселенной Звездного пути (“Star Trek universe”). В реальном мире, даже приближение к скорости света находится за пределами наших сегодняшних возможностей. Для того, чтобы получить представление о том, какие значения энергии фигурируют при околосветовых скоростях, рассмотрим для начала тело с массой обычного космического челнока. Это сравнительно небольшой космический корабль, который весит около 81000 кг. Кинетическая энергия тела с массой 81000 кг, которое движется со скоростью 0.99999c (с - скорость света в вакууме) равна 1.621*10^24 Дж. Эта энергия в 42 раза превышает энергию, которая может быть получена при сжигании всех известных запасов ископаемого топлива, которые были известны на 2003 г. на нашей планете. Таким образом, на данный момент, даже околосветовые скорости лежат вне нашей досягаемости.

Но в Звездном пути (“Star Trek”), движение со скоростью, превышающей скорость света является хорошо развитой технологией. Однако, точное преобразование варп-множителей в значение скорости, кратное скорости света несколько осложняется тем, что сценаристы часто пренебрегали установленными ранее формулами из предыдущих сценариев, что привело к тому, что существует два варианта формулы, описывающей это соотношение в разных сериях сериала Звездный путь (“Star Trek”). Первая формула была представлена ​​в справочнике по оригинальным сериям сериала их сценаристом Джином Родденберри, она использовалась в сериях “Звёздный путь: Оригинальный сериал” (“Star Trek: The Original Series”). Эта формула по умолчанию используется Wolfram|Alpha, при запросе о варп-множителях, скажем при запросе о варп-множителе 3, представленном на рисунке ниже.

Интересной особенностью данной формулы является то, что в отличие от последующих серий, в ней нет никаких ограничений на варп-множители, превышающие 10, что следует из некоторых эпизодов. Если мы зададим вопрос о том, сколько составляет скорость 200000c в варп-множителях, то мы увидим, что она равна, примерно, варп-множителю чуть большему 58 в оригинальных сериях сериала, что показано на рисунке ниже.

В сериях “Звёздный путь: Следующее поколение” (“Star Trek: The Next Generation”), а также в последующих сериях, был установлен предел на максимально возможное значение варп-множителя (хотя сценаристы много раз нарушали это ограничение). В этой пересмотренной системе взглядов на варп-множители, мы имеем новую формулу, которая описывает варп-множители вплоть до 9. Таким образом, у Wolfram|Alpha можно спросить о варп-множителе 7 из “Звёздный путь: Глубокий космос 9” (“Star Trek: Deep Space 9”) или о варп-множителе 5 из “Звёздный путь: Вояджер” (“Star Trek: Voyager”).

При споростях привышающих варп-множитель 9, предполагается, чьл скорость должна расти экспоненциально вплоть до бесконечности по мере приближения к варп-множителю 10. Не существует точной формулы, описывающей враимосвязь между варп-множителями и скоростью света на этом отрезке, но команда Wolfram|Alpha постаралась аппроксимировать ее путем интерполяции по данным, извлеченным из нарисованной от руки кривой, которая использовалась производственной бригадой при работе над “Звёздный путь: Следующее поколение” (“Star Trek: The Next Generation”). Таким образом, Wolfram|Alpha может дать приблизительный ответ на вопрос о значении скорости, соответствующей, например, варп-множителю 9,5 из “Звёздный путь: Следующее поколение” (“Star Trek: The Next Generation”), что показано на рисунке ниже.

График интерполированных значений в логарифмическом масштабе, представленный ниже, показывает что скорость в долях скорости света (ось ординат) неограниченно растет по мере приближения к варп-множителю 10 (ось абсцисс).

Обратные запросы также возможны. Мы могли бы спросить, например, какой варп-множитель нужен, чтобы пересечь Млечный Путь. Диаметр Млечного Пути составляет около 100000 световых лет, что примерно соответствует тому расстоянию, которое нужно преодолеть героям “Звёздный путь: Вояджер” (“Star Trek: Voyager”), чтобы вернуться домой. В сериях этого сезона было подсчитано, что им потребуется около 75 лет, чтобы добраться домой обычным способом. Это соответствует движению со средней скоростью 100,000 световых лет/75 лет или, примерно 1334c. Скорость равная 1334c соответствует варп-множителю 8,661.

Мы надеемся, что вам понравится, использовать эту формулу и вычислять скорости, с которыми путешествовали Джеймс Тиберий Кирк и Жан-Люк Пикар по тем местам, где никогда не ступала нога человека.

Блог принадлежит “Русскоязычной поддержке Wolfram Mathematica"©
При любом использовании материалов блога, ссылка на блог обязательна.
Создано с помощью Wolfram Mathematica 8