Физик производит расчеты «маневра Пикарда» из «Звездного пути ».

Никколас де Агиар Алвес, физик из Федерального университета ABC в Бразилии, впервые посмотрел « Следующее поколение », будучи магистрантом. Когда он дошёл до эпизода «Битва» в первом сезоне сериала, сюжет напомнил ему о его курсе теории относительности.

В эпизоде ​​«Битва» лидер ференги напоминает Пикарду о битве, в которой он участвовал много лет назад в качестве капитана корабля под названием « Звёздный наблюдатель» . Под огнём таинственного противника щиты корабля Пикарда были отключены. Ему нужно было приблизиться, не получив попадания, поэтому он пошёл на риск. Пикар приказал «Звёздному наблюдателю» атаковать вражеский корабль на варп-скорости (то есть быстрее света), затем резко остановиться и открыть огонь. Двигаясь быстрее света, Пикар рассчитывал, что другой корабль увидит два изображения «Звёздного наблюдателя» : место, где он достиг варп-скорости, и место, где он остановился. Если бы они выстрелили не в то изображение, они бы промахнулись мимо « Звёздного наблюдателя» , и Пикар мог бы выиграть битву.

Позже в эпизоде ​​Райкер упоминает, что этот трюк был увековечен в учебниках Звездного флота как «маневр Пикарда».

Как оказалось, это не так уж и далеко от того, что можно найти в некоторых учебниках по физике. Хотя сверхсветовая скорость — это чистая научная фантастика, физикам иногда приходится рассматривать, что происходит, когда объект движется быстрее света, и такой объект действительно оставляет два изображения.

В то время де Агиар Алвес кое-что в этой истории смущало. Но он забыл о ней до тех пор, пока много лет спустя не столкнулся с более практической проблемой, связанной с частицами в среде с меньшей скоростью света. Не будучи уверенным в правильности своих расчетов, он начал пытаться визуализировать ситуацию.

«После того как я нарисовал одну-две диаграммы, я начал замечать: „Эй, кажется, я уже думал о чем-то подобном“», — сказал де Агиар Алвес.

Три изображения, а не два.

Идея маневра Пикара основана на том, как космический корабль, движущийся со скоростью, превышающей скорость света, опережает собственный свет. Если бы корабль двигался с постоянной, сверхсветовой скоростью, то другой корабль, находящийся в состоянии покоя, увидел бы два изображения, соответствующие двум разным моментам времени, когда свет от корабля мог достичь его.

Но в сюжете корабль Пикара движется не с постоянной скоростью. Он разгоняется до варп-скорости, а затем останавливается рядом с вражеским кораблем. « Звездочет» разгоняется дважды… и это меняет временные рамки. После составления схемы де Агиар Алвес обнаружил, что вражеский корабль увидит три изображения «Звездочета » , а не два.

Хотя детали были неточны, де Агиар Алвес был впечатлен тем, что в эпизоде ​​основная идея учебника воспроизведена в основном точно. «Главное, что они передали идеально, и я думаю, это отличная иллюстрация».

Физики не ожидают, что сверхсветовые космические путешествия когда-либо станут возможными. Но поскольку свет распространяется медленнее в таких веществах, как вода, математические модели сверхсветового движения по-прежнему полезны. Когда частица движется быстрее света в воде, её ударная волна испускает характерное свечение, называемое черенковским излучением, — синий свет, наблюдаемый в ядерных реакторах.

Для де Агиара Алвеса мотивацией послужило более трудноуловимое физическое явление, называемое эффектом памяти. Впервые теоретически предсказанный для гравитационных волн, эффект памяти возникает, когда волна проходит мимо частицы и оставляет длительный след в её движении. Теоретические физики ожидают, что он будет происходить и при прохождении обычных электромагнитных волн мимо частицы, но для этого требуются очень специфические условия, и его очень трудно обнаружить. Недавно физик из Института Нильса Бора утверждал, что эффект должен быть более выраженным в среде, подобной воде, со скоростью света, ограниченной заданной величиной. Желание лучше понять это вдохновило де Агиара Алвеса попытаться представить, как можно обнаружить электрон, подверженный эффекту памяти, и нарисованные им диаграммы помогли ему представить себе сценарий из «Звёздного пути» .

«Многие интуитивные идеи появляются очень быстро и практически бесплатно, просто благодаря тому, что вы что-то рисуете», — сказал де Агиар Алвес.