Zdjęcie akcji członka załogi złapanego podczas transportu. Źródło zdjęcia: Archiwum zdjęć CBS / Getty Images.

Najbardziej niemożliwa technologia Star Trek

I to nie znaczy, że powinniśmy się poddać, ale to oznacza, że ​​mamy wiele do zrobienia!

„Star Trek” mówi, że to nie wszystko się wydarzyło, nie wszystko zostało odkryte, że jutro może być tak trudne i pełne przygód, jak kiedykolwiek człowiek kiedykolwiek żył. ” –Gene Roddenberry

Pięćdziesiąt lat temu nowa wizja przyszłości ludzkości po raz pierwszy zaszczyciła świadomość świata: wizja Star Trek. Pomysł twórcy Gene'a Roddenberry, działał wbrew dominującemu etosowi jego czasów świata pełnego zanieczyszczeń i zniszczeń ludzi, opanowanego egoistycznymi, nieetycznymi zachowaniami, wojną, walkami i konfliktami. Przyszłość, której ludzie się obawiali, to zima nuklearna, niebezpieczne powietrze i woda, nieetyczne traktowanie siebie nawzajem oraz technologia, która coraz bardziej oddziela nas od ludzkości. I na tym tle kulturowym narodziła się seria Star Trek.

Zamiast dystopijnej przyszłości, w której ludzkość spowodowała własne zniszczenie, była to przyszłość, w której istniała technologia służąca realizacji pokojowych celów i ideałów wspólnych dla wszystkich ludzi. To była przyszłość, w której granice państw, narodów i kultur zostały przekroczone. To była przyszłość, w której marzenie Narodów Zjednoczonych zostało rozszerzone nie tylko na całą Ziemię, ale także na niezliczoną liczbę planet poza naszym Układem Słonecznym: Zjednoczoną Federację Planet. Tam, gdzie pokojowo koegzystowaliśmy, dzieliliśmy się technologią i zasobami, a gromadzenie bogactwa lub władzy nie było już siłą napędową w życiu każdego człowieka. Sposób, w jaki to osiągnęliśmy - w Star Trek Universe - był poprzez rozwój, który przyniósł nam wszystkim korzyści.

Karl Urban jako „Bones” McCoy w Star Trek: Into Darkness. Zdjęcie: Paramount Pictures.

Zapaść na chorobę? Technologia medyczna jest tak zaawansowana, że ​​wszystko, czego potrzebujesz, to najnowocześniejszy sprzęt i doświadczony lekarz, a będziesz wyleczony w mgnieniu oka. Chcesz się komunikować z kimś z innego świata? Komunikacja w podprzestrzeni stawia je w zasięgu ręki, za naciśnięciem jednego przycisku na koszuli. Nie rozumiesz ich języka? „Uniwersalny tłumacz” czyni to całkowicie nieistotnym, a tłumaczenie języków w locie odbywa się natychmiast. Chcesz podróżować gdzieś daleko? Napęd warp i transporter szybko Cię tam zabiorą. W ciągu ostatnich 50 lat technologia ewoluowała i rozwijała się w tempie, które byłoby niewyobrażalne nawet dla bystrego technofila z lat sześćdziesiątych. Podczas gdy wiele z tych „fantastycznych snów” o oryginalnej grze Star Trek już się spełniło, kilka z tych technologii wydaje się być na zawsze poza naszym zasięgiem.

Komunikacja w podprzestrzeni - poza tym, że „podprzestrzeń” nie istnieje - napotyka na problem związany ze szczególną teorią względności: żaden sygnał nie może poruszać się szybciej niż światło. Jeśli chcesz przesłać dowolną informację z jednej lokalizacji w czasoprzestrzeni do innej, jesteś ograniczony odległością w czasoprzestrzeni, jaką musi pokonać sygnał i uniwersalnym ograniczeniem prędkości: prędkością światła. Splątanie kwantowe może „oszukiwać” tę prędkość światła, ale nie może przesyłać żadnych informacji, ponieważ splątane cząstki musiały zostać utworzone w stanie splątanym, a następnie rozebrane ograniczone przez prędkość światła. Pomiary dokonywane na jednej cząstce wpłyną na wynik drugiej, ale nie przekazuje żadnych informacji; wysyłanie sygnału nie jest czymś, co można zrobić (przynajmniej według naszego obecnego zrozumienia) za pomocą splątanych cząstek.

Ilustracja komunikacji podprzestrzennej. Zdjęcie pochodzi z podręcznika technicznego Star Trek Deep Space Nine.

Napęd warp również jest trochę rozciągnięty. Dzięki niedawnym postępom w ogólnej teorii względności odkryliśmy rozwiązanie czasoprzestrzenne, które pozwala na szybsze niż światło podróżowanie z jednego miejsca do drugiego poprzez stworzenie dosłownego „pola osnowy” w bańce. Istnieją jednak ogromne przeszkody, które należy pokonać, zanim stanie się to rzeczywistością, w tym:

  • możliwość tworzenia, a następnie cofania tworzenia tej konfiguracji czasoprzestrzeni,
  • zdolność do umieszczania w niej złożonej materii bez jej niszczenia,
  • i zdolność do osiągnięcia tego wszystkiego bez konieczności posiadania źródła energii większego niż, powiedzmy, cała zawartość masy i energii Słońca.

Ludzie oczywiście nad tym pracują, ale stworzenie rozwiązania ad hoc w ogólnej teorii względności to zupełnie inna historia niż posiadanie tej możliwej do zrealizowania technologii.

Rozwiązanie ogólnej teorii względności Alcubierre'a, umożliwiające ruch podobny do napędu warp. Źródło zdjęcia: użytkownik Wikimedia Commons AllenMcC.

Ale co najbardziej szokujące, transporter Star Trek wydaje się być wynalazkiem, który na zawsze jest poza naszym zasięgiem, ku wielkiemu rozczarowaniu światowych podróżników, potencjalnych rabusiów bankowych i wszędzie zakazanych Lotharios. Oczywiście, jeśli masz cząstkę kwantową po jednej stronie cienkiej bariery, istnieje skończona, ale niezerowa szansa, że ​​skończy się po drugiej stronie, nawet jeśli nie ma wystarczającej ilości energii, aby się tam dostać. Ale nawet w przypadku niewielkiej kolekcji atomów prawdopodobieństwo „tunelowania” w tym sensie jest tak wykładniczo małe, że każdy człowiek, który kiedykolwiek żył, czekałby cały wiek Wszechświata i nigdy nie miałby ani jednego ruchu tak dużego jak mikron .

Trzej członkowie załogi Star Trek spadają ze statku. Źródło zdjęcia: Archiwum zdjęć CBS / Getty Images.

Ale jest dobrze. Sposób, w jaki rzekomo działa transporter, nie polega na przenoszeniu faktycznych atomów, ale na teleportowaniu informacji z jednego miejsca do drugiego i na odtworzeniu cię w miejscu docelowym. W oryginalnej grze Star Trek zasięg był rozumiany jako ograniczony i ograniczony do kilkudziesięciu tysięcy kilometrów. W niedawnej grze Star Trek Into Darkness teleportacja z Ziemi dochodzi do rodzinnego świata Klingonów! Podczas gdy teleportacja kwantowa jest prawdziwym zjawiskiem, jak pisze Chad Orzel, różni się ona bardzo od tego, co zostało stworzone w Star Trek, szczególnie biorąc pod uwagę, że transfer informacji jest związany z prędkością światła, a świat rodzinny Klingon jest około 90 lat świetlnych od Ziemia!

Transport Johna Harrisona w Star Trek Into Darkness. Źródło zdjęcia: KANE2026 z scifiempire.net, przeniesione z bezpłatnego zwiastuna filmu.

To, co możesz zrobić, to przenieść dowolną ilość informacji z jednej lokalizacji do drugiej poprzez proces teleportacji kwantowej. Nazwa jest trochę myląca, ponieważ nie jest to teleportacja rzeczywistych cząstek kwantowych, ale informacja o stanach cząstek kwantowych. Zrób wystarczającą liczbę splątanych cząstek między dwiema różnymi lokalizacjami, a będziesz mógł teleportować te informacje z jednej lokalizacji do drugiej: możesz przenieść stan i informacje o jednym obiekcie z punktu A do punktu B bez konieczności przesuwania samego obiektu. Odkrycia dokonał w 1993 r. Zespół Charlesa H. Bennetta, Gillesa Brassarda, Claude'a Crépeau, Richarda Jozsy, Ashera Peresa i Williama K. Woottersa w ich artykule: „Teleportacja nieznanego stanu kwantowego poprzez dualny klasyk i Einsteina-Podolskiego-Rosen kanały ”. Możliwe, że połączenie tej techniki z powstającą technologią obliczeń kwantowych może umożliwić zeskanowanie i teleportację całej informacji kodującej żywego człowieka z jednego miejsca do drugiego. Lub, jeśli nie widziałeś potrzeby, aby cię zniszczyć, oryginalną kopię, być może mógłbyś zostać całkowicie sklonowany przez ten proces!

Tom i Will Riker, sklonowani z tej samej przetransportowanej kopii, po spotkaniu w odcinku „Druga szansa”. Zdjęcie: Star Trek: The Next Generation, przez użytkownika Memory Alpha ThomasHL.

Wyzwaniem jest jednak odtworzenie tej materii w stanie końcowym. Wiedza o tym, jaki jest stan informacyjny istoty ludzkiej - w tym wszystkich jej cząstek składowych - to jedna sprawa, ale rekonstrukcja tego człowieka to zupełnie inna sprawa. Pomimo 14 bilionów dolarów programu zainicjowanego przez Rosję - National Technology Initiative - mającego na celu teleportację człowieka do 2035 roku, nie jest jasne, czy ta część technologii jest wykonalna, biorąc pod uwagę nasze obecne rozumienie fizyki. Nawet marzenie o tym wymagałoby nie tylko zebrania wszystkich cząsteczek, które sprawiają, że jesteś z powrotem razem w tej samej konfiguracji, ale z tymi samymi pozycjami i momentami, które mieli przed teleportacją. Pomyśl o różnicy między żywym człowiekiem a zwłokami człowieka: nie ma cząstek, które koniecznie są różne, jest to po prostu sposób, w jaki cząstki te są ustawione i poruszają się w tej konfiguracji. Ale fizyka nawet nie pozwoli ci poznać tych dwóch informacji jednocześnie, a tym bardziej ich odtworzyć.

Ilustracja między nieodłączną niepewnością między pozycją a pędem na poziomie kwantowym. Źródło zdjęcia: E. Siegel, na podstawie pracy Maschen, użytkownika Wikimedia Commons

Widzisz, istnieje nieodłączna niepewność między pędem a pozycją dla każdej cząstki, wymagająca, że ​​jeśli znasz jedną z tych cech z pewnym stopniem precyzji, druga staje się z natury niepewna, tak że iloczyn tych dwóch jest zawsze skończony i nie jest zero. Lawrence Krauss w swojej książce The Physics of Star Trek poprawnie identyfikuje, że do wyjaśnienia tego potrzebowałby pewnego rodzaju hipotetycznego „kompensatora Heisenberga”, który wydaje się naruszać podstawowe zasady mechaniki kwantowej. Kiedy twórcy Star Trek wpadli na pomysł Kompensatorów Heisenberga, zapytano ich, jak działają. Ich odpowiedź? „Działają bardzo dobrze, dziękuję”. Niestety, jest to jeden przypadek, w którym bez względu na postęp technologiczny zawsze będzie on związany prawami natury.

Ten post pojawił się po raz pierwszy w Forbes i jest dostarczany bez reklam przez naszych zwolenników Patreon. Skomentuj nasze forum i kup pierwszą książkę: Beyond The Galaxy!