Dlaczego napęd nieprawdopodobności, który zainspirował Elona Muska do planów Marsa, nie mógł działać

Wyobraź sobie świat, w którym twoje ulubione opowiadania science fiction są rzeczywistością: parująca filiżanka herbaty zmaterializuje się na twoich oczach, kiedy zamykasz się w przestrzeni za pomocą nieprawdopodobnego napędu z pistoletem portalowym wbitym ciasno w pasek. Brzmi świetnie, prawda? Niestety - i przepraszam za zepsucie fantazji - najlepiej nie być zbyt podekscytowanym wszechświatem po niedoborze lub dojazdem do nadprzestrzeni. Wiele gadżetów, do których przyzwyczailiśmy się oglądać na ekranie, narusza prawa fizyczne tego wszechświata, co oznacza, że ​​jeśli nie masz dostępu do innego wszechświata (jeśli tak, skontaktuj się z nami), będziesz musiał zadowolić się czymś newtonowskim.

Chcąc przezwyciężyć nasze rozczarowanie rzeczywistością, rozmawialiśmy z Markiem Millisem, byłym inżynierem lotnictwa w Centrum Badawczym Glenn w NASA oraz założycielem Fundacji Tau Zero i dr Adamem Brucknerem, profesorem aeronautyki i astronautyki na Uniwersytecie Waszyngtonu, około trzech najbardziej znanych gadżetów science fiction. Wyjaśnili dokładnie, dlaczego te narzędzia muszą pozostać w fikcyjnym pudełku. To totalny bummer, ale też bardzo pouczający - i to jest coś.

Napęd Nieskończona nieprawdopodobieństwo

W Przewodnik autostopowicza po galaktyce, statek kosmiczny Złote serce - który nada swoją nazwę statkowi misji SpaceX Mars - używa „Napędu nieprawdopodobieństwa”, aby ominąć podróż przez hiperprzestrzeń, „wykorzystując prawdopodobieństwo”, aby dotrzeć do losowych miejsc w całym wszechświecie. Oznacza to, że jeśli włączysz napęd, za każdym razem zabierze Cię on w zupełnie nieoczekiwany sposób. Nigdy nie wiesz, gdzie skończysz. To sprawia, że ​​jest to dobra przygoda, ale nie jest to praktyczne.

Co dziwne, istnieje jądro naukowego fundamentu dla tego typu urządzeń. Spójrzcie na mnie, ponieważ jest to trochę trudne do zrozumienia: według książek, napęd był zainspirowany faktem, że chociaż cząstki mają pojawić się w pobliżu jądra atomu, istnieje nieskończenie mała szansa, że ​​cząsteczki te zostaną czasami znalezione daleko od miejsca ich pochodzenia. Naukowcy, którzy zbudowali Złote serce następnie wysunął teorię, że ta sama koncepcja mogłaby być zastosowana do podróży kosmicznych, pozwalając ciału podróżować między miejscami bez przechodzenia przez interweniującą przestrzeń. W ten sposób narodził się napęd nieprawdopodobności.

„Fizyka kwantowa faktycznie pokazuje, że cząstka może nie być dokładnie tam, gdzie można oczekiwać. Na maleńkich skalach, które opisuje fizyka kwantowa, jest coś, co nazywa się „funkcją rozkładu prawdopodobieństwa” dla lokalizacji cząstki. Pokazuje, gdzie jest najprawdopodobniej cząstka, ale ten obszar rozciąga się na dalsze odległości, choć z malejącym prawdopodobieństwem - wyjaśnił Millis.

Bruckner potwierdza, że ​​celowe użycie prawdopodobieństwa byłoby daremne, ponieważ „z prawdopodobieństwem nie ma determinizmu”. Ale nawet jeśli chciał aby zbudować statek kosmiczny, który wykorzystywał prawdopodobieństwo jako część swojego systemu operacyjnego, nie miałbyś szczęścia.

„Twój cały statek kosmiczny, który jest makroskopowy, musiałby zachowywać się jak cząstka kwantowa. Każdy pojedynczy atom w tym statku kosmicznym musiałby zachowywać się jak każdy inny atom - wyjaśnił. „Rzeczy makroskopowe nie mogą zachowywać się jak jeden atom lub jeden elektron”.

Co do szansy, że ludzie mogą jakoś wymyślić sposób kontrolowania prawdopodobieństwa? Nie jesteśmy jeszcze gotowi na ten poziom mocy, więc nawet o tym nie myśl.

„Gdybyśmy mogli wymyślić sposób na bycie gdziekolwiek w jakimkolwiek multiwersie, co odróżniłoby nas od koncepcji Boga? Będziemy wszędzie i wiemy wszystko ”- ostrzega dr Bruckner.

Pistolet portalowy

Pistolet portalowy Ricka Sancheza - którego używa do strzelania do dziur w tkaninie czasoprzestrzeni, pozwalając sobie i Mortymu wejść do różnych wszechświatów - narusza prawa fizyki w tym wszechświecie, ale to tylko połowa problemu. Reszta problemu polega na tym, że nie ma sposobu, aby dowiedzieć się, czy inne wszechświaty będą związane tymi samymi prawami fizycznymi, co nasze.

„Nie ma sposobu na udowodnienie, że wszystkie wszechświaty przestrzegają wszystkich tych samych praw fizycznych lub stosują mechanikę kwantową” - powiedział dr Bruckner. „Nic nie mówi, że inny wszechświat wyrósł z Wielkiego Wybuchu”.

Zgodnie z teorią wieloświata, niektóre wszechświaty poza naszym mogą być dokładnie takie same, podczas gdy inne mogą być nieco inne. Może historia poszła inną drogą; może ty i ja nigdy się nie urodziliśmy. Ta idea z pewnością odzwierciedla sposób traktowania alternatywnych wszechświatów Rick i Morty - po prostu obejrzyj odcinek „Close Rick-Counters of Rick Kind”. Jednak jest to jedyna rzecz dotycząca pistoletu portalowego, który pasuje do znanych teorii naukowych.

„Najbliższą rzeczą, jaką znam w fizyce, jak„ portale ”, są tunele czasoprzestrzenne - mówi Millis. Naukowcy spekulują, że tunele czasoprzestrzenne są połączeniami między szeroko oddzielonymi obszarami przestrzeni, ale pojęcie to jest nadal hipotetyczne; nie zaobserwowano ich jeszcze w kosmosie. Jeśli tunele czasoprzestrzenne robić zapewnij skrót między lokalizacjami we wszechświecie, więc rozsądnie jest spekulować, że super-geniusz, taki jak Rick, znajdzie sposób na wykorzystanie tej mocy do przeniesienia go do innych światów. Mimo to Rick musiałby mieć świetny cel, ponieważ jak wskazuje Millis, powszechne zamieszanie z terminem „wiele wymiarów” polega na tym, że zakłada się naiwnie, że oznacza wiele zestawów znanych przestrzeni 3D. Wiele wymiarów może również oznaczać, że przestrzeń ma inne cechy. ”Nie wszystkie mogą być trójwymiarowe - nawet czas może działać inaczej.

W zeszłym roku naukowcy z dużego zderzacza wielkoformatowego CERN spekulowali, że grawitacja może „przeciekać” do dodatkowych wymiarów poprzez miniaturowe czarne dziury, które próbowali wykryć za pomocą LHC. Oznacza to, że do wytworzenia nawet czarnej czarnej dziury potrzebny byłby masywny zderzacz cząstek działający w bilionach woltów elektrycznych. Ręczne urządzenie, które może zrobić to samo, nie wchodzi w rachubę… na razie.

Replikator

Zjednoczona Federacja Planet znalazła sposób na wyeliminowanie głodu z planet pod dobroczynnymi skrzydłami, w dużej mierze dzięki replikatorowi, urządzeniu zmieniającemu cząsteczki w cząsteczki i cząsteczki w przedmioty. Jest to możliwa do wyobrażenia technologia, ponieważ, jak udowodniło słynne równanie E = mc2 Einsteina, materia jest po prostu kolejną formą energii, która pozwoliłaby obiektom o masie na powstanie ze wspomnianej energii. Naukowcy twierdzą, że nie jest to całkowicie szalone pojęcie i że istnieją dwie potencjalne metody urzeczywistnienia replikatora.

Naukowcy współpracujący z Europejskim Forum Strategii ds. Infrastruktury Badawczej budują ELI lub ekstremalną infrastrukturę świetlną.ELI, laser o dużej mocy, tak potężny, że jeśli wystrzelisz jedną z jego wiązek w tak zwaną pustą przestrzeń (pamiętaj, mechanika kwantowa zakłada, że ​​nie ma czegoś takiego jak pusta przestrzeń, ponieważ super małe cząsteczki pływają wokół nas dosłownie wszędzie), to uniemożliwiłoby zderzanie się cząstek ze sobą. Co to ma wspólnego z zmaterializowaniem się herbaty z powietrza? Jeśli cząstki nie ulegną unicestwieniu, kończą się masą w tym, co kiedyś było pustym obszarem przestrzeni. Więc to nie jest jedzenie całkiem jeszcze, ale nadal tworzy obiekty, w których wcześniej nie było obiektów.

W znacznie bardziej praktycznym i znacznie prostszym eksperymencie naukowcy z NASA pracują nad drukarką 3D, która może produkować żywność. Ich celem jest zapewnienie astronautom urządzenia, które może zapewnić im utrzymanie podczas długich podróży. W 2013 r. Wersja urządzenia wyprodukowała pizzę w ciągu dwunastu minut.

Takie urządzenie może przybliżyć nas ludzi o krok bliżej do fantazji Gene Roddenberry o utopijnej przyszłości: jeśli drukarka kiedykolwiek stanie się powszechnie dostępna dla społeczeństwa, może wyeliminować głód, uwolnić od niedoborów żywności i dać zubożałym społecznościom żywność i zasoby wodne tak bardzo potrzebują.

Dodatkowo, dałbym mi kolejny powód, by chwalić się tym, jak ważne i wpływowe Star Trek okazało się, co jest oczywiście najważniejsze.