USS Discovery, NCC-1031, jest pierwszym statkiem Star Trek, który widzieliśmy w stanie podróżować za pomocą napędu zarodników, który jest szybszy niż zarówno silniki impulsowe, jak i napęd warp. Idea napędu zarodników może być fizycznie możliwa we Wszechświecie, jeśli istnieją dodatkowe wymiary przestrzenne, ale prawdopodobnie nie będzie zasilana przez sieć zarodników grzybów. (ZESTAW PRASOWY STAR TREK / CBS)

Piąty wymiar może sprawić, że napęd zarodników Star Trek Discovery będzie fizycznie możliwy

Zdolność do natychmiastowego przeskakiwania z jednego miejsca w kosmos wyraźnie narusza prawa fizyki. A może to?

Istnieje kilka zasad we Wszechświecie, które prawdopodobnie nigdy nie zostaną złamane. Cząsteczki nie mogą podróżować w próżni szybciej niż prędkość światła; entropia zamkniętego systemu nigdy nie może się zmniejszyć; energia i pęd muszą zostać zachowane. Ale jeśli reguły, którymi kieruje się Wszechświat, są inne niż je dzisiaj rozumiemy, w końcu wiele rzeczy, które wydają się dziś zakazane, może być możliwych.

W Star Trek: Discovery nowy rodzaj technologii zabiera nas jeszcze szybciej niż napęd warp: napęd zarodników. Zamiast podróżować wolniej niż światło (przez silniki impulsowe) lub nawet szybciej niż światło w przestrzeni (poprzez napęd warp), napęd zarodników umożliwia natychmiastowe „przeskakiwanie” z jednego miejsca w kosmos do innego, odłączonego miejsca na dużą odległość z dala. Pomysł został odrzucony jako ogromna pomyłka naukowa, ale odpowiednie okoliczności mogłyby przenieść go z dziedziny science fiction do prawdziwej nauki.

System napędu osnowy na statkach Star Trek był tym, co umożliwiało podróżowanie z gwiazdy na gwiazdę. Gdybyśmy mieli tę technologię, moglibyśmy z łatwością pokonać odległość do gwiazd, ale na dzień dzisiejszy pozostaje to w sferze science fiction. Napęd zarodników Star Trek Discovery otwiera nowy możliwy mechanizm szybszej podróży niż światło, który może być nawet lepszy niż napęd warp. (ALISTAIR MCMILLAN / CC-BY-2.0)

Trzy sposoby, w jakie franczyza Star Trek przewiduje podróże kosmiczne, są następujące:

  • Silniki impulsowe, podobne do tradycyjnego ruchu: paliwo jest wykorzystywane do wytwarzania energii, która wytwarza ciąg przez skierowany do tyłu układ wydechowy, napędzający statek kosmiczny do przodu.
  • Napęd warp, w którym sama przestrzeń jest kompresowana przed statkiem kosmicznym (i rozszerza się za nim), umożliwiając mu podróżowanie przez tę skompresowaną przestrzeń w sposób, który jest faktycznie szybszy niż światło. W połowie lat 90. fizyk teoretyczny Miguel Alcubierre stworzył czasoprzestrzeń, w której jest to możliwe w ramach ogólnej teorii względności. Jeśli istnieje masa ujemna i / lub energia ujemna, może to zmienić się z matematycznej na fizyczną.
  • Napęd zarodników, gdzie sieć zarodników grzybni rozmieszczonych w całym Wszechświecie umożliwia statkom kosmicznym natychmiastowe przemieszczanie się z jednego rozłączonego punktu do drugiego, tak jakby cudownie się teleportowały.

Sposób, w jaki Star Trek: Discovery implementuje napęd zarodników, może być nieco podejrzany, ale podstawowy pomysł nie jest tak szalony, jak się wydaje.

Paul Stamets jest kluczem do napędu zarodników Discovery, ponieważ odkrył związek między badaną przez siebie siecią grzybni, potworną istotą i zdolnością statku do „przeskakiwania” z jednego przyczynowo odłączonego obszaru kosmicznego do drugiego. (MICHAEL GIBSON / CBS)

Według programu istnieje sieć zarodników grzybów ze specjalnego rodzaju grzyba zwanego grzybnią. Zarodniki te rozprzestrzeniają się po całej galaktyce i przenikają nie tylko przestrzeń, ale także podprzestrzeń.

Poprzez połączenie z tą siecią zarodników ze specjalnego pomieszczenia obecnego na statku, napęd DASH (Displacement Activated Spore Hub) umożliwia statkowi podróżowanie z kosmosu, do podprzestrzeni i z powrotem w kosmos w całkowicie odłączonym miejscu. Z pewnością jest to sprytny pomysł, który przewiduje mechanizm podróżowania do odległych miejsc szybciej i precyzyjniej niż mógłby to zrobić napęd warp.

Ale, jak to przedstawił Star Trek, jest on zasadniczo wadliwy.

Gdy załoga Star Trek: Discovery po raz pierwszy dowiedziała się o Tardigradzie i zarodnikach grzybni, nie mieli pojęcia, że ​​faktycznie może ona mieć klucz do podróżowania szybciej, niż pozwala na to nawet napęd warp. (JAN THIJS / CBS © 2017 CBS INTERACTIVE)

Oto kilka powodów.

  1. Star Trek: Discovery polega na zdolności pewnego zwierzęcia - kosmicznego tardigrada - do wykonywania horyzontalnego transferu genów i włączania obcego DNA do własnego genomu. Ale zwierzęta nie mogą wykonywać horyzontalnego transferu genów; tylko bakterie mogą. Oryginalna gazeta, która o tym mówiła, została obalona tu i tutaj.
  2. Grzybnia tworzy tutaj ogromną sieć na Ziemi, ale wynika to z połączonej struktury korzenia. Problem polega na tym, że grzybnia jest zaawansowaną formą życia, która wymagała miliardów lat ewolucji na Ziemi, zanim istniała; nie mógł powstać w innych układach słonecznych, galaktykach lub wszechświatach.
  3. Nawet jeśli te zarodniki były kwantowo splątane mechanicznie, nie można ich było użyć do teleportacji materii, ani nawet do komunikowania się szybciej niż światło.

Choć może to być zabawny pomysł science fiction, stojąca za nim nauka jest nie do utrzymania.

Podróże warp, jak przewidziano dla NASA. Jeśli stworzyłeś tunel czasoprzestrzenny między dwoma punktami w przestrzeni, z jednym ustem poruszającym się relatywistycznie względem drugiego, obserwatorzy na obu ruchliwych końcach starzeliby się w bardzo różnych ilościach. Jeśli zamiast wypaczać się w przestrzeni naszego Wszechświata 3D, przeszedłeś przez inny, dodatkowy wymiar, możesz niemal natychmiast połączyć dwie różne lokalizacje. (NASA / DIGITAL ART BY LES BOSSINAS (CORTEZ III SERVICE CORP.), 1998)

Chyba że byłeś skłonny dokonać jednej małej zmiany znanych praw fizyki: dodaj czwarty wymiar przestrzenny, aby uzyskać łącznie pięć wymiarów (w tym czas). Gdyby Wszechświat miał dodatkowy wymiar przestrzeni i - co najważniejsze - możliwość zezwolenia obiektom istniejącym w naszych trzech wymiarach przestrzennych na wykorzystanie czwartego wymiaru do podróży, wówczas wszystko, co wyobraża sobie napęd zarodników, staje się możliwe.

Aby to zrozumieć, wyobraź sobie Wszechświat o dwóch wymiarach przestrzennych, takich jak powierzchnia kawałka papieru. Wyobraź sobie stworzenia żyjące na tym arkuszu papieru i - w prawdziwym stylu Flatland - jak wyglądałoby spotkanie z kimś, kto mógłby manipulować trzecim wymiarem.

Paraboloida Flamm'a, pokazana tutaj, reprezentuje krzywiznę czasoprzestrzeni poza horyzontem zdarzeń czarnej dziury Schwarzschilda. W teorii względności Einsteina masa zakrzywia tkaninę czasoprzestrzeni. Jeśli czasoprzestrzeń ma dodatkowe wymiary, może być możliwe praktycznie natychmiastowe podróżowanie z jednego miejsca do drugiego, wykorzystując swobodę, na którą pozwala dodatkowy wymiar. (ALLENMCC. WIKIMEDIA COMMONS)

Dwuwymiarowe stworzenie ma zewnętrzną stronę wystawioną na świat: zarys jego ciała. Ma również wnętrze, które nie jest: wszystko w środku. Uzbrojeni w twoje trójwymiarowe ramiona (i, jeśli wolisz, ołówek i gumkę), możesz łatwo wykonać następujące czynności:

  • zmienić układ narządów wewnętrznych,
  • sięgać i usuwać lub dodawać cokolwiek do jego wnętrza,
  • podnieś go ze strony i umieść w dowolnym miejscu z powrotem na stronie,
  • lub nawet złóż stronę, tak aby dwie rozłączone lokalizacje zachodziły na siebie i niemal natychmiast przenieś to stworzenie z jednej lokalizacji do drugiej.

Krótko mówiąc, wyglądalibyśmy jak Bogowie na stworzenie żyjące w jednym mniejszym wymiarze niż nasz.

Czterowymiarowym analogiem sześcianu 3D jest 8-komórkowa (lewa); 24-komorowy (po prawej) nie ma analogu 3D. Dodatkowe wymiary przynoszą dodatkowe możliwości. (JASON HISE WITH MAYA AND MACROMEDIA FIREWORKS)

A teraz przejdźmy do naszego Wszechświata, jaki znamy: z trzema wymiarami przestrzennymi. Ludzie od dawna badają ideę dodatkowych wymiarów, w tym, w jaki sposób mogą rozwiązać wiele największych problemów kosmologii, a nawet wyjaśnić, dlaczego mamy trzy wymiary przestrzenne i wszechświat, który dzisiaj wykonujemy.

To, co dodatkowy wymiar mógłby dla nas zrobić - gdybyśmy byli gotowi dodać czwarty - jest bardzo podobne do tego, co trzeci wymiar umożliwiłby zewnętrznemu party zrobienie dwuwymiarowego stworzenia. W szczególności ktoś, kto uzyskał dostęp do czwartego wymiaru, mógłby:

  • wykonywać na nas operacji bez rozcinania nas,
  • wstawiać, usuwać lub zmieniać kolejność elementów w nas,
  • usuń nas z naszej trójwymiarowej przestrzeni i umieść nas gdziekolwiek indziej,
  • i odpowiednio składając naszą przestrzeń, połącz dwie wcześniej odłączone lokalizacje, umożliwiając coś, co wyglądałoby na niemal natychmiastową teleportację bez naruszania zasad względności.
Idea, że ​​siły, cząstki i interakcje, które dziś widzimy, są przejawami jednej, nadrzędnej teorii, jest atrakcyjna i wymaga dodatkowych wymiarów oraz wielu nowych cząstek i interakcji. Jeden taki dodatkowy wymiar, jeśli miałby właściwe właściwości, mógłby umożliwić transport podobny do tego, jaki osiąga napęd zarodników w Star Trek: Discovery. (WIKIMEDIA WSPÓLNIE UŻYTKOWNIK ROGILBERT)

Ta ostatnia część z pewnością brzmi okropnie podobnie do tego, co stara się osiągnąć zarodnik Star Trek: Discovery! Statek kosmiczny, poprzez pewne połączenie z jakąś istotą, która przynajmniej częściowo rezyduje poza naszymi trzema wymiarami przestrzennymi, jest w stanie transportować się z jednego miejsca do drugiego szybciej niż za pomocą jakichkolwiek znanych środków. Napęd zarodników umożliwia transport odbywający się szybciej niż normalne silniki; szybszy niż światło; nawet szybciej niż pozwala na to napęd warp.

Realistycznie może to zrobić, opuszczając nasz trójwymiarowy Wszechświat, wchodząc w dodatkowy wymiar przestrzenny, a następnie ponownie wchodząc do naszego trójwymiarowego Wszechświata. Prowadzi to do jednego fantastycznego i szerokiego wniosku: podprzestrzeń jest w rzeczywistości dodatkowym wymiarem przestrzennym.

Ilustracja pola osnowy ze Star Trek, które skraca przestrzeń przed nią, a jednocześnie wydłuża przestrzeń za nią. Napęd zarodników, zarówno w Star Trek, jak i od fizycznej koncepcji przejścia przez dodatkowy wymiar przestrzenny w naszej rzeczywistości, może zabrać nas z punktu A do punktu B jeszcze szybciej. (TREKKY0623 ANGIELSKIEJ WIKIPEDII)

Cały szereg innych problemów i możliwości związanych z technologią Star Trek - o których ja sam napisałem książkę - rozwiązuje się natychmiast, identyfikując podprzestrzeń jako inny wymiar.

Komunikacja w podprzestrzeni może odbywać się szybciej niż światło, ponieważ sygnały nie przemieszczają się w przestrzeni, ale raczej przez dodatkowy wymiar, który skraca przestrzeń.

Ponieważ istnieją dodatkowe wymiary, niektóre cząstki, które nie mogą istnieć w naszym Wszechświecie - cząstki tetryonowe - mogą istnieć w podprzestrzeni.

I, co najistotniejsze, możliwe jest, że niektóre byty fizyczne (a nawet niektóre biologiczne) mogą nie tylko istnieć w naszym Wszechświecie, ale utrzymywać swój składnik, który istnieje, a nawet tworzy sieć w podprzestrzeni. Byłoby to całkowicie zgodne z tym, dlaczego Geordi La Forge określił podprzestrzeń jako „… ogromny plaster miodu z nieskończoną liczbą komórek”.

Jeśli istnieją dodatkowe wymiary, muszą być bardzo małe. Nawet przy największych dopuszczalnych wartościach czas zanikania czarnej dziury utworzonej w LHC byłby nadal wydłużony do zaledwie ułamka sekundy. Ale gdyby dodatkowe wymiary były prawdziwe, nagle istniałaby możliwość wyjścia z naszego wszechświata 3D, przejścia przez czwarty wymiar przestrzenny i ponownego wejścia w całkowicie rozłączonym punkcie czasoprzestrzeni. (FERMILAB DZISIAJ)

Gdybyśmy mieli dodatkowy wymiar przestrzenny w naszym Wszechświecie, każde stworzenie, które byłoby w stanie kontrolować jego ruch, byłoby w stanie pokonać wiele konwencjonalnych ograniczeń naszego Wszechświata. Podróż szybsza niż lekka, niemal natychmiastowa byłaby możliwa dzięki skróceniu tego dodatkowego wymiaru. Oprócz ruchu w górę i w dół, w lewo i w prawo oraz do przodu i do tyłu istniałby dodatkowy sposób poruszania się w przestrzeni kosmicznej, umożliwiający opuszczenie bieżącej lokalizacji i ponowne wejście w dowolne miejsce. Byłby to uzasadniony sposób na teleportację wszystkiego, co potrafisz przenieść, nawet całego statku kosmicznego, na dowolnie dużą odległość w dowolnie krótkim czasie.

To może być mądrzejszy wybór, aby zbudować to urządzenie fabularne science fiction na szczycie fizycznego zestawu cząstek, a nie organizmu biologicznego. Jakakolwiek sieć istnieje w dodatkowym wymiarze, musi mieć punkty wejścia i wyjścia, które można kontrolować, aby umożliwić rodzaj transportu, jaki widzimy w Star Trek: Discovery. Ale jeśli dodatkowe wymiary są prawdziwe i możemy nimi odpowiednio manipulować, nasze największe marzenie science fiction ze wszystkich - natychmiastowa teleportacja - może być bliższe urzeczywistnienia, niż kiedykolwiek sobie wyobrażaliśmy.

Gra Starts With A Bang jest już dostępna na Forbes, a dzięki naszym zwolennikom Patreon została ponownie opublikowana na poziomie Medium. Ethan jest autorem dwóch książek, Beyond The Galaxy i Treknology: The Science of Star Trek, od Tricorderów po Warp Drive.