Hvorfor den uberegnelige stasjonen som inspirerte Elon Musks Mars-planer, kunne ikke fungere

Tenk deg en verden der dine favorittfiction-historier er en realitet: En dampende kopp te materialiserer for øynene dine mens du glirer gjennom rommet ved hjelp av en usannsynlig kjøretur med en portalpistol som ligger tett inn i beltet ditt. Høres bra ut, ikke sant? Dessverre - og beklager å ødelegge fantasien - det er best å ikke bli for opptatt av et post-scarcity-univers eller en hyperspeed-pendling. Mange av de gadgets vi har blitt vant til å se på skjermen, bryter mot de fysiske lovene i dette universet, noe som betyr at med mindre du har tilgang til et annet univers (vennligst ta kontakt hvis det er tilfelle), må du betale for noe newtonsk.

I et forsøk på å komme over vår skuffelse over virkeligheten snakket vi med Marc Millis, tidligere flyveringeniør ved NASAs Glenn Research Center og grunnleggeren av Tau Zero Foundation, og Dr. Adam Bruckner, professor i luftfart og astronautikk ved universitetet av Washington, omtrent tre av science fiction mest ikoniske gadgets. De forklarte nøyaktig hvorfor disse verktøyene må være i den fiktive boksen. Det er en total bummer, men også veldig informativ - og det er noe.

Den uendelige improbability-stasjonen

I Hitchhiker's Guide to the Galaxy, romskipet Hjerte av gull - som vil låne sitt navn til SpaceX Mars Mission-skipet - bruker en "Improbability Drive" for å hoppe over reiser gjennom hyperspace ved å bruke sannsynlighet for å komme til tilfeldige steder i hele universet. Dette betyr at hvis du aktiverer stasjonen, vil det ta deg et sted helt uventet hver eneste gang. Du vet aldri hvor du vil ende opp. Det gir et godt eventyr, men det er ikke akkurat praktisk.

Rart nok, det er en kjernen av vitenskapelig grunnlag for denne typen enhet. Bær med meg, fordi det er litt vanskelig å forstå: Ifølge bøkene ble stasjonen inspirert av det faktum at selv om partikler skal vises nær atomkjernen, er det en uendelig liten sjanse for at disse partiklene noen ganger blir funnet langt borte fra deres opprinnelsessted. Forskerne som bygget Hjerte av gull deretter teoretisert at det samme konseptet kunne brukes til romferd, slik at en kropp kunne reise mellom steder uten å passere gjennom det mellomliggende rom. Dermed ble usannsynlighetstiden født.

"Kvantfysikk viser faktisk at en partikkel kanskje ikke er akkurat der man ville forvente det. På de små skalaene som kvantfysikk beskriver, er det noe som kalles "sannsynlighetsfordelingsfunksjonen" for en partikkels plassering. Det viser hvor partikkelen mest sannsynlig er men den regionen strekker seg ut til lengre avstander, om enn med redusert sannsynlighet, forklarer Millis.

Bruckner bekrefter at bruk av sannsynlighet for å komme seg hvor som helst, ville være ubrukelig fordi "med sannsynlighet er det ingen determinisme." Men selv om du ønsket å bygge et romskip som brukte sannsynlighet som en del av operativsystemet, ville du ikke ha stor flaks.

"Hele romskipet ditt, som er makroskopisk, må oppføre seg som en kvantpartikkel. Hvert eneste atom i dette romfartøyet ville bli tvunget til å oppføre seg som hvert annet atom, "forklarte han. "Makroskopiske ting kan ikke gjøres for å oppføre seg som ett atom eller en elektron."

Når det gjelder sjansen for at mennesker på en eller annen måte kunne finne ut en måte å kontrollere sannsynligheten for? Vi er ikke klar for det nivået av makt ennå, så ikke engang tenke på det.

"Hvis vi kunne komme opp med en måte å være hvor som helst i noen multiverse, hva ville skille oss fra begrepet en Gud? Vi ville være overalt og vite alt, "forklarer Dr. Bruckner.

Portal Gun

Rick Sanchez's portalpistol - som han bruker til å skyte hull i stoffet av spacetime, slik at han og Morty kan komme inn i forskjellige universer - bryter mot fysikkloven i dette universet, men det er bare halvparten av problemet. Resten av problemet er at det ikke er mulig å vite om andre universer vil være bundet av de samme fysiske lover som vår egen.

"Det er ingen måte å bevise at alle universer adlyder alle de samme fysiske lover eller bruker kvantemekanikk," sa Dr. Bruckner. "Ingenting sier at et annet univers vokste ut av en storang."

I følge multiverse-teorien kan noen universer utenfor oss være nøyaktig det samme, mens andre kan være litt annerledes. Kanskje historien tok en annen vei; kanskje du og jeg ble aldri født. Denne ideen gjenspeiler gjerne hvordan alternative universer behandles Rick og Morty - Bare se episoden "Close Rick-Counters of the Rick Kind." Men det er ganske mye det eneste ved portalpistolen som stemmer overens med kjente vitenskapelige teorier.

"Det nærmeste jeg vet i fysikk til" portaler "er ormhull," sier Millis. Forskere spekulerer på at ormhull er sammenhenger mellom vidt adskilte romområdene, men konseptet er fortsatt hypotetisk; De har ikke blitt observert i rommet enda. Hvis ormhuller gjøre gi en snarvei mellom steder i universet, så det er rimelig å spekulere på at et supergeni som Rick ville finne en måte å utnytte denne kraften til å transportere ham inn i andre verdener. Likevel, Rick må ha et godt mål, for som Millis påpeker, er en felles forvirring med begrepet "flere dimensjoner" at det er naivt antatt å bety flere sett med kjente 3D-mellomrom. Flere dimensjoner kan også bety at rom har andre egenskaper. "De er kanskje ikke alle tredimensjonale - selv tid kan virke annerledes.

I fjor spekulerte forskere ved CERNs Store Hardron Collider at det kunne være mulig for tyngdekraften å "lekke" til ekstra dimensjoner gjennom miniatyr sorte hull, som de forsøkte å oppdage for å bruke LHC. Det betyr at det ville ta en massiv partikkelkollider som opererer på trillioner med elektriske volt for å produsere til og med et mini svart hull. En håndholdt enhet som kan gjøre det samme er ut av spørsmålet … for nå.

Replikatoren

United Federation of Planets fant en måte å eliminere sult fra planeter under sine velvillige vinger, takk stort sett til replikatoren, en enhet som omarrangerer partikler i molekyler og molekyler i gjenstander. Det er en tenkelig teknologi, for som Einsteins berømte E = mc2-ligning viste seg, er materie bare en annen form for energi, noe som ville tillate gjenstander med masse å bli opprettet ut av energien. Forskere sier at dette ikke er et helt sinnssykt begrep, og at det er to mulige metoder for å gjøre replikatoren til virkelighet.

Forskere som arbeider med det europeiske strategiforumet for forskningsinfrastruktur, bygger ELI, eller ekstremt lysinfrastruktur.ELI, en kraftig laser så kraftig at hvis du skjøt en av sine bjelker inn i såkalt tomt rom (husk at kvantemekanikk bestemmer at det ikke er noe som er tomt fordi super små partikler flyter rundt oss bokstavelig talt overalt) ville stoppe partikler fra å kollidere og utslette hverandre. Hva har dette å gjøre med å lage te materialiserer ut av tynn luft? Hvis partikler ikke blir utslettet, vil de ende opp med masse i det som en gang var en tom plass i rommet. Så det er ikke mat ganske ennå, men det skaper fortsatt objekter der det ikke var gjenstander før.

I et mye mer praktisk og langt enklere eksperiment jobber forskere ved NASA på en 3D-skriver som kan produsere mat. Deres mål er å gi astronauter en enhet som kan gi næring til dem under lange reiser. I 2013 produserte en versjon av enheten en pizza om tolv minutter.

En slik enhet kan lande oss mennesker et skritt nærmere Gene Roddenberrys fantasi av en utopisk fremtid: Hvis skriveren blir allment tilgjengelig for allmennheten, kan den eliminere sult, gi lindring fra matmangel og gi fattige samfunn mat- og vannressursene de trenger så desperat.

Dessuten vil det gi meg en annen grunn til å skryte om hvor viktig og innflytelsesrik Star Trek viste seg å være, noe som selvfølgelig er det viktigste her.