USS Discovery, NCC-1031, е първият кораб на Star Trek, за който видяхме, че е способен да пътува чрез спорово задвижване, което е по-бързо от двете импулсни двигатели и warp задвижване. Идеята за задвижването на спорите може да бъде физически възможна във Вселената, ако съществуват допълнителни пространствени измерения, но вероятно няма да се захранва от мрежа от гъбични спори. (STAR ​​TREK / CBS PRESS KIT)

Петото измерение може да направи спорното движение на Star Trek Discovery физически възможно

Способността за мигновено прескачане от едно място в пространството на друго очевидно нарушава законите на физиката. Или го прави?

Във Вселената има няколко правила, които изглежда никога няма да бъдат нарушени. Частиците не могат да пътуват по-бързо от скоростта на светлината във вакуум; ентропията на затворена система никога не може да намалее; енергия и инерция трябва да бъдат запазени. Но ако правилата, с които играе Вселената, са различни, отколкото ние ги разбираме днес, в крайна сметка може да са възможни много неща, които днес изглеждат забранени.

В Star Trek: Discovery, нов тип технология ни отвежда дори по-бързо от warp drive: споровото устройство. Вместо да пътува по-бавно от светлината (чрез импулсни двигатели) или дори по-бързо от светлината през пространството (чрез warp задвижване), спорното устройство позволява мигновено „прескачане“ от едно място в пространството на друго, изключено място на голямо разстояние далеч. Идеята беше отхвърлена като мащабна научна промаха, но правилните обстоятелства биха могли да я пренесат от сферата на научната фантастика в науката в реалния живот.

Системата за задвижване на основата на корабите на Star Trek беше това, което направи възможно пътуването от звезда до звезда. Ако разполагахме с тази технология, лесно бихме преодолели разстоянието до звездите, но това остава в сферата на научната фантастика за днес. Спорното устройство на Star Trek Discovery отваря нов възможен механизъм за пътуване, по-бързо от светлината, което може да бъде дори по-превъзходно на warp устройство. (ALISTAIR MCMILLAN / CC-BY-2.0)

Трите начина, по които франчайзът Star Trek предвижда космическото пътуване, са следните:

  • Импулсни двигатели, което е подобно на конвенционалното движение: гориво се използва за създаване на енергия, която създава тяга от обърнат назад изпускателен газ, задвижващ космическия кораб напред.
  • Warp задвижване, при което самото пространство се компресира пред космически кораб (и разширява зад него), което му позволява да пътува през това компресирано пространство по начин, който е ефективно по-бърз от светлината. В средата на 90-те години теоретичният физик Мигел Алкубиер създава пространствено време, където това е възможно в рамките на общата относителност. Ако съществуват отрицателна маса и / или отрицателна енергия, това може да се измести от математическа възможност към физическа.
  • Спорово задвижване, при което мрежа от мицелни спори, разпространена във Вселената, позволява на космически кораб мигновено да премине от една прекъсната точка до друга, сякаш по чудо се телепортират.

Начинът, по който Star Trek: Discovery изпълнява устройството за спора, може да е малко подозрителен, но основната идея не е толкова луда, колкото звучи.

Пол Stamets е ключът към спора на Discovery, тъй като е разкрил връзка между мицелната мрежа, която е изучавал, тардиградно същество и способността на кораб да „скача“ от един причинено изключен участък от пространството в друг. (MICHAEL GIBSON / CBS)

Според шоуто има мрежа от гъбични спори от специален вид гъби, известен като мицел. Тези спори са разпространени навсякъде в галактиката и проникват не само в космоса, но и в подпространството.

Чрез взаимодействие с тази мрежа от спори от специално помещение, присъстващо на кораба, задвижването на спора Hub с активирано преместване (DASH) позволява на кораба да пътува от космоса, в подпространството и обратно в космоса на напълно изключено място. Това е интелигентна идея със сигурност, която предвижда механизъм за пътуване до отдалечени места по-бързо и точно, отколкото дори и warp устройство може да позволи.

Но както го представи Star Trek, той е в основата на недостатък.

Когато екипажът на Star Trek: Discovery за първи път научи за Tardigrade и мицелийните спори, те нямаха представа, че всъщност може да държи ключа за пътуване по-бързо, отколкото би позволило дори и warp drive. (JAN THIJS / CBS © 2017 CBS INTERACTIVE)

Ето някои причини защо.

  1. Star Trek: Discovery разчита на способността на определено животно - космическо тардиграда - да извършва хоризонтален трансфер на гени и да включва чужда ДНК в свой геном. Но животните не могат да извършват хоризонтален трансфер на гени; само бактериите могат. Оригиналната хартия, която оспори това, беше развенчана тук и тук.
  2. Мицелът образува огромна мрежа тук на Земята, но това се дължи на свързаната му коренова структура. Проблемът е, че мицелът е напреднала форма на живот, която изискваше милиарди години еволюция на Земята, преди да съществува; тя не би могла да възникне в други слънчеви системи, галактики или вселени.
  3. Дори тези спори да бъдат квантово механично заплетени, те не биха могли да бъдат използвани за телепортиране на материя или дори за комуникация по-бързо от светлината.

Въпреки че това може да е забавна научнофантастична идея, науката зад нея е несъстоятелна.

Warp пътуване, както е предвидено за НАСА. Ако сте създали дупка на червей между две точки в пространството, като едната уста се движи релативистично по отношение на другата, наблюдателите в който и да е преходен край щяха да остареят с много различни количества. Ако вместо да изкривите пространството на нашата 3D Вселена, преминете през различно, допълнително измерение, можете да свържете две различни места почти мигновено. (НАСА / ДИГИТАЛНО ИЗКУСТВО НА ЛЕС БОСИНАС (CORTEZ III SERVICE CORP.), 1998 г.)

Освен ако това не е, вие сте били готови да направите една малка промяна в известните закони на физиката: добавете в четвърто пространствено измерение, за да ни изведете общо пет измерения (включително време). Ако Вселената имаше допълнително измерение на пространството и - най-важното - способността да позволи на обектите, съществуващи в нашите три пространствени измерения, да използват четвъртото измерение за пътуване, тогава всичко, което си представя устройството на спорите, става възможно.

За да разберете как, представете си Вселена с две пространствени измерения, като повърхността на лист хартия. Представете си създанията, които живеят на този лист хартия и - в истинския плоски стил - каква би била среща с човек, който би могъл да манипулира третото измерение.

Параболоидът на пламъка, показан тук, представлява кривата на пространството във времето извън хоризонта на събитията на черна дупка на Шварцшилд. В относителността на Айнщайн, масата криви тъканта на пространството-време. Ако пространственото време има допълнителни измерения, е възможно да се пътува практически мигновено от едно място на друго, като се възползвате от свободата, която позволява допълнително измерение. (ALLENMCC. НА ВИКОМЕДИЙСКИТЕ ОБЩНОСТИ)

Двуизмерното същество има външен вид, който е изложен на света: очертанията на тялото му. Освен това има интериор, който не е: всичко отвътре. Въоръжени с триизмерните си ръце (и, ако предпочитате, молив и гума), лесно можете да направите следното:

  • пренаредете вътрешните си органи,
  • посегнете и премахнете или добавете нещо в интериора му,
  • вдигнете го от страницата и го поставете надолу навсякъде обратно на страницата,
  • или дори сгънете страницата, така че две разединени местоположения да се припокриват и почти незабавно да прехвърлят това същество от едно местоположение на друго.

Накратко, бихме изглеждали като богове на същество, живеещо в едно по-малко измерение от нашето собствено.

Четириизмерният аналог на 3D куб е 8-клетка (вляво); 24-клетката (вдясно) няма 3D аналог. Допълнителните размери носят със себе си допълнителни възможности. (JASON HISE С МАЙА И МАКРОМЕДИЯ ОГНЕНИ)

Така че сега да дойдем в нашата Вселена, както я познаваме: с три пространствени измерения. Хората отдавна изследват идеята за допълнителни измерения, включително как биха могли да решат много от най-големите проблеми на космологията и дори обясняват защо имаме три пространствени измерения и Вселената, която правим днес.

Какво допълнително измерение може да направи за нас - ако бяхме готови да добавим четвърто - е много подобно на това, което трето измерение би позволило на външна страна да направи двуизмерно същество. По-специално, някой, който получи достъп до четвъртото измерение, би могъл:

  • извършете операция върху нас, без да ни отрязвате отворени,
  • поставете, премахнете или пренаредете нещо вътре в нас,
  • премахнете ни от нашето триизмерно пространство и ни поставете на друго място,
  • и чрез сгъване на нашето пространство, както е уместно, свържете две преди това разединени места, позволявайки това, което би изглеждало като моментална телепортация, без да нарушава законите на относителността.
Идеята, че силите, частиците и взаимодействията, които виждаме днес, са всички прояви на една единствена, всеобхватна теория, е привлекателна, изискваща допълнителни измерения и много нови частици и взаимодействия. Едно такова допълнително измерение, ако притежава правилните свойства, би могло да позволи транспортиране, подобно на това, което спорното устройство осъществява в Star Trek: Discovery. (WIKIMEDIA COMMONS ПОТРЕБИТЕЛ РОГИЛБЕРТ)

Тази последна част сигурно звучи ужасно много като това, което Star Trek: Discovery спорният стремеж се опитва да постигне! Космическият кораб, чрез някаква връзка с някакво образувание, което поне частично пребивава извън трите ни пространствени измерения, е в състояние да се транспортира от едно място до друго по-бързо, отколкото чрез някакви известни средства. Споровото задвижване позволява транспортирането да става по-бързо от нормалните двигатели; по-бързо от светлината; дори по-бързо, отколкото основен диск ще позволи.

Начинът, по който може да направи това, реалистично е, като напусне нашата триизмерна Вселена, въведете допълнително пространствено измерение и след това отново въведете нашата триизмерна Вселена. Това води до едно фантастично и вълнуващо заключение: подпространството всъщност е допълнително пространствено измерение.

Илюстрация на основата от Star Trek, която съкращава пространството пред него, докато удължава пространството зад него. Спорът, както в Star Trek, така и от физическата идея за преминаване през допълнително пространствено измерение в нашата реалност, би могъл да ни отведе от точка А до точка Б още по-бързо. (TREKKY0623 OF ENGLISH WIKIPEDIA)

Цяла редица други проблеми и възможности с технологията Star Trek - за които аз самият написах книгата - веднага се решават с идентифицирането на подпространството като друго измерение.

Комуникацията в подпространството може да се осъществи по-бързо от светлината, защото сигналите не пътуват през пространството, а по-скоро чрез допълнително измерение, което се съкращава от пространството.

Тъй като има допълнителни измерения, някои частици, които не могат да съществуват в нашата Вселена - тетрионни частици - могат да съществуват в подпространството.

И най-важното е, че някои физически същества (или дори някои биологични) могат не само да съществуват в нашата Вселена, но да поддържат компонент от себе си, който съществува и дори да образува мрежа, в подпространството. Това би било напълно съвместимо с защо Джорди Ла Форж нарече подпространството „… огромна пчелна пита с безкраен брой клетки“.

Ако съществуват допълнителни размери, те трябва да са с много малки размери. Дори и при най-големите разрешени стойности, времето на разпадане на черна дупка, създадена в LHC, все още ще бъде увеличено само до малка част от секундата. Но ако допълнителни измерения бяха реални, изведнъж би съществувала възможността да излязат от нашата 3D вселена, да преминете през четвъртото пространствено измерение и да влезете отново в напълно прекъсната точка в космическото време. (FERMILAB ДНЕС)

Ако имахме допълнително пространствено измерение във нашата Вселена, всяко същество, което беше в състояние да контролира движението си през нея, щеше да може да преодолее много от конвенционалните граници на нашата Вселена днес. По-бързото, без светло, незабавно пътуване би станало възможно, ако се извърши пряко преминаване през това допълнително измерение. Освен нагоре, надолу, наляво и надясно и напред и назад, ще има допълнителен начин за придвижване през пространството, който ви позволява да излезете от текущото си местоположение и да влезете отново на друго място. Би било легитимен начин да телепортирате каквото и да сте способни да се придвижите, дори цял звезден кораб, произволно голямо разстояние за произволно кратък период от време.

Може да е по-умен избор да се изгради това научно-фантастично сюжетно устройство върху физически набор от частици, а не биологичен организъм. Каквато и мрежа да съществува в допълнително измерение, тя трябва да има точки за вход и изход, които да се контролират, за да се даде възможност за вида транспорт, който виждаме в Star Trek: Discovery. Но ако допълнителните измерения са реални и можем да ги манипулираме по подходящ начин, най-голямата ни научнофантастична мечта от всички - мигновена телепортация - може би е по-близо до превръщането в реалност, отколкото някога сме предвиждали преди.

Starts With A Bang вече е на Forbes и е публикуван отново на Medium благодарение на нашите привърженици на Patreon. Итън е автор на две книги: „Отвъд галактиката“ и „Трекнология: Наука за звезден път от трикрилите до Warp Drive“.