Hvorfor det uberegnelige drev, der inspirerede Elon Musks Mars-planer, kunne ikke fungere

Forestil dig en verden, hvor dine yndlings science fiction historier er en realitet: En dampende kop te materialiserer for dine øjne, mens du zip gennem rummet ved hjælp af et usandsynligt drev med en portal pistol gemt tæt ind i dit bælte. Det lyder fint, ikke? Desværre - og undskyld at forkæle fantasien - det er bedst at ikke blive for spændt på et post-scarcity univers eller en hyperspeed pendling. Mange af de gadgets, vi har vænnet os til at se på skærmen, overtræder dette universs fysiske love, hvilket betyder, at medmindre du har adgang til et andet univers (bedes du kontakte det i så fald), skal du betale for noget newtonsk.

I et forsøg på at komme over vores skuffelse over virkeligheden talte vi til Marc Millis, en tidligere luftfartsingeniør på NASAs Glenn Research Center og grundlæggeren af ​​Tau Zero Foundation og Dr. Adam Bruckner, professor i luftfart og astronautik ved universitetet af Washington, omkring tre af science fiction's mest ikoniske gadgets. De forklarede præcist, hvorfor disse værktøjer skal forblive i den fiktive boks. Det er en total bummer men også meget informativ - og det er noget.

Den Uendelige Improbability Drive

I Hitchhiker's Guide til Galaxy, rumskibet Hjerte af guld - som vil låne sit navn til SpaceX Mars Mission-skibet - bruger et "Improbability Drive" til at springe over gennem hyperspace ved at bruge sandsynlighed for at komme til tilfældige steder i hele universet. Det betyder, at hvis du aktiverer drevet, vil det tage dig et sted helt uventet hver gang. Du ved aldrig, hvor du kommer til ende. Det giver et godt eventyr, men det er ikke ligefrem praktisk.

Det er underligt nok, at der er en kerne af videnskabeligt grundlag for denne type enhed. Bær med mig, fordi det er lidt vanskeligt at forstå: Ifølge bøgerne blev drevet inspireret af, at selvom partikler skal forekomme nær atomkernen, er der en uendelig lille chance for, at disse partikler til tider kan findes langt væk fra deres oprindelsessted. De forskere, der byggede Hjerte af guld derefter teoretiseret, at det samme koncept kunne anvendes til rumrejser, så en krop kunne rejse mellem steder uden at passere gennem det mellemliggende rum. Dermed blev usandsynlighedsdrevet født.

"Kvantfysik viser faktisk, at en partikel måske ikke er præcis, hvor en ville forvente det. På de små skalaer, som kvantfysik beskriver, er der noget, der hedder "sandsynlighedsfordelingsfunktionen" for en partikels placering. Det viser hvor partiklen sandsynligvis er men den region strækker sig ud til længere afstande, omend med formindsket sandsynlighed, "forklarede Millis.

Bruckner bekræfter, at brugen af ​​sandsynlighed for at komme overalt bevidst ville være forgæves, fordi "med sandsynlighed er der ingen determinisme." Men selvom du ønskede at bygge et rumskib, der brugte sandsynlighed som en del af operativsystemet, ville du ikke have held og lykke.

"Dit hele rumskib, som er makroskopisk, ville skulle opføre sig som en kvantepartikel. Hvert eneste atom i dette rumfartøj ville blive tvunget til at opføre sig som ethvert andet atom, "forklarede han. "Makroskopiske ting kan ikke gøres til at opføre sig som et atom eller en elektron."

Hvad angår chancen for, at mennesker på en eller anden måde kunne finde ud af en måde at kontrollere sandsynligheden for? Vi er ikke klar til det niveau af magt endnu, så tænk ikke engang på det.

"Hvis vi kunne komme frem til en måde at være overalt i nogen multiverse, hvad ville der skelne os fra begrebet en gud? Vi ville være overalt og kende alt, "siger Dr. Bruckner.

Portal Gun

Rick Sanchez's portalpistol - som han bruger til at skyde huller i spacetime stoffet, så han og Morty kan komme ind i forskellige universer - overtræder fysikkens love i dette univers, men det er kun halvdelen af ​​problemet. Resten af ​​problemet er, at der ikke er nogen måde at vide, om andre universer ville være bundet af de samme fysiske love som vores egne.

"Der er ingen måde at bevise, at alle universer adlyder alle de samme fysiske love eller bruger kvantemekanik," sagde Dr. Bruckner. "Intet siger, at et andet univers voksede ud af en big bang."

Ifølge multiverse teorien kunne nogle universer uden for os være det samme, mens andre kunne være lidt anderledes. Måske tog historien en anden vej; måske du og jeg blev aldrig født. Denne idé afspejler bestemt, hvordan alternative universer behandles Rick og Morty - Bare se episoden "Close Rick-Counters of the Rick Kind". Det er dog stort set det eneste ved portalpistolen, der matcher kendte videnskabelige teorier.

"Det nærmeste, jeg ved i fysik til" portaler ", er ormehuller," siger Millis. Forskere spekulerer på, at ormhuller er forbindelser mellem vidt adskilte områder af rummet, men begrebet er stadig hypotetisk; de er ikke blevet observeret i rummet endnu. Hvis ormehuller gøre give en genvej mellem steder i universet, så det er rimeligt at spekulere på, at et supergeni som Rick ville finde en måde at udnytte denne magt til at transportere ham ind i andre verdener. Alligevel skal Rick have et stort mål, for som Millis påpeger, er en fælles forvirring med udtrykket "flere dimensioner", at det naivt antages at betyde flere sæt kendte 3D-rum. Flere dimensioner kan også betyde, at rummet har andre egenskaber. "De er måske ikke alle tredimensionelle - selvom tiden kan fungere forskelligt.

Sidste år spekulerede forskerne på CERNs Large Hardron Collider, at det kunne være muligt for tyngdekraft at "lække" i ekstra dimensioner gennem miniature sorte huller, som de forsøgte at opdage for at bruge LHC. Det betyder, at det ville tage en massiv partikelkollider, der fungerer ved billioner af elektriske volt for at producere endda et mini sort hul. En håndholdt enhed, som kunne gøre det samme, er uden for spørgsmålet … for nu.

Replikatoren

Den Forenede Federation af Planeter fandt en måde at fjerne sult fra planeterne under sine velvillige vinger, takket være stor til replikatoren, en enhed, der omarrangerer partikler i molekyler og molekyler i objekter. Det er en tænkelig teknologi, for som Einsteins berømte E = mc2 ligning viste sig, er materie bare en anden form for energi, hvilket ville tillade objekter med masse, der skulle skabes ud af den nævnte energi. Forskere siger, at dette ikke er et helt vanvittigt begreb, og at der er to mulige metoder til at gøre replikatoren til virkelighed.

Forskere, der arbejder med det europæiske strategiforum for forskningsinfrastruktur, bygger ELI eller ekstrem lysinfrastruktur.ELI, en kraftig laser så kraftig, at hvis du skød en af ​​sine bjælker ind i såkaldt tomt rum (husk, kvantemekanik bestemmer, at der ikke er noget som tom plads, fordi super små partikler flyder rundt os bogstaveligt overalt) ville forhindre partikler i at kollidere og udslette hinanden. Hvad har dette at gøre med at gøre te materialere ud af tynd luft? Hvis partikler ikke bliver tilintetgjort, slutter de med masse i det, der engang var en tom pladsområde. Så det er ikke mad temmelig endnu, men det skaber stadig genstande, hvor der ikke var objekter før.

I et langt mere praktisk og langt enklere eksperiment arbejder forskere ved NASA på en 3D-printer, der kan producere mad. Deres mål er at give astronauter en enhed, der kan producere næring til dem under lange rejser. I 2013 producerede en version af en pizza en tolv minutter.

En sådan anordning kan lande os mennesker et skridt tættere på Gene Roddenberries fantasi af en utopisk fremtid: Hvis printeren nogensinde bliver offentligt tilgængelig, kan den eliminere sult, give lindring af fødevaremangel og give fattige samfund føde- og vandressourcerne de har desperat brug for det.

Plus, det ville give mig en anden grund til at prale om, hvor vigtig og indflydelsesrig Star Trek viste sig at være, hvilket naturligvis er det vigtigste her.