Powieści i filmy science fiction są wypełnione daleko idącymi pomysłami i często stanowią punkt wyjścia do pełnej akcji przygody, a nie poważną próbę przewidzenia przyszłych trendów w nauce lub technologii. Niektóre z bardziej powszechnych metafor, takie jak przyspieszanie statku kosmicznego do fantastycznych prędkości w ciągu kilku sekund bez miażdżenia pasażerów, są po prostu niemożliwe zgodnie z prawami fizyki, tak jak je rozumiemy. Jednak te same prawa wydają się dopuszczać inne pozornie nieprawdopodobne koncepcje science fiction, od tuneli czasoprzestrzennych po wszechświaty równoległe. Oto podsumowanie niektórych pomysłów science-fiction, które można zrealizować, przynajmniej teoretycznie.
tunele czasoprzestrzenne
Pomysł tunelu czasoprzestrzennego, skrótu w przestrzeni, który umożliwia niemal natychmiastowe przemieszczanie się między odległymi częściami wszechświata, wydaje się być stworzona jako bajkowy trop. Ale pod bardziej formalną nazwą mostu Einsteina-Rosena koncepcja ta istniała jako poważna koncepcja teoretyczna na długo przed tym, zanim zrozumieli ją pisarze science fiction. wydostać się z Alberta Einsteina’s Ogólna teoria względnościczy ty widzisz powaga Jak zniekształcenie czasoprzestrzeni spowodowane przez masywne obiekty. Wraz z fizykiem Nathanem Rosenem, Einstein opracował w 1935 roku teorię, która sugerowała istnienie niezwykle silnej siły grawitacyjnej, takiej jak czarne dziury, mogą być ze sobą bezpośrednio powiązane. Tak narodziła się idea tuneli czasoprzestrzennych.
Siły otaczające czarną dziurę zniszczą każdego, kto się do niej zbliży, więc pomysł podróżowania przez tunel czasoprzestrzenny nie był poważnie rozważany aż do lat 80., kiedy astrofizyk Carl Sagan zdecydował, że napisze powieść naukową. Dla mnie BBCSagan zachęcił kolegę fizyka, Kipa Thorne’a, do opracowania realnego sposobu na błyskawiczne podróżowanie międzygwiezdnych odległości. Thorne słusznie wymyślił metodę – teoretycznie możliwą, ale nieprawdopodobną w praktyce – dzięki której człowiek może bez szwanku podróżować międzygwiezdną, przekraczając tunel czasoprzestrzenny. Rezultat znalazł się w powieści Sagana.lama(Simon i Schuster: 1985), który został później zrealizowany w filmie z Jodie Foster w roli tytułowej.
Chociaż tunele czasoprzestrzenne prawdopodobnie nie staną się tak prostym i wygodnym środkiem transportu, jak pokazano w filmach, naukowcy wymyślili więcej. Opłacalna metoda budowy tunelu czasoprzestrzennego Z pierwotnej sugestii Thorne’a. Możliwe też, że jeśli we wszechświecie rzeczywiście istnieją tunele czasoprzestrzenne, ich położenie można określić za pomocą nowej generacji detektorów fal grawitacyjnych.
deformacja kinetyczna
Warunkiem wstępnym większości kosmicznych opowieści o przygodach jest możliwość dotarcia z punktu A do punktu B znacznie szybciej niż jest to możliwe dzisiaj. Oprócz tuneli czasoprzestrzennych istnieje wiele przeszkód w osiągnięciu tego celu za pomocą konwencjonalnego statku kosmicznego. Wymagana jest ogromna ilość paliwa, ogromne efekty przyspieszenia i fakt, że wszechświat je posiada Ściśle narzucone ograniczenie prędkości. Jest to prędkość, z jaką porusza się światło, dokładnie jedna prędkość Rok świetlny rocznie, co nie jest szybkie w kontekście kosmicznym. Proxima Centauri, druga najbliższa Ziemi gwiazda, znajduje się 4,2 roku świetlnego od Słońca, podczas gdy Centrum Galaktyki jest oddalone o 27 000 lat świetlnych.
Na szczęście w kosmicznym limicie prędkości istnieje luka: określa ona jedynie maksymalną prędkość, jaką możemy podróżować. przez przestrzeń. Jak wyjaśnił Einstein, sama przestrzeń kosmiczna może być zniekształcona, więc być może można manipulować przestrzenią wokół statku kosmicznego w sposób, który narusza ograniczenia prędkości. Statek kosmiczny nadal podróżowałby przez otaczającą przestrzeń z prędkością mniejszą niż prędkość światła, ale sama przestrzeń poruszałaby się szybciej.
To właśnie mieli na myśli pisarze Star Trek, kiedy w latach 60. wymyślili koncepcję „silnika warp”, ale dla nich było to tylko rozsądne twierdzenie, a nie rzeczywista fizyka. Dopiero w 1994 roku teoretyk Miguel Alcubierre znalazł rozwiązanie równań Einsteina, które wywołało efekt True Torsion, siostrzaną stronę Live Science. Zgłoszone przez Space.com, co zmniejsza przestrzeń przed statkiem kosmicznym i rozszerza ją w kierunku rufy. Po pierwsze, rozwiązanie Alcubierre jest nie mniej innowacyjne niż przejściowy tunel czasoprzestrzenny Thorne’a, ale naukowcy starają się je ulepszyć w nadziei, że pewnego dnia stanie się praktyczne.
podróż w czasie
Koncepcja wehikułu czasu jest jednym z największych atutów fabuły w science fiction, pozwalając postaciom cofnąć się i zmienić bieg historii, na lepsze lub gorsze. Ale to nieuchronnie rodzi logiczne paradoksy. Na przykład, czy w „Powrót do przyszłości” Doc zbudowałby swój własny wehikuł czasu, gdyby Marty nie odwiedził go w przyszłości za pomocą tej samej maszyny? Z powodu takich paradoksów wiele osób zakłada, że podróże w czasie powinny być niemożliwe w prawdziwym świecie; Jednak zgodnie z prawami fizyki naprawdę może się zdarzyć.
Podobnie jak w przypadku tuneli czasoprzestrzennych i krzywizny przestrzeni, fizyka, która mówi nam, że podróżowanie w czasie jest możliwe, pochodzi z ogólnej teorii względności Einsteina. Traktuje to przestrzeń i czas jako część tego samego łańcucha czasoprzestrzennego, ponieważ są one ze sobą ściśle powiązane. Tak jak mówimy o zniekształcaniu przestrzeni za pomocą tunelu czasoprzestrzennego lub napędu warp, tak samo może być zniekształcony czas. Czasami może się zdeformować tak bardzo, że składa się z powrotem, co naukowcy nazywają „krzywa zamknięta w czasie– choć można by go dokładnie nazwać wehikułem czasu.
Projekt koncepcyjny tego wehikułu czasu został opublikowany w 1974 roku przez fizyka Franka Tiplera, według fizyka Davida Lewisa Andersona, który opisuje badania nad Instytut AndersonaPrywatne laboratorium badawcze. Nazywany cylindrem Tiplera, musi być duży, co najmniej 97 kilometrów długości, według Humble’a i niezwykle gęsty, a całkowita masa zbliżona do masy Słońca. Aby funkcjonować jako wehikuł czasu, cylinder musiałby obracać się wystarczająco szybko, aby zagiąć czasoprzestrzeń do punktu, w którym czas ponownie się załamuje. Może to nie brzmieć tak prosto, jak instalacja kondensatora przepływowego DeLorean, ale ma tę zaletę, że faktycznie będzie działać, przynajmniej na papierze.
przelew natychmiastowy
Oryginalnym przykładem teleportacji w sci-fi jest „Star Trek”.„ Przewoźnik, jak sama nazwa wskazuje, jest po prostu określany jako wygodny środek transportu ludzi z miejsca na miejsce. Ale teleportacja bardzo różni się od jakiejkolwiek innej formy teleportacji: zamiast podróżnika przemieszczającego się w przestrzeni od punktu startowego do miejsca docelowego, teleportacja powoduje utworzenie repliki w miejscu docelowym, podczas gdy oryginał zostaje zniszczony. Biorąc pod uwagę te warunki i na poziomie cząstek subatomowych, a nie ludzi, teleportacja jest rzeczywiście możliwa, zgodnie z IBM.
Proces w świecie rzeczywistym nazywa się teleportacją kwantową. Proces ten kopiuje dokładny stan kwantowy cząstki, takiej jak foton, do innej cząstki, która może znajdować się setki kilometrów od nas. Teleportacja kwantowa niszczy stan kwantowy pierwszego fotonu, więc wydaje się, że foton został magicznie teleportowany z jednego miejsca do drugiego. Oszustwo opiera się na tym, co Einstein nazwał „przerażającą pracą zdalną”, ale oficjalnie jest znane jako Splątanie kwantowe. Jeżeli foton, który ma zostać „teleportowany” styka się z jednym z pary splątanych fotonów, a wynikowy pomiar stanu jest wysyłany na koniec odbiorczy, gdzie znajduje się drugi splątany foton, to ostatni foton może zostać przełączony. do tej samej sytuacji. Jak teleportowany foton.
Jest to złożony proces nawet dla pojedynczego fotonu i nie ma możliwości, aby system teleportacji widziany w „Star Trek” mógł zostać powiększony. Teleportacja kwantowa ma to jednak Ważne aplikacje W prawdziwym świecie, takich jak komunikacja odporna na hakerów i ultraszybkie obliczenia kwantowe.
równoległe wszechświaty
Wszechświat to wszystko, co ujawniają nam nasze teleskopy: wszystkie miliardy galaktyk rozszerzają się na zewnątrz wielka eksplozja. Ale czy to wszystko? Teoria mówi, że może nie: wszystko może być wieloświat wszechświatów tam. Idea „równoległych wszechświatów” to kolejny znany temat science-fiction, ale oglądany na ekranie generalnie różni się od naszego pomysłu tylko drobnymi szczegółami. Ale prawda może być jeszcze dziwniejsza, ponieważ podstawowe parametry fizyki we wszechświecie równoległym, takie jak siła grawitacji czy siły jądrowe, różnią się od naszych. Klasycznym opisem zupełnie innego wszechświata tego rodzaju i zamieszkujących go stworzeń jest powieść Isaaca Asimova Sami bogowie.„(podwójny dzień: 1972).
Kluczem do współczesnego zrozumienia wszechświatów równoległych jest koncepcja „wiecznej inflacji”. Reprezentuje strukturę nieskończonej przestrzeni w stanie ciągłej i niewiarygodnie szybkiej ekspansji. Czasami punkt w tej przestrzeni (duża niezależna eksplozja) wybucha z ogólnej ekspansji i zaczyna rosnąć w wolniejszym tempie, pozwalając na formowanie się w nim obiektów fizycznych, takich jak gwiazdy i galaktyki. Zgodnie z tą teorią nasz wszechświat jest jednym z tych regionów, ale może istnieć wiele innych.
Podobnie jak w historii Asimova, te równoległe wszechświaty mogą mieć zupełnie inne parametry fizyczne niż nasze własne. Kiedyś naukowcy wierzyli, że wszechświaty o mniej więcej takich samych parametrach jak nasz mogą podtrzymywać życie, ale ostatnie badania sugerują, że sytuacja może nie być tak ograniczona. Wcześniej zgłoszone Live Science. Jest więc nadzieja dla kosmitów Asimova do tej pory, choć nie skontaktowano się, jak w powieści. Jednak skutki innych wszechświatów mogą być dla nas wykrywalne innymi sposobami. Sugeruje się, że tajemnicza „zimna plama” w kosmicznym mikrofalowym tle to blizna po zderzeniu z równoległym wszechświatem, pisze Evan Baldry, profesor astrofizyki na Uniwersytecie Johna Mooresa w Liverpoolu w Wielkiej Brytanii. rozmowa.
Pierwotnie opublikowany w Live Science.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Eksperci sugerują wykorzystanie statku kosmicznego SpaceX do ratowania próbek utkniętych na powierzchni Marsa
Z badań wynika, że skład diety wpływa na zdrowie i zachowanie potomstwa
Astronauci NASA Artemis 3 umieści na powierzchni Księżyca detektor trzęsień ziemi