USS Discovery, NCC-1031, является первым кораблем Star Trek, который, как мы видели, способен путешествовать с помощью привода спор, который быстрее, чем импульсные двигатели и привод варпа. Идея привода спор может быть физически возможна во Вселенной, если существуют дополнительные пространственные измерения, но, вероятно, она не будет питаться сетью грибных спор. (STAR ​​TREK / CBS PRESS KIT)

Пятое измерение может сделать физически возможным привод спор Star Trek Discovery

Способность мгновенно прыгать из одного места в пространстве в другое явно нарушает законы физики. Или это?

Во Вселенной есть несколько правил, которые, похоже, никогда не будут нарушены. Частицы не могут двигаться быстрее скорости света в вакууме; энтропия замкнутой системы никогда не может уменьшаться; энергия и импульс должны быть сохранены. Но если правила, по которым играет Вселенная, отличаются от тех, которые мы понимаем сегодня, многие вещи, которые сегодня кажутся запрещенными, могут быть возможны в конце концов.

В Star Trek: Discovery новый тип технологий делает нас даже быстрее, чем диск деформации: диск споры. Вместо того, чтобы двигаться медленнее света (с помощью импульсных двигателей) или даже быстрее света через пространство (с помощью привода деформации), привод споры позволяет мгновенно «перепрыгнуть» из одного места в пространстве в другое, отсоединенное место на большое расстояние. прочь. Идея была отвергнута как крупная ошибка науки, но при правильных обстоятельствах она может переместиться из сферы научной фантастики в реальную науку.

Система варп-драйва на звездных кораблях Star Trek позволила совершить путешествие от звезды к звезде. Если бы у нас была эта технология, мы могли бы легко преодолеть расстояние до звезд, но это остается в области научной фантастики на сегодняшний день. Привод спор Star Trek Discovery открывает новый возможный механизм для перемещения со скоростью, превышающей скорость света, который может даже превосходить привод деформации. (ALISTAIR MCMILLAN / CC-BY-2.0)

Три способа, которыми франшиза Star Trek предусматривает космические путешествия, заключаются в следующем:

  • Импульсные двигатели, которые аналогичны обычным путешествиям: топливо используется для создания энергии, которая создает тягу назад направленным выхлопом, продвигая космический корабль вперед.
  • Деформационный диск, где само пространство сжимается перед космическим кораблем (и расширяется за ним), позволяя ему перемещаться по этому сжатому пространству способом, который эффективно быстрее света. В середине 1990-х годов физик-теоретик Мигель Алькубьерре создал пространство-время, где это возможно в рамках Общей теории относительности. Если существует отрицательная масса и / или отрицательная энергия, это может перейти от математической возможности к физической.
  • Привод спор, где сеть спор мицелия распространяется по всей Вселенной, позволяет космическому кораблю мгновенно перемещаться из одной отключенной точки в другую, как если бы они чудесным образом телепортировались.

То, как Star Trek: Discovery реализует привод спор, может быть немного подозрительным, но основная идея не настолько безумна, как кажется.

Пол Стамец - ключ к споровому движению Discovery, обнаруживший связь между сетью мицелия, которую он изучает, существом с задержкой tardigrade и способностью корабля «перепрыгивать» из одной причинно не связанной области пространства в другую. (МАЙКЛ ГИБСОН / CBS)

Согласно шоу, существует сеть грибковых спор из особого вида гриба, известного как мицелий. Эти споры распространяются по всей галактике и пронизывают не только пространство, но и подпространство.

Взаимодействуя с этой сетью спор из специальной комнаты, присутствующей на корабле, привод Displacement Activated Spore Hub (DASH) позволяет кораблю путешествовать из космоса, в подпространство и обратно в космос в совершенно отключенном месте. Конечно, это умная идея, которая предусматривает механизм для перемещения в отдаленные места более быстро и точно, чем мог бы задействовать даже привод деформации.

Но, как представил Star Trek, это в корне ошибочно.

Когда команда Star Trek: Discovery впервые узнала о Tardigrade и спорах мицелия, они понятия не имели, что на самом деле она могла бы удерживать ключ к путешествию быстрее, чем позволяло даже движение варпа. (JAN THIJS / CBS © 2017 CBS INTERACTIVE)

Вот несколько причин, почему.

  1. Star Trek: Discovery опирается на способность определенного животного - космического медвежонка - осуществлять горизонтальную передачу генов и включать чужеродную ДНК в свой собственный геном. Но животные не могут осуществлять горизонтальный перенос генов; только бактерии могут. Оригинальный документ, который утверждал это, был разоблачен здесь и здесь.
  2. Мицелий действительно формирует огромную сеть здесь на Земле, но это связано с его связанной корневой структурой. Проблема заключается в том, что мицелий является продвинутой формой жизни, которая потребовала миллиардов лет эволюции на Земле, прежде чем существовать; он не мог возникнуть в других солнечных системах, галактиках или вселенных.
  3. Даже если эти споры были запутаны в квантовой механике, их нельзя было использовать для телепортации вещества или даже для связи быстрее света.

Хотя это может быть забавная научная идея, наука, стоящая за ней, несостоятельна.

Деформация путешествия, как и предполагалось для НАСА. Если бы вы создали червоточину между двумя точками в пространстве с одним ртом, движущимся релятивистски относительно другого, наблюдатели на обоих подвижных концах пострадали бы в совершенно разных количествах. Если вместо того, чтобы искривляться в пространстве нашей трехмерной вселенной, вы проходите через другое, дополнительное измерение, вы можете почти мгновенно соединить два разрозненных местоположения. (НАСА / ЦИФРОВОЕ ИСКУССТВО ЛЕС БОССИНАС (CORTEZ III SERVICE CORP.), 1998)

Если, конечно, вы не захотели сделать одно небольшое изменение известных законов физики: добавить четвертое пространственное измерение, чтобы поднять нас до пяти измерений (включая время). Если Вселенная имела дополнительное измерение пространства и, что наиболее важно, способность позволять объектам, существующим в наших трех пространственных измерениях, использовать четвертое измерение для путешествий, тогда все, что воображает привод споры, становится возможным.

Чтобы понять, как, вообразите Вселенную с двумя пространственными измерениями, подобными поверхности листа бумаги. Представьте себе существ, которые живут на этом листе бумаги, и - в истинном стиле Флатландии - на что будет похожа встреча с кем-то, кто мог бы манипулировать третьим измерением.

Параболоид Фламма, показанный здесь, представляет кривизну пространства-времени за горизонтом событий черной дыры Шварцшильда. В теории относительности Эйнштейна масса искривляет ткань пространства-времени. Если пространство-время имеет дополнительные измерения, может быть возможно практически мгновенно перемещаться из одного места в другое, пользуясь свободой, которую допускает дополнительное измерение. (ALLENMCC. WIKIMEDIA COMMONS)

У двумерного существа есть внешняя сторона, которая выставлена ​​миру: контур его тела. У этого также есть интерьер, который не: все внутри. Вооружившись своими трехмерными руками (и, если хотите, карандашом и ластиком), вы можете легко сделать следующее:

  • переставить свои внутренние органы,
  • достать и удалить или добавить что-нибудь в его интерьер,
  • поднимите его со страницы и поместите в любое место на странице,
  • или даже сложить страницу так, чтобы два отключенных местоположения перекрывались, и почти мгновенно переносить это существо из одного местоположения в другое.

Короче говоря, мы будем похожи на богов для существа, живущего в одном измерении меньше, чем наше.

Четырехмерный аналог трехмерного куба представляет собой 8-элементную ячейку (слева); 24-элементная ячейка (справа) не имеет 3D-аналога. Дополнительные размеры приносят с собой дополнительные возможности. (Джейсон Хизе с майя и макромедией фейерверки)

Итак, теперь давайте перейдем к нашей Вселенной, какой мы ее знаем: с тремя пространственными измерениями. Люди давно изучают идею дополнительных измерений, в том числе того, как они могут решить многие из величайших проблем космологии, и даже объясняют, почему у нас есть три пространственных измерения и Вселенная, которую мы делаем сегодня.

То, что дополнительное измерение могло бы сделать для нас - если бы мы были готовы добавить четвертое - очень похоже на то, что третье измерение позволило бы внешней стороне сделать с двумерным существом. В частности, кто-то, кто получил доступ к четвертому измерению, может:

  • сделайте нам операцию, не разрезая нас,
  • вставить, удалить или переставить что-то внутри нас,
  • уберите нас из нашего трехмерного пространства и поместите нас в другое место,
  • и, сложив наше пространство соответствующим образом, соедините два ранее отключенных местоположения, что позволит сделать то, что выглядит как почти мгновенная телепортация, не нарушая законы относительности.
Идея о том, что силы, частицы и взаимодействия, которые мы видим сегодня, являются проявлениями единой всеобъемлющей теории, является привлекательной, требующей дополнительных измерений и множества новых частиц и взаимодействий. Одно из таких дополнительных измерений, если бы оно обладало правильными свойствами, могло бы обеспечить транспортировку, аналогичную той, которую выполняет привод спор в Star Trek: Discovery. (WIKIMEDIA COMMONS USER ROGILBERT)

Эта последняя часть действительно звучит очень похоже на то, что пытается сделать споровый диск Star Trek: Discovery! Космический корабль, благодаря некоторой связи с некой сущностью, которая, по крайней мере, частично находится за пределами наших трех пространственных измерений, способен переносить себя из одного места в другое быстрее, чем с помощью любых известных средств. Привод спор позволяет осуществлять транспортировку быстрее, чем обычные двигатели; быстрее света; даже быстрее, чем позволил бы привод деформации.

Реально он может сделать это, покинув нашу трехмерную Вселенную, войдя в дополнительное пространственное измерение, а затем снова войдя в нашу трехмерную Вселенную. Это приводит к одному фантастическому и широкому заключению: подпространство - фактически дополнительное пространственное измерение.

Иллюстрация поля искривления из Star Trek, которое сокращает пространство перед ним и удлиняет пространство за ним. Привод спор, как в «Звездном пути», так и из физической идеи прохождения через дополнительное пространственное измерение в нашей реальности, может привести нас из точки А в точку Б еще быстрее. (TREKKY0623 АНГЛИЙСКОГО ВИКИПЕДИЯ)

Целый ряд других проблем и возможностей с технологией Star Trek - о которых я сам написал книгу - немедленно решаются с идентификацией подпространства как другого измерения.

Коммуникация в подпространстве может происходить быстрее, чем свет, потому что сигналы распространяются не в пространстве, а в дополнительном измерении, которое сокращает пространство.

Поскольку существуют дополнительные измерения, некоторые частицы, которые не могут существовать в нашей Вселенной, - частицы тетриона - могут существовать в подпространстве.

И, что наиболее важно, возможно, что некоторые физические объекты (или даже некоторые биологические) могут не только существовать в нашей Вселенной, но и поддерживать компонент себя, который существует и даже образует сеть в подпространстве. Это полностью соответствовало бы тому, почему Джорди Ла Форж называл подпространство «… огромной сотой с бесконечным числом ячеек».

Если существуют дополнительные размеры, они должны быть очень маленькими по размеру. Даже при максимально допустимых значениях время затухания черной дыры, созданной на LHC, все равно будет увеличено лишь до доли секунды. Но если бы дополнительные измерения были реальны, внезапно появилась бы возможность выйти из нашей трехмерной вселенной, пройти через четвертое пространственное измерение и вновь войти в полностью отключенную точку в пространстве-времени (FERMILAB TODAY)

Если бы у нас было дополнительное пространственное измерение в нашей Вселенной, любое существо, которое могло бы управлять своим движением через него, смогло бы преодолеть многие из обычных ограничений нашей Вселенной сегодня. Быстрее, чем свет, почти мгновенное путешествие стало бы возможным благодаря сокращению этого дополнительного измерения. Помимо «вверх-вниз», «влево-вправо» и «вперед-назад», существует дополнительный способ перемещения в пространстве, позволяющий вам покинуть свое текущее местоположение и снова войти в любое другое место. Это был бы законный способ телепортировать то, на что вы способны, даже целый космический корабль, на сколь угодно большое расстояние за сколь угодно короткое время.

Возможно, было бы более разумным выбором построить этот научно-фантастический сюжетный аппарат на физическом наборе частиц, а не на биологическом организме. Независимо от того, какая сеть существует в дополнительном измерении, она должна иметь управляемые точки входа и выхода, чтобы включить вид транспорта, который мы видим в Star Trek: Discovery. Но если дополнительные измерения реальны, и мы можем манипулировать ими соответствующим образом, наша величайшая научная мечта из всех - мгновенная телепортация - может оказаться ближе к реальности, чем мы когда-либо предполагали раньше.

Starts With A Bang теперь на Forbes и переиздан на Medium благодаря нашим сторонникам Patreon. Итан является автором двух книг «За галактикой» и «Трекнология: Наука звездного пути от трикодеров до Варп Драйв».