Waarom de onbetrouwbaarheidsdrive die inspireerde Elon Musk's Mars-plannen niet konden werken

Stel je een wereld voor waarin je favoriete sciencefictionverhalen realiteit zijn: een dampende kop thee materialiseert voor je ogen terwijl je door de ruimte tuimelt met een onwaarschijnlijkheidsdrive met een portaalgeweer dat nauwsluitend in je riem ligt. Klinkt goed, toch? Helaas - en sorry om de fantasie te bederven - is het het beste om niet te enthousiast te worden over een post-schaarste universum of een hyperspeed pendelen. Veel van de gadgets die we gewend zijn te zien op het scherm, schenden de fysieke wetten van dit universum, wat betekent dat tenzij je toegang hebt tot een ander universum (neem alsjeblieft contact op als dat zo is), je genoegen moet nemen met iets Newtoniaans.

In een poging om onze teleurstelling over de realiteit te overbruggen, spraken we met Marc Millis, een voormalige ruimtevaartingenieur bij het Glenn Research Center van NASA en de oprichter van de Tau Zero Foundation, en Dr. Adam Bruckner, hoogleraar Luchtvaart- en ruimtevaarttechniek aan de universiteit van Washington, ongeveer drie van de meest iconische gadgets van sciencefiction. Ze legden precies uit waarom deze hulpmiddelen in de fictieve doos moeten blijven. Het is een totale minpunt, maar ook zeer informatief - en dat is iets.

The Infinite Improbability Drive

In Hitchhiker's Guide to the Galaxy, het ruimteschip Hart van goud - die zijn naam zal geven aan het SpaceX Mars Mission-schip - gebruikt een "Onbetrouwbaarheidsdrive" om reizen door hyperspace over te slaan door "waarschijnlijkheid" te gebruiken om op willekeurige locaties in het universum te komen. Dit betekent dat als u de schijf inschakelt, u elke keer volledig onverwacht ergens naartoe moet. Je weet nooit waar je terechtkomt. Het zorgt voor een goed avontuur, maar het is niet bepaald praktisch.

Vreemd genoeg is er een kern van wetenschappelijke basis voor dit type apparaat. Houd het bij mij, want het is een beetje lastig om te begrijpen: volgens de boeken werd de drive geïnspireerd door het feit dat hoewel deeltjes geacht worden te verschijnen in de buurt van de kern van een atoom, er een oneindig kleine kans is dat deze deeltjes soms gevonden zullen worden ver weg van hun punt van herkomst. De wetenschappers die het Hart van goud vervolgens getheoretiseerd dat hetzelfde concept zou kunnen worden toegepast op ruimtevaart, waardoor een lichaam tussen locaties kan reizen zonder door de tussenliggende ruimte te gaan. Zo ontstond de onwaarschijnlijkheid.

"Kwantumfysica laat zien dat een deeltje misschien niet precies is waar een zou verwachten dat het zou zijn. Op de minuscule schalen die de kwantumfysica beschrijft, is er iets dat de 'kansverdelingsfunctie' wordt genoemd voor de locatie van een deeltje. Het laat zien waar het deeltje waarschijnlijk is maar dat gebied zich uitstrekt naar grotere afstanden, zij het met afnemende waarschijnlijkheid, "legde Millis uit.

Bruckner bevestigt dat het gebruik van de kans om ergens opzettelijk ergens naartoe te komen nutteloos zou zijn omdat "met waarschijnlijkheden er geen determinisme is." Maar zelfs als je gezocht om een ​​ruimteschip te bouwen dat waarschijnlijkheid als onderdeel van zijn besturingssysteem gebruikte, zou je niet veel geluk hebben.

"Je hele ruimteschip, dat macroscopisch is, zou zich als een kwantumdeeltje moeten gedragen. Elk afzonderlijk atoom in dit ruimtevaartuig zou zich moeten gedragen zoals elk ander atoom, "legde hij uit. "Macroscopische dingen kunnen niet gemaakt worden om zich als één atoom of één elektron te gedragen."

Wat betreft de kans dat mensen op de een of andere manier een manier vinden om de waarschijnlijkheid te beheersen? We zijn nog niet klaar voor dat niveau, dus denk er niet eens over na.

"Als we een manier zouden kunnen bedenken om ergens in een multiversum te zijn, wat zou ons dan onderscheiden van het concept van een God? We zouden overal zijn en alles weten, "waarschuwt Dr. Bruckner.

The Portal Gun

Het portaalgeweer van Rick Sanchez - dat hij gebruikt om gaten in de ruimtetijd te schieten, waardoor hij en Morty verschillende universums kunnen binnengaan - is in strijd met de wetten van de natuurkunde in dit universum, maar dat is slechts de helft van het probleem. De rest van het probleem is dat er geen manier is om te weten of andere universums gebonden zouden zijn aan dezelfde fysieke wetten als de onze.

"Er is geen manier om te bewijzen dat alle universums aan dezelfde fysische wetten voldoen of de kwantummechanica gebruiken," zei Dr. Bruckner. "Niets zegt dat een ander universum is voortgekomen uit een oerknal."

Volgens de multiversumtheorie kunnen sommige universums buiten de onze exact hetzelfde zijn, terwijl andere net even anders kunnen zijn. Misschien heeft de geschiedenis een ander pad gevolgd; Misschien werden jij en ik nooit geboren. Dit idee weerspiegelt zeker hoe alternatieve universums worden behandeld Rick en Morty - bekijk gewoon de aflevering "Close Rick-Counters of the Rick Kind." Dat is echter vrijwel het enige aan het portaalgeweer dat overeenkomt met bekende wetenschappelijke theorieën.

"Het dichtsbijste dat ik in de natuurkunde ken met" portalen "zijn wormgaten," zegt Millis. Wetenschappers speculeren dat wormgaten verbindingen zijn tussen wijdverspreide gebieden in de ruimte, maar het concept is nog steeds hypothetisch; ze zijn nog niet waargenomen in de ruimte. Als wormgaten do een snelkoppeling bieden tussen locaties in het universum, dan is het redelijk om te speculeren dat een supergenie zoals Rick een manier zou vinden om deze kracht te gebruiken om hem naar andere werelden te transporteren. Toch zou Rick een groot doel moeten hebben, want zoals Millis opmerkt, een algemene verwarring met de term 'meerdere dimensies' is dat het naïef wordt verondersteld om meerdere sets vertrouwde 3D-ruimtes te betekenen. Meerdere dimensies kunnen ook betekenen dat de ruimte andere kenmerken heeft. "Ze zijn misschien niet allemaal driedimensionaal - zelfs de tijd kan anders werken.

Vorig jaar speculeerden wetenschappers van CERN's Large Hardron Collider dat het mogelijk zou kunnen zijn dat de zwaartekracht in extra dimensies "lekt" door miniatuur zwarte gaten, die ze probeerden te detecteren tot het gebruik van de LHC. Dat betekent dat het een gigantische deeltjesversneller zou kosten die werkt met biljoenen elektrische volt om zelfs een klein zwart gat te produceren. Een handheld-apparaat dat hetzelfde zou kunnen doen is uitgesloten … voor nu.

De replicator

De Verenigde Federatie van Planeten vond een manier om honger te elimineren van de planeten onder zijn welwillende vleugels, in grote mate dank zij de replicator, een apparaat dat deeltjes in moleculen en moleculen in objecten herschikt. Het is een denkbare technologie, omdat zoals Einstein's beroemde E = mc2-vergelijking bewees, materie gewoon een andere vorm van energie is, die het mogelijk zou maken dat objecten met massa uit die energie worden gecreëerd. Wetenschappers zeggen dat dit geen totaal gek idee is en dat er twee mogelijke methoden zijn om de replicator te realiseren.

Wetenschappers die werken met het Europees Strategieforum voor onderzoeksinfrastructuur bouwen ELI, of de Extreme Light Infrastructure. ELI, een krachtige laser die zo krachtig is dat als je een van zijn stralen in de zogenaamde lege ruimte schiet (onthoud dat kwantummechanica bepaalt dat er niet zoiets bestaat als lege ruimte omdat super kleine deeltjes letterlijk overal om ons heen zweven), het zou voorkomen dat deeltjes botsen en elkaar vernietigen. Wat heeft dit te maken met het uit de lucht halen van thee? Als deeltjes niet worden vernietigd, eindigen ze met massa in wat eens een leeg gebied van ruimte was. Dus het is geen eten heel maar toch maakt het nog steeds objecten waar eerder geen objecten waren.

In een veel praktischer en veel eenvoudiger experiment werken wetenschappers bij NASA aan een 3D-printer die voedsel kan produceren. Hun doel is om astronauten te voorzien van een apparaat dat tijdens lange reizen voedsel voor hen kan produceren. In 2013 produceerde een versie van het apparaat een pizza in twaalf minuten.

Zo'n apparaat zou ons mensen een stap dichterbij de fantasie van Gene Roddenberry van een utopische toekomst kunnen brengen: als de printer ooit op grote schaal beschikbaar wordt voor het publiek, kan het hongersnood elimineren, verlichting bieden van voedseltekorten en verarmde gemeenschappen voedsel en waterbronnen geven ze hebben het zo hard nodig.

Bovendien zou het me nog een reden geven om op te scheppen over hoe belangrijk en invloedrijk Star Trek bleek te zijn, wat natuurlijk het belangrijkste is hier.