USS Discovery, NCC-1031, là tàu Star Trek đầu tiên chúng tôi thấy có khả năng di chuyển qua ổ bào tử, nhanh hơn cả động cơ xung và ổ đĩa dọc. Ý tưởng về ổ bào tử có thể có thể thực hiện được trong Vũ trụ nếu tồn tại thêm kích thước không gian, nhưng có lẽ nó sẽ không được cung cấp bởi một mạng lưới bào tử nấm. (Bộ dụng cụ BÁO CHÍ SAO TREK / CBS)

Một chiều thứ năm có thể làm cho bào tử của Star Trek Discovery trở thành vật lý có thể

Khả năng nhảy ngay lập tức từ vị trí này sang không gian khác rõ ràng vi phạm các định luật vật lý. Hay không?

Có một vài quy tắc trong Vũ trụ dường như không bao giờ bị phá vỡ. Các hạt không thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong chân không; entropy của một hệ thống kín không bao giờ có thể giảm; năng lượng và động lượng phải được bảo tồn. Nhưng nếu các quy tắc mà Vũ trụ chơi khác với chúng ta hiểu chúng ngày nay, thì nhiều điều dường như bị cấm ngày hôm nay có thể là có thể.

Trong Star Trek: Discovery, một loại công nghệ mới đưa chúng ta thậm chí còn nhanh hơn cả ổ đĩa dọc: ổ đĩa bào tử. Thay vì di chuyển chậm hơn ánh sáng (qua động cơ xung lực) hoặc thậm chí nhanh hơn ánh sáng trong không gian (qua ổ đĩa dọc), ổ đĩa bào tử cho phép một cuộc nhảy tức thời từ một vị trí trong không gian này sang vị trí khác, bị ngắt kết nối ở một khoảng cách lớn xa. Ý tưởng đã bị bác bỏ như một sai lầm khoa học lớn, nhưng hoàn cảnh phù hợp có thể đưa nó từ lĩnh vực khoa học viễn tưởng sang khoa học thực tế.

Hệ thống truyền động dọc trên các vì sao Star Trek là những gì làm cho việc đi từ ngôi sao này sang ngôi sao khác có thể. Nếu chúng ta có công nghệ này, chúng ta có thể dễ dàng thu hẹp khoảng cách với các ngôi sao, nhưng điều này vẫn nằm trong địa hạt của khoa học viễn tưởng cho đến ngày nay. Ổ đĩa bào tử của Star Trek Discovery mở ra một cơ chế mới có thể cho việc di chuyển nhanh hơn ánh sáng, thậm chí có thể vượt trội hơn so với ổ đĩa dọc. (ALISTAIR MCMILLAN / CC-BY-2.0)

Ba cách mà nhượng quyền thương mại Star Trek hình dung du hành không gian như sau:

  • Động cơ Impulse, tương tự như du lịch thông thường: nhiên liệu được sử dụng để tạo ra năng lượng, tạo ra lực đẩy bởi ống xả quay ngược, đẩy tàu vũ trụ về phía trước.
  • Ổ đĩa Warp, nơi không gian được nén trước tàu vũ trụ (và mở rộng phía sau nó), cho phép nó di chuyển qua không gian nén đó theo cách nhanh hơn ánh sáng. Vào giữa những năm 1990, nhà vật lý lý thuyết Miguel Alcubierre đã tạo ra một không thời gian trong đó điều này là có thể trong Thuyết tương đối rộng. Nếu khối lượng âm và / hoặc năng lượng âm tồn tại, điều này có thể chuyển từ khả năng toán học sang khả năng vật lý.
  • Ổ đĩa bào tử, nơi một mạng lưới bào tử sợi nấm lan rộng khắp Vũ trụ cho phép tàu vũ trụ di chuyển tức thời từ điểm này đến điểm khác, như thể chúng dịch chuyển một cách kỳ diệu.

Cách Star Trek: Discovery thực hiện ổ đĩa bào tử có thể là một chút nghi ngờ, nhưng ý tưởng cơ bản không điên rồ như nó nghe.

Paul Stamets là chìa khóa cho ổ bào tử của Discovery, đã phát hiện ra mối liên kết giữa mạng lưới sợi nấm mà anh ta đang nghiên cứu, một sinh vật tardigrade và khả năng một con tàu 'nhảy' từ vùng không gian bị ngắt kết nối này sang vùng khác. (MICHAEL GIBSON / CBS)

Theo chương trình, có một mạng lưới bào tử nấm từ một loại nấm đặc biệt được gọi là sợi nấm. Các bào tử này được lan truyền khắp thiên hà và không chỉ thấm vào không gian mà cả không gian phụ.

Bằng cách giao tiếp với mạng bào tử này từ một căn phòng đặc biệt có trên tàu, ổ đĩa Spore Hub kích hoạt dịch chuyển (DASH) cho phép con tàu di chuyển từ không gian, vào không gian con và quay trở lại không gian tại một vị trí hoàn toàn bị ngắt kết nối. Chắc chắn đó là một ý tưởng thông minh, hình dung ra một cơ chế di chuyển đến các địa điểm xa một cách nhanh chóng và chính xác hơn cả một ổ đĩa dọc có thể cho phép.

Nhưng, như Star Trek đã trình bày, về cơ bản, nó rất thiếu sót.

Khi đoàn làm phim Star Trek: Discovery lần đầu tiên tìm hiểu về bào tử Tardigrade và sợi nấm, họ không biết rằng nó thực sự có thể giữ chìa khóa để di chuyển nhanh hơn cả ổ đĩa dọc cho phép. (JAN THIJS / CBS © 2017 CBS TƯƠNG TÁC)

Dưới đây là một số lý do tại sao.

  1. Star Trek: Discovery dựa vào khả năng của một loài động vật nào đó - một con mồi không gian - để thực hiện chuyển gen ngang và kết hợp DNA ngoại lai vào bộ gen của chính nó. Nhưng động vật không thể chuyển gen ngang; chỉ vi khuẩn có thể. Bài báo gốc cho rằng điều này đã được trình bày ở đây và đây.
  2. Mycelium tạo thành một mạng lưới khổng lồ ở đây trên Trái đất, nhưng điều này là do cấu trúc gốc được kết nối của nó. Vấn đề là sợi nấm là một dạng sống tiên tiến đòi hỏi hàng tỷ năm tiến hóa trên Trái đất trước khi tồn tại; nó không thể phát sinh trong các hệ mặt trời, thiên hà hay vũ trụ khác.
  3. Ngay cả khi các bào tử này bị vướng vào cơ học lượng tử, chúng không thể được sử dụng để dịch chuyển tức thời vật chất, hoặc thậm chí để giao tiếp nhanh hơn ánh sáng.

Mặc dù nó có thể là một ý tưởng khoa học viễn tưởng thú vị, nhưng khoa học đằng sau nó là không thể tin được.

Du hành Warp, như đã hình dung cho NASA. Nếu bạn tạo ra một lỗ sâu đục giữa hai điểm trong không gian, với một miệng di chuyển tương đối so với điểm kia, các nhà quan sát ở một trong hai đầu có thể đi qua sẽ bị già đi bởi số lượng rất lớn. Nếu thay vì cong vênh trong không gian của Vũ trụ 3D của chúng tôi, bạn đi qua một chiều khác, bổ sung, bạn có thể kết nối hai vị trí khác nhau gần như ngay lập tức. (NASA / NGHỆ THUẬT SỐ B BYNG LES BOSSINAS (CORTEZ III DỊCH VỤ CORP.), 1998)

Trừ khi, đó là, bạn sẵn sàng thực hiện một thay đổi nhỏ đối với các định luật vật lý đã biết: thêm vào một chiều không gian thứ tư, để đưa chúng ta lên tổng số năm chiều (bao gồm cả thời gian). Nếu Vũ trụ có thêm một chiều không gian và - quan trọng nhất - khả năng cho phép các vật thể tồn tại trong ba chiều không gian của chúng ta sử dụng chiều thứ tư để di chuyển, thì mọi thứ mà ổ bào tử tưởng tượng đều có thể.

Để hiểu làm thế nào, hãy tưởng tượng một Vũ trụ có hai chiều không gian, giống như bề mặt của một mảnh giấy. Hãy tưởng tượng những sinh vật sống trên tờ giấy đó, và - theo phong cách Flatland thực sự - cuộc gặp gỡ với ai đó có thể điều khiển chiều thứ ba sẽ như thế nào.

Paraboloid của Flamm, được hiển thị ở đây, đại diện cho độ cong không thời gian bên ngoài chân trời sự kiện của lỗ đen Schwarzschild. Trong thuyết tương đối của Einstein, khối lượng uốn cong kết cấu không thời gian. Nếu không thời gian có các kích thước bổ sung, có thể đi thực tế ngay lập tức từ địa điểm này sang địa điểm khác bằng cách tận dụng sự tự do mà một chiều bổ sung cho phép. (ALLENMCC. CỦA CỘNG ĐỒNG WIKIMEDIA)

Một sinh vật hai chiều có một bên ngoài tiếp xúc với thế giới: đường viền của cơ thể. Nó cũng có một nội thất không phải là: mọi thứ ở bên trong. Được trang bị cánh tay ba chiều của bạn (và, nếu bạn thích, một cây bút chì và một cục tẩy), bạn có thể dễ dàng làm như sau:

  • sắp xếp lại các cơ quan nội tạng của nó,
  • tiếp cận và loại bỏ hoặc thêm bất cứ điều gì vào bên trong của nó,
  • nhấc nó ra khỏi trang và đặt nó xuống bất kỳ nơi nào khác trên trang,
  • hoặc thậm chí gấp trang để hai vị trí bị ngắt kết nối chồng chéo và chuyển gần như ngay lập tức sinh vật đó từ vị trí này sang vị trí khác.

Nói tóm lại, chúng ta sẽ xuất hiện như những vị thần đối với một sinh vật sống ở một chiều ít hơn so với chính chúng ta.

Tương tự bốn chiều của khối 3D là 8 ô (bên trái); 24 ô (bên phải) không có tương tự 3D. Kích thước thêm mang theo khả năng bổ sung. (JASON HERE VỚI FIREWORKS MAYA VÀ MACROMEDIA)

Vì vậy, bây giờ hãy đến với Vũ trụ của chúng ta như chúng ta biết: với ba chiều không gian. Mọi người từ lâu đã khám phá ý tưởng về các chiều không gian bổ sung, bao gồm cách họ có thể giải quyết nhiều vấn đề lớn nhất của vũ trụ học, và thậm chí giải thích tại sao chúng ta có ba chiều không gian và Vũ trụ chúng ta làm ngày nay.

Điều mà một chiều bổ sung có thể làm cho chúng ta - nếu chúng ta sẵn sàng thêm một chiều thứ tư - rất giống với chiều thứ ba sẽ cho phép một bên ngoài làm được với sinh vật hai chiều. Cụ thể, ai đó đã truy cập vào chiều thứ tư có thể:

  • thực hiện phẫu thuật cho chúng tôi mà không cắt chúng tôi,
  • chèn, loại bỏ hoặc sắp xếp lại một cái gì đó bên trong chúng ta,
  • loại bỏ chúng tôi khỏi không gian ba chiều của chúng tôi và đặt chúng tôi xuống bất cứ nơi nào khác,
  • và bằng cách gấp không gian của chúng tôi cho phù hợp, kết nối hai vị trí bị ngắt kết nối trước đó, cho phép những gì sẽ xuất hiện dưới dạng dịch chuyển tức thời gần như tức thời mà không vi phạm luật tương đối.
Ý tưởng cho rằng các lực, hạt và tương tác mà chúng ta thấy ngày nay đều là những biểu hiện của một lý thuyết bao trùm, duy nhất là một lý thuyết hấp dẫn, đòi hỏi thêm kích thước và rất nhiều hạt và tương tác mới. Một chiều không gian bổ sung như vậy, nếu nó sở hữu các thuộc tính phù hợp, có thể cho phép vận chuyển tương tự như những gì ổ bào tử đạt được trong Star Trek: Discovery. (ROGILBERT NGƯỜI DÙNG CỦA WIKIMEDIA)

Phần cuối đó chắc chắn nghe có vẻ khủng khiếp giống như những gì mà ổ đĩa bào tử của Star Trek: Discovery đang cố gắng thực hiện! Một tàu vũ trụ, thông qua một số kết nối với một số thực thể mà ít nhất một phần nằm ngoài ba chiều không gian của chúng ta, có thể tự vận chuyển từ địa điểm này sang địa điểm khác nhanh hơn bất kỳ phương tiện nào đã biết. Các ổ bào tử cho phép vận chuyển xảy ra nhanh hơn động cơ bình thường; nhanh hơn ánh sáng; thậm chí nhanh hơn ổ đĩa dọc sẽ cho phép.

Cách nó có thể làm điều này, một cách thực tế, là bằng cách rời khỏi Vũ trụ ba chiều của chúng ta, đi vào một chiều không gian bổ sung, và sau đó quay lại Vũ trụ ba chiều của chúng ta. Điều này dẫn đến một kết luận tuyệt vời và sâu rộng: không gian con thực sự là một chiều không gian bổ sung.

Một minh họa về trường dọc từ Star Trek, giúp rút ngắn không gian phía trước nó trong khi kéo dài không gian phía sau nó. Ổ đĩa bào tử, cả trong Star Trek và từ ý tưởng vật lý đi qua một chiều không gian bổ sung trong thực tế của chúng ta, có thể đưa chúng ta từ điểm A đến điểm B nhanh hơn nữa. (TREKKY0623 CỦA TIẾNG ANH WIKIPEDIA)

Một loạt các vấn đề và khả năng khác với công nghệ Star Trek - mà chính tôi đã viết cuốn sách trên - ngay lập tức được giải quyết với việc xác định không gian con là một chiều không gian khác.

Giao tiếp không gian con có thể xảy ra nhanh hơn ánh sáng vì các tín hiệu không truyền qua không gian, mà thông qua một chiều bổ sung cắt ngắn trong không gian.

Bởi vì có các kích thước bổ sung, một số hạt không thể tồn tại trong Vũ trụ của chúng ta - các hạt t temon - có thể tồn tại trong không gian con.

Và, có liên quan nhất, có thể một số thực thể vật lý (hoặc thậm chí một số sinh vật) không chỉ tồn tại trong Vũ trụ của chúng ta, mà còn duy trì một thành phần của chính chúng tồn tại và thậm chí tạo thành một mạng, trong không gian con. Điều này sẽ hoàn toàn phù hợp với lý do tại sao Geordi La Forge gọi không gian con là một nhóm tổ ong khổng lồ với số lượng tế bào vô hạn.

Nếu kích thước thêm tồn tại, chúng phải có kích thước rất nhỏ. Ngay cả với các giá trị lớn nhất được phép, thời gian phân rã của lỗ đen được tạo ra tại LHC vẫn sẽ chỉ được tăng lên một phần rất nhỏ của một giây. Nhưng nếu các kích thước bổ sung là có thật, khả năng sẽ đột nhiên tồn tại để thoát khỏi vũ trụ 3D của chúng ta, đi qua chiều không gian thứ tư và nhập lại tại một điểm hoàn toàn bị ngắt kết nối trong không thời gian. (FERMILAB HÔM NAY)

Nếu chúng ta có thêm một chiều không gian trong Vũ trụ của chúng ta, bất kỳ sinh vật nào có thể điều khiển chuyển động của chúng thông qua nó sẽ có thể vượt qua nhiều giới hạn thông thường của Vũ trụ của chúng ta ngày nay. Du lịch nhanh hơn ánh sáng, gần như tức thời sẽ trở nên khả thi bằng cách cắt ngắn thông qua kích thước bổ sung này. Ngoài việc lên xuống, trái và phải và tiến và lùi, sẽ có thêm một cách để di chuyển qua không gian, cho phép bạn thoát khỏi vị trí hiện tại của mình và nhập lại bất kỳ nơi nào khác. Nó sẽ là một cách hợp pháp để dịch chuyển tức thời bất cứ thứ gì bạn có khả năng di chuyển, thậm chí là toàn bộ phi thuyền, một khoảng cách lớn tùy ý trong một khoảng thời gian ngắn tùy ý.

Nó có thể là một lựa chọn thông minh hơn để chế tạo thiết bị cốt truyện khoa học viễn tưởng này trên đỉnh một tập hợp các hạt vật lý chứ không phải là một sinh vật. Bất kể mạng nào tồn tại ở một chiều bổ sung, nó cần phải có các điểm vào và ra có thể kiểm soát được để cho phép loại phương tiện giao thông mà chúng ta thấy trong Star Trek: Discovery. Nhưng nếu các chiều bổ sung là có thật và chúng ta có thể điều khiển chúng một cách thích hợp, thì giấc mơ khoa học viễn tưởng lớn nhất của chúng ta - dịch chuyển tức thời - có thể gần trở thành hiện thực hơn chúng ta từng hình dung trước đây.

Starts With A Bang hiện đã có mặt trên Forbes và được tái bản trên Medium nhờ những người ủng hộ Patreon của chúng tôi. Ethan là tác giả của hai cuốn sách Beyond The Galaxy và Treknology: The Science of Star Trek from Tricnings to Warp Drive.