Một phát súng hành động của một thuyền viên bị bắt giữa vận tải. Tín dụng hình ảnh: Lưu trữ hình ảnh CBS / Getty Images.

Công nghệ không thể nhất từ ​​Star Trek

Và điều đó không có nghĩa là chúng ta nên từ bỏ, nhưng điều đó có nghĩa là chúng ta có rất nhiều việc phải làm!

Cưỡi 'Star Trek' nói rằng điều đó chưa xảy ra, nó chưa được khám phá, rằng ngày mai có thể thử thách và phiêu lưu như bất kỳ thời gian nào con người từng sống. CẩuGene Roddenberry

Năm mươi năm trước, một tầm nhìn mới về tương lai của loài người lần đầu tiên đã khơi dậy ý thức của thế giới: tầm nhìn của Star Trek. Sản phẩm trí tuệ của nhà sáng tạo Gene Roddenberry, nó đi ngược lại với đạo đức thống trị của thời đại của một thế giới đầy ô nhiễm và hủy diệt của con người, tràn ngập những hành vi ích kỷ, phi đạo đức, chiến tranh, xung đột và xung đột. Tương lai mà mọi người lo sợ là một mùa đông hạt nhân, không khí và nước không an toàn, đối xử phi đạo đức với nhau và công nghệ ngày càng tách chúng ta ra khỏi nhân loại. Và chống lại bối cảnh văn hóa đó đã ra đời loạt Star Trek.

Thay vì một tương lai đen tối nơi loài người mang đến sự hủy diệt của chính chúng ta, đây là một tương lai nơi công nghệ tồn tại để tiếp tục các mục tiêu hòa bình và lý tưởng chung cho tất cả mọi người. Đây là một tương lai nơi ranh giới của các quốc gia, quốc gia và nền văn hóa đã vượt qua. Đây là một tương lai nơi giấc mơ của Liên Hợp Quốc được mở rộng ra không chỉ toàn bộ Trái đất, mà còn cho vô số các hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta: Liên đoàn Hành tinh Liên hiệp. Nơi chúng ta hòa bình cùng tồn tại, chia sẻ công nghệ và tài nguyên và nơi tích lũy của cải hoặc quyền lực không còn là động lực trong cuộc sống của bất kỳ ai. Và cách chúng tôi đạt được điều đó - trong Vũ trụ Star Trek - là thông qua những phát triển mang lại lợi ích cho tất cả chúng ta.

Karl Urban trong vai hoàng tử Xương McC McCoy trong Star Trek: Into Darkness. Tín dụng hình ảnh: Hình ảnh Paramount.

Suy nhược? Công nghệ y tế đã phát triển đến mức tất cả những gì bạn cần là thiết bị hiện đại và bác sĩ thông thái, và bạn sẽ được chữa khỏi ngay lập tức. Cần giao tiếp với ai đó ở một thế giới khác? Giao tiếp không gian phụ đặt chúng trong tầm với, chỉ cần nhấn nút trên áo của bạn. Không thể hiểu ngôn ngữ của họ? Một dịch giả phổ quát của người Viking đã tái hiện điều đó hoàn toàn không liên quan, với việc dịch các ngôn ngữ đang diễn ra tức thời. Cần phải đi đâu đó một khoảng cách xa? Warp drive và một phương tiện vận chuyển sẽ đưa bạn đến đó ngay lập tức. Trong hơn 50 năm qua, công nghệ đã phát triển và tiến bộ với tốc độ không thể tưởng tượng được ngay cả một công nghệ thông thái của thập niên 1960. Trong khi nhiều giấc mơ tuyệt vời của người Viking, thì Star Trek ban đầu đã trở thành hiện thực, một vài trong số những công nghệ này dường như là mãi mãi nằm ngoài tầm kiểm soát của chúng ta.

Giao tiếp trong không gian phụ - ngoài thực tế là không gian phụ không gian mà không tồn tại - không gặp phải vấn đề cố hữu đặc biệt: không có tín hiệu nào có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Nếu bạn muốn gửi bất kỳ thông tin nào từ một vị trí trong không thời gian đến một vị trí khác, bạn bị giới hạn bởi khoảng cách trong không thời gian, tín hiệu phải truyền đi và giới hạn tốc độ phổ quát: tốc độ ánh sáng. Sự vướng víu lượng tử có thể gian lận trong tốc độ ánh sáng này, nhưng không thể gửi bất kỳ thông tin nào, bởi vì các hạt vướng víu cần được tạo ra trong trạng thái vướng víu và sau đó bị giới hạn bởi tốc độ ánh sáng. Các phép đo bạn thực hiện đối với một hạt sẽ ảnh hưởng đến kết quả của hạt kia, nhưng điều này không truyền tải bất kỳ thông tin nào; gửi tín hiệu không phải là điều bạn có thể làm (ít nhất, với sự hiểu biết hiện tại của chúng tôi) thông qua các hạt vướng víu.

Một minh họa của giao tiếp không gian con. Tín dụng hình ảnh: Từ Sổ tay kỹ thuật Star Trek Deep Space Nine.

Ổ đĩa dọc cũng vậy, là một chút kéo dài. Nhờ một số tiến bộ gần đây trong thuyết tương đối rộng, chúng tôi đã phát hiện ra một giải pháp không thời gian thừa nhận việc di chuyển nhanh hơn ánh sáng từ địa điểm này sang địa điểm khác bằng cách tạo ra một trường warp nghĩa đen trong một bong bóng. Tuy nhiên, có những trở ngại rất lớn cần phải vượt qua trước khi điều này trở thành hiện thực, bao gồm:

  • khả năng tạo và sau đó hủy tạo cấu hình không thời gian này,
  • khả năng đặt vật chất phức tạp bên trong nó mà không phá hủy nó,
  • và khả năng thực hiện tất cả những điều này mà không cần nguồn năng lượng lớn hơn, nói, toàn bộ hàm lượng năng lượng khối của Mặt trời.

Mọi người đang làm việc về điều này, tất nhiên, nhưng tạo ra một giải pháp đặc biệt trong thuyết tương đối rộng là một câu chuyện rất khác với việc có được công nghệ khả thi này.

Giải pháp Alcubierre cho Thuyết tương đối rộng, cho phép chuyển động tương tự như ổ đĩa dọc. Tín dụng hình ảnh: Người dùng Wikimedia Commons AllenMcC.

Nhưng đáng kinh ngạc nhất, người vận chuyển Star Trek dường như là một phát minh vượt xa tầm với của chúng tôi, gây ra nhiều phiền toái cho du khách thế giới, sẽ trở thành kẻ cướp ngân hàng và cấm Lothario ở khắp mọi nơi. Chắc chắn, nếu bạn có một hạt lượng tử ở một bên của một rào chắn mỏng, sẽ có một cơ hội hữu hạn nhưng không phải là không, nó sẽ cuộn lên ở phía bên kia, ngay cả khi nó không có đủ năng lượng để đến đó. Nhưng ngay cả đối với một bộ sưu tập nhỏ các nguyên tử, xác suất của đường hầm của nó theo nghĩa đó là rất nhỏ theo cấp số nhân, bạn có thể có mọi con người từng sống chờ đợi trong toàn bộ thời đại của Vũ trụ và không bao giờ có một người nào di chuyển nhiều như micron .

Ba thành viên của phi hành đoàn Star Trek rạng rỡ xuống tàu. Tín dụng hình ảnh: Lưu trữ hình ảnh CBS / Getty Images.

Nhưng không sao. Cách thức vận chuyển được cho là hoạt động không phải là di chuyển các nguyên tử thực tế của bạn, mà là dịch chuyển thông tin của bạn từ vị trí này sang vị trí khác và tái tạo lại bạn tại điểm đến của bạn. Trong Star Trek ban đầu, phạm vi được hiểu là hữu hạn và giới hạn trong vài chục nghìn km. Trong Star Trek Into Darkness gần đây, có một dịch chuyển tức thời từ Trái đất đến thế giới nhà Klingon! Mặc dù dịch chuyển tức thời lượng tử là một hiện tượng có thật, như Chad Orzel viết, nó rất khác với cách mà nó được hình thành trong Star Trek, đặc biệt khi xem xét việc truyền thông tin bị ràng buộc bởi tốc độ ánh sáng, và thế giới gia đình Klingon cách đó khoảng 90 năm ánh sáng Trái đất!

Việc vận chuyển John Harrison trong Star Trek Into Darkness. Tín dụng hình ảnh: KANE2026 của scifiempire.net, được nâng lên từ trailer phim miễn phí.

Những gì bạn có thể làm là chuyển một lượng thông tin tùy ý từ vị trí này sang vị trí khác thông qua quá trình dịch chuyển tức thời lượng tử. Tên này là một chút sai lầm, vì đây không phải là dịch chuyển tức thời của các hạt lượng tử thực tế, mà là thông tin về trạng thái của các hạt lượng tử. Tạo đủ các cặp hạt vướng víu giữa hai vị trí khác nhau và bạn có thể dịch chuyển thông tin đó từ vị trí này sang vị trí khác: bạn có thể di chuyển trạng thái và thông tin của một đối tượng từ điểm A sang điểm B mà không phải tự di chuyển đối tượng. Phát hiện này được thực hiện vào năm 1993 bởi nhóm của Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres và William K. Wootters trong bài báo của họ, xuyên qua dịch chuyển một trạng thái lượng tử không xác định thông qua cổ điển kép và Einstein-Podolsky-Rosen kênh truyền hình." Có thể việc kết hợp kỹ thuật này với công nghệ điện toán lượng tử mới nổi có thể cho phép toàn bộ thông tin mã hóa một con người sống được quét và dịch chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Hoặc, nếu bạn không thấy bất kỳ nhu cầu nào để tiêu diệt bạn, bản sao gốc, có lẽ bạn có thể được nhân bản hoàn toàn qua quy trình này!

Tom và Will Riker, được nhân bản từ cùng một bản sao được vận chuyển, khi gặp nhau trong tập phim Cơ hội thứ hai. Tín dụng hình ảnh: Star Trek: Thế hệ tiếp theo, thông qua người dùng Memory Alpha ThomasHL.

Tuy nhiên, thách thức là tái cấu trúc vấn đề đó ở trạng thái cuối. Biết trạng thái thông tin của con người là gì - bao gồm tất cả các hạt thành phần của chúng - là một vấn đề, nhưng tái tạo lại rằng con người hoàn toàn là một điều khác. Mặc dù chương trình trị giá 14 nghìn tỷ đô la do Nga khởi xướng - Sáng kiến ​​công nghệ quốc gia - với mục tiêu dịch chuyển tức thời con người vào năm 2035, nhưng rõ ràng phần công nghệ này là khả thi với sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về vật lý. Để thậm chí mơ ước làm điều đó sẽ không chỉ yêu cầu đặt tất cả các hạt khiến bạn trở lại với nhau trong cùng một cấu hình, mà với cùng một vị trí và khoảnh khắc mà chúng có trước khi bạn bị dịch chuyển. Hãy nghĩ về sự khác biệt giữa người sống và xác chết của con người: không có hạt nào nhất thiết phải khác nhau, đó đơn giản là cách các hạt đó được định vị và di chuyển trong cấu hình đó. Nhưng vật lý thậm chí sẽ không cho bạn biết hai mẩu thông tin đó cùng một lúc, ít tái tạo chúng hơn.

Một minh họa giữa sự không chắc chắn vốn có giữa vị trí và động lượng ở mức lượng tử. Tín dụng hình ảnh: E. Siegel, dựa trên công việc từ người dùng Wikimedia Commons Maschen.

Bạn thấy đấy, có một sự không chắc chắn cố hữu giữa động lượng và vị trí của mỗi hạt, đòi hỏi rằng nếu bạn biết một trong những đặc điểm đó ở một mức độ chính xác nhất định, thì cái kia trở nên không chắc chắn để sản phẩm của cả hai luôn hữu hạn và không số không. Lawrence Krauss, trong cuốn sách Vật lý của Star Trek, đã xác định chính xác rằng người ta sẽ cần một số loại Giả thuyết bù Heisenberg để giải thích cho điều này, điều này dường như vi phạm các quy tắc cơ bản của cơ học lượng tử. Khi những người tạo ra Star Trek nảy ra ý tưởng về Bộ bù Heisenberg, họ được hỏi về cách họ làm việc. Phản ứng của họ? Họ làm việc rất tốt, cảm ơn bạn. Thật không may, đây là một trường hợp cho dù công nghệ tiến bộ đến đâu, nó sẽ luôn bị ràng buộc bởi các quy luật tự nhiên.

Bài đăng này lần đầu tiên xuất hiện tại Forbes và được những người ủng hộ Patreon của chúng tôi mang đến cho bạn quảng cáo miễn phí. Nhận xét trên diễn đàn của chúng tôi, và mua cuốn sách đầu tiên của chúng tôi: Beyond The Galaxy!