На теория: Осем научнофантастични концепции, които са възможни

В научнофантастичните романи и филми може да намерим много идеи и теории, които са трудно приложими в реалния живот и противоречат на законите на физиката, такива, каквито ги познаваме днес.

В романите и филмите идеите се използват от авторите най-често като трамплин за изпълнено с екшън приключение, а не като сериозен опит да се предскажат бъдещи тенденции в науката или технологиите.

Все пак има и някои научнофантастични концепции, които наистина могат да бъдат реализирани - или поне на теория.

Ето осем от тях, представени от livescience.

10 sci-fi concepts that are possible (in theory) –

Steven Zoernack
Academia Member https://t.co/Uk3gPu70ah https://t.co/u2YWs3CjKY pic.twitter.com/tifzUl5biX

— Steven Zoernack (@SteveZoernack) January 31, 2023

1. Червеева дупка

Идеята за червеевата дупка (пряк път през Космоса, който позволява почти мигновено пътуване между отдалечени части на Вселената) звучи като създадена от писател-фантаст. Концепцията, позната като "мост на Айнщайн-Розен", всъщност съществува много преди писателите да погледнат към тази идея.

Възможността за съществуването на такива обекти се споменава в Общата теория на относителността на Айнщайн, която разглежда гравитацията като изкривяване на пространство-времето, причинено от масивни обекти. В сътрудничество с физика Натан Розен, Айнщайн теоретизира през 1935 г., че точките с изключително силна гравитация, като черните дупки например, могат да бъдат директно свързани една с друга. И така се ражда идеята за червеевите дупки

Силите около черна дупка биха унищожили всеки, който се доближи до нея, така че идеята за действително пътуване през червеева дупка не е сериозно обмисляна до 80-те години на миналия век, когато астрофизикът Карл Сейгън решава, че ще напише научнофантастичен роман.

Според BBC, Сейгън е насърчил колегата си физик Кип Торн да измисли осъществим начин за мигновено изминаване на междузвездни разстояния.  Торн надлежно е измислил начин, който е възможен на теория, но много невероятен на практика. А именно - начин, по който хората да извършат междузвездно пътуване, като прекосят червеева дупка невредими. Резултатът намира място в романа на Сейгън, който се казва "Контакт" и впоследствие е адаптиран във филм с Джоди Фостър в главната роля.

Въпреки че е много малко вероятно червеевите дупки някога да се превърнат в простите и удобни методи за пътуване, изобразявани във филмите, сега учените са измислили по-жизнеспособен начин за изграждане на червейна дупка от първоначалното предложение на Торн. Също така е възможно, ако дупките вече съществуват във Вселената, те да бъдат локализирани с помощта на новото поколение детектори за гравитационни вълни.

2. Warp задвижване

Основна предпоставка за повечето базирани в космоса приключенски истории е способността да стигнем от точка А до точка Б много по-бързо, отколкото можем днес. Ако оставим настрана червеевите дупки, има множество пречки за постигането на това с конвенционален космически кораб. Защото ще трябва огромно количество гориво, трябва да отбележим и смазващия ефект от ускорението, както и факта, че вселената има строго наложено ограничение на скоростта. Това е скоростта, с която се движи светлината — точно една светлинна година на година, което в космически контекст изобщо не е много бързо. Проксима Кентавър, втората най-близка звезда до Земята, е на 4,2 светлинни години от Слънцето, докато центърът на галактиката е на цели 27 000 светлинни години.

За щастие, има вратичка в космическото ограничение на скоростта: то диктува само максималната скорост, с която можем да пътуваме през Космоса. Както обяснява Айнщайн, самото пространство може да бъде изкривено, така че може би е възможно то да се манипулира около космически кораб по такъв начин, че да се наруши ограничението на скоростта. Превозното средство ще продължи да пътува през околното пространство със скорост, която е по-малка от скоростта на светлината, но самото пространство ще се движи по-бързо от него.

Това са имали предвид сценаристите на "Стар Трек", когато са измислили концепцията за "warp задвижване" през 60-те години. Но за тях това e просто правдоподобно звучаща фраза, а не истинска физика. Едва през 1994 г. теоретикът Мигел Алкубиере намира решение на уравненията на Айнщайн. Решението на Алкубиере е не по-малко измислено от проходимата червеева дупка на Торн, но учените се опитват да го усъвършенстват с надеждата, че един ден може да бъде приложено на практика.

IBM с нов голям пробив при квантовите компютри

Google обяви "квантово превъзходство"

3. Пътуване във времето 

Концепцията за машина на времето е често срещана в научната фантастика. Тя позволява на героите да се върнат назад във времето и да променят хода на историята - за добро или за лошо. Но това неизбежно поражда логически парадокси. В "Завръщане в бъдещето" например - щеше ли Док да построи своята машина на времето, ако не беше посетен от Марти от бъдещето, използвайки същата тази машина? Именно поради парадокси като тези много хора приемат, че пътуването във времето трябва да е невъзможно в реалния свят - и въпреки това, според законите на физиката, то наистина може да се случи.

Точно както при червеевите дупки и космически изкривявания, физиката, която ни казва, че е възможно да пътуваме назад във времето, идва от теорията на Айнщайн за Общата теория на относителността. Става въпрос за третирането на пространството и времето като част от един и същ континуум "пространство-време", като двете са неразривно свързани. Точно както говорим за изкривяване на пространството с червеева дупка или warp задвижване, времето също може да бъде изкривено. Понякога то може да бъде толкова изкривено, че да се сгъне обратно върху себе си, в това, което учените наричат "затворена времеподобна крива" – въпреки че може също толкова точно да се нарече машина на времето.

Концептуален проект за такава машина на времето е публикуван през 1974 г. от физика Франк Типлър. Наречен цилиндър на Типлер, той трябва да бъде голям - поне 97 километра дълъг... За да може да функционира като машина на времето, цилиндърът трябва да се върти достатъчно бързо, за да изкриви пространство-времето до точката, в която времето се сгъва обратно. Може да не звучи толкова просто като инсталирането на потоков кондензатор в DeLorean (във филма "Завръщане в бъдещето"), но има предимството, че наистина ще работи - поне на хартия.

Microsoft с важен напредък при квантовите компютри

Осъществиха квантова телепортация на 44 км

4. Телепортация

Научнофантастичният пример за телепортиране е транспортерът "Стар Трек", който, както подсказва името, е представен просто като удобен начин за транспортиране на персонал от едно място на друго. 

Но телепортацията е доста различна от всяка друга форма на транспорт: вместо пътникът да се движи през пространството от началната точка до дестинацията, телепортацията води до създаване на точен дубликат на дестинацията, докато оригиналът е унищожен. Погледнато в тези условия - и на ниво субатомни частици, а не на човешки същества - телепортацията наистина е възможна, според IBM.

Процесът в реалния свят се нарича квантова телепортация. Този процес копира точното квантово състояние на една частица, като например фотон, в друга, която може да е на стотици мили. Квантовата телепортация разрушава квантовото състояние на първия фотон, така че наистина изглежда така, сякаш фотонът е бил магически транспортиран от едно място на друго. Трикът се основава на това, което Айнщайн нарича "призрачно действие на разстояние", но е по-официално известен като квантово вплитане.

Това е сложен процес дори за един фотон и няма начин да бъде мащабиран до системата за незабавен транспорт, наблюдавана в "Стар Трек". Въпреки това, квантовата телепортация има важни приложения в реалния свят, като например за устойчиви на хакване комуникации и супербързи квантови изчисления.

5. Паралелни вселени

Вселената е всичко, което ни разкриват нашите телескопи - всичките милиарди галактики, разширяващи се навън от Големия взрив. Но това ли е всичко? Теорията казва, че може би не: може да има цяла мултивселена от вселени. Идеята за "паралелни вселени" е друга позната научнофантастична тема, но когато са изобразени на екрана, те обикновено се различават от нашата собствена вселена само в незначителни детайли. Но реалността може да е много по-странна от това, като основните параметри на физиката в паралелна вселена (като силата на гравитацията или ядрените сили) се различават от нашите собствени. Класически портрет на една наистина различна вселена от този вид и съществата, живеещи в нея, е романът на Айзък Азимов "Самите богове".

Ключът към съвременното разбиране на паралелните вселени е концепцията за "вечната инфлация". Това изобразява безкрайната тъкан на пространството в състояние на непрекъснато, невероятно бързо разширяване. От време на време по някое локализирано петно в това пространство, самостоятелен Голям взрив, изпада от общото разширение и започва да расте с по-спокойни темпове, позволявайки на материални обекти като звезди и галактики да се образуват вътре в него. Според тази теория нашата вселена е един такъв регион, но може да има безброй други.

Както в историята на Азимов, тези паралелни вселени могат да имат напълно различни физически параметри от нашите. 

Тайните на квантовия бумеранг

6. Обитаем Марс

Кой не би искал да живее на Червената планета? Тя има по-малка гравитация от Земята, така че дори прости неща като ходене са трудни. И раждане може да е невъзможно. Марс получава по-малко слънчева светлина от родната ни планета, така че дори най-приятните дни едва минават като поносими. Единствената вода е заключена в лед под почвата или на полюсите. Да не говорим, че няма годна за дишане атмосфера... или изобщо никаква атмосфера.

Но в почти всяка научнофантастична история, развиваща се достатъчно далеч в бъдещето, има хора, живеещи на Марс. Ключът тук е тераформирането, процесът на превръщане на студената, празна атмосфера на планетата в нещо, което прилича повече на земната. Въпреки че не е невъзможно, това не е лесна задача, тъй като Марс не съдържа достатъчно летливи материали (като вода, азот и въглероден диоксид), за да изгради собствена плътна атмосфера. Така че ще трябва да ги импортираме от другаде.

Този вид мегаинженерство не е невъзможно. Просто е наистина, наистина трудно и ще включва поколения хора, работещи неуморно за създаването на Земя 2.0.

7. Изкуствена гравитация

Сценаристите на научна фантастика често въвеждат изкуствената гравитация като сюжетна точка, за да спестят бюджети и да заснемат своите актьори на нормална звукова сцена; в противен случай те ще трябва да използват жици или сложни визуални ефекти, за да симулират безтегловност.

Но създаването на гравитация по желание е по-лесно, отколкото си мислите. Първият трик е да замените ускорението с въртене. Ако някога сте участвали в някое от онези карнавални атракции, които се въртят много бързо, знаете колко силна може да бъде центробежната сила. Така че, ако бъдещите земляни създадат въртящо се космическо местообитание и подредят всичко така, че най-външният ръб да е „надолу“, тогава хората ще се чувстват като у дома си. Е, почти, защото ще трябва да се справят със замайването от въртенето и контраинтуитивните движения, причинени от ефекта на Кориолис.

Другият трик за копиране на гравитацията е да продължите да се движите. Айнщайн осъзнва, че ускорението е едно и също, независимо дали това ускорение идва от масивен гравитационен обект или от тласък на ракета, и можете да използвате това в своя полза. Ако запалите ракетните си двигатели и поддържате постоянно ускорение от 9,8 метра в секунда на квадрат, освен ако не погледнете през прозореца, няма да имате представа, че сте в космически кораб. Разбира се, ще е необходимо много гориво, за да се поддържа такова ускорение, но това е друг проблем.

8.  Персонализирано здравеопазване

Познавате сцената от любимите си научнофантастични филми. Главният герой се наранява, може би дори тежко. Отвеждат го в медицинско отделение и лекарят махва с пръчица по тялото му и/или включва нещо много просто към ръката му. И тогава започва изцелението.

В нашата реалност медицината е направила огромен напредък. Страданията и болестите, които са всявали страх у нашите предци, почти не са регистрирани днес. Като пример - откровените чудеса на ваксините и антибиотиците, така и ежедневните рутинни животоспасяващи хирургични процедури.

А здравеопазването става все по-напреднало. Напоследък технологиите за редактиране на гени, като CRISPR, се развиха, предлагайки обещанието за индивидуални лекарства и терапии за всеки отделен пациент. Не е неразумно да си представите бъдеще, в което вашият лекар ви познава до молекулярно ниво и може да ви предпише точното правилно лекарство, за да оправите всичко, което ви боли. Разбира се, невъзможно е да се каже докъде ще ни отведат нашите продължаващи изследвания в областта на медицината, но не е лудост да си представим напредък в управлението на болестите, лечението и цялостното здраве.