Un colpo di azione di un membro dell'equipaggio catturato a metà del trasporto. Credito di immagine: CBS Photo Archive / Getty Images.

La tecnologia più impossibile di Star Trek

E non significa che dovremmo arrenderci, ma significa che abbiamo molto lavoro da fare!

"'Star Trek' afferma che non è accaduto tutto, non è stato tutto scoperto, che domani può essere sfidante e avventuroso come ogni volta che l'uomo è mai vissuto." –Gene Roddenberry

Cinquant'anni fa, una nuova visione del futuro dell'umanità ha per la prima volta abbellito la coscienza del mondo: la visione di Star Trek. Nato da un'idea del creatore Gene Roddenberry, correva in contrasto con l'etica dominante del suo tempo di un mondo pieno di inquinamento e distruzione degli umani, invaso da comportamenti egoistici, non etici, guerre, conflitti e conflitti. Il futuro che la gente temeva era quello dell'inverno nucleare, dell'aria e dell'acqua non sicure, del trattamento non etico l'uno dell'altro e della tecnologia che ci separava ulteriormente e ulteriormente dalla nostra umanità. E in questo contesto culturale è nata la serie di Star Trek.

Invece di un futuro distopico in cui l'umanità ha causato la nostra stessa distruzione, questo era un futuro in cui esisteva la tecnologia per promuovere gli obiettivi pacifici e gli ideali comuni a tutti gli umani. Questo era un futuro in cui i confini di stati, nazioni e culture venivano trascesi. Questo era un futuro in cui il sogno delle Nazioni Unite era esteso non solo a tutta la Terra, ma a una miriade di pianeti oltre il nostro Sistema Solare: una Federazione Unita di Pianeti. Dove convivevamo pacificamente, condividevamo tecnologia e risorse e dove l'accumulo di ricchezza o potere non era più una forza trainante nella vita di nessuno. E il modo in cui l'abbiamo realizzato - nell'universo di Star Trek - è stato attraverso sviluppi che hanno giovato a tutti noi.

Karl Urban nel ruolo di “Bones” McCoy in Star Trek: Into Darkness. Credito d'immagine: Paramount Pictures.

Ammalarsi? La tecnologia medica è così avanzata che tutto ciò di cui hai bisogno è l'attrezzatura all'avanguardia e un medico esperto e sarai guarito in pochissimo tempo. Hai bisogno di comunicare con qualcuno in un altro mondo? La comunicazione sub-spaziale li mette a portata di mano, semplicemente toccando un pulsante sulla maglietta. Non riesci a capire la loro lingua? Un "traduttore universale" lo rende del tutto irrilevante, con la traduzione al volo delle lingue che si verificano istantaneamente. Hai bisogno di viaggiare in un posto lontano? Deformazione e un trasportatore ti porteranno lì in pochissimo tempo. Negli ultimi 50 anni, la tecnologia si è evoluta e progredita a un ritmo che sarebbe stato inimmaginabile persino per un esperto tecnofilo degli anni '60. Mentre molti di questi "sogni fantastici" dell'originale Star Trek sono già diventati realtà, alcune di queste tecnologie sembrano essere per sempre al di là della nostra portata.

La comunicazione nel sotto-spazio - a parte il fatto che il "sotto-spazio" non esiste - incontra il problema inerente alla relatività speciale: nessun segnale può muoversi più velocemente della luce. Se si desidera inviare informazioni da una posizione nello spazio-tempo a un'altra, si è limitati dalla distanza nello spazio-tempo che il segnale deve percorrere e dal limite di velocità universale: la velocità della luce. L'entanglement quantistico può "imbrogliare" questa velocità della luce, ma non può inviare alcuna informazione, poiché le particelle intrappolate dovevano essere create in uno stato entangled e quindi separate dalla velocità della luce. Le misurazioni effettuate su una particella influenzeranno il risultato dell'altra, ma ciò non trasmette alcuna informazione; l'invio di un segnale non è qualcosa che puoi fare (almeno, con la nostra attuale comprensione) tramite particelle intrecciate.

Un'illustrazione della comunicazione subspaziale. Credito immagine: dal manuale tecnico Star Trek Deep Space Nine.

Anche il warp drive è un po 'allungato. Grazie ad alcuni recenti progressi nella relatività generale, abbiamo scoperto una soluzione spazio-tempo che ammette viaggi più veloci della luce da una posizione all'altra creando un “campo di ordito” letterale all'interno di una bolla. Ci sono enormi ostacoli che devono essere superati prima che ciò diventi realtà, tra cui:

  • la possibilità di creare e quindi non creare questa configurazione di spaziotempo,
  • la capacità di posizionare al suo interno la materia complessa senza distruggerla,
  • e la capacità di realizzare tutto ciò senza richiedere una fonte di energia maggiore, per esempio, dell'intero contenuto di energia di massa del Sole.

Le persone stanno lavorando su questo, ovviamente, ma creare una soluzione ad hoc nella relatività generale è una storia molto diversa dall'avere questa tecnologia fattibile.

La soluzione Alcubierre alla Relatività Generale, che consente un movimento simile a quello dell'ordito. Credito immagine: utente AllenMcC di Wikimedia Commons.

Ma la cosa più sorprendente è che il trasportatore di Star Trek sembra essere un'invenzione che è per sempre al di fuori della nostra portata, con grande dispiacere dei viaggiatori del mondo, aspiranti rapinatori di banche e vietati Lotari ovunque. Certo, se hai una particella quantistica su un lato di una barriera sottile, c'è una possibilità finita ma non zero che si avvolgerà sull'altro lato, anche se non ha abbastanza energia per arrivarci. Ma anche per una piccola collezione di atomi, la probabilità di "scavare" in quel senso è così esponenzialmente piccola che potresti avere ogni essere umano che sia mai vissuto in attesa dell'intera età dell'Universo e non avere mai una sola mossa di un micron .

Tre membri dell'equipaggio di Star Trek sorridono giù dalla nave. Credito di immagine: CBS Photo Archive / Getty Images.

Ma va bene. Il modo in cui il trasportatore presumibilmente funziona non è di spostare i tuoi atomi reali, ma di teletrasportare le tue informazioni da una posizione all'altra e di ricostruirti a destinazione. Nell'originale Star Trek, la gamma era considerata limitata e limitata a poche decine di migliaia di chilometri. Nel recente Star Trek Into Darkness, c'è un teletrasporto dalla Terra fino al mondo natale dei Klingon! Mentre il teletrasporto quantistico è un fenomeno reale, come scrive Chad Orzel, è molto diverso da come è concepito in Star Trek, soprattutto considerando che il trasferimento di informazioni è legato dalla velocità della luce, e il mondo di casa Klingon è di circa 90 anni luce da Terra!

Il trasporto di John Harrison in Star Trek Into Darkness. Credito immagine: KANE2026 di scifiempire.net, estratto dal trailer del film liberamente disponibile.

Quello che puoi fare è trasferire una quantità arbitraria di informazioni da una posizione all'altra attraverso il processo di teletrasporto quantistico. Il nome è un po 'improprio, dal momento che questo non è il teletrasporto delle particelle quantistiche reali, ma delle informazioni sugli stati delle particelle quantistiche. Crea abbastanza coppie di particelle intrecciate tra due posizioni diverse e puoi teletrasportare quelle informazioni da una posizione all'altra: puoi spostare lo stato e le informazioni di un oggetto dal punto A al punto B senza dover spostare l'oggetto stesso. Questa scoperta è stata fatta nel 1993 dal team di Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres e William K. Wootters nel loro articolo, "Teletrasportare uno stato quantico sconosciuto attraverso la doppia classica e Einstein-Podolsky-Rosen canali “. È possibile che combinando questa tecnica con la tecnologia emergente dell'informatica quantistica sia possibile scansionare e teletrasportare da un luogo all'altro l'intera informazione che codifica un essere umano vivente. Oppure, se non vedessi alcun bisogno di distruggerti, la copia originale, forse potresti essere clonato interamente tramite questo processo!

Tom e Will Riker, clonati dalla stessa copia trasportata, si incontrarono nell'episodio

La sfida, tuttavia, sta ricostruendo tale questione nello stato finale. Conoscere quale sia lo stato dell'informazione di un essere umano - comprese tutte le sue particelle componenti - è una questione, ma ricostruire quell'essere umano è completamente un'altra cosa. Nonostante un programma da 14 trilioni di dollari lanciato dalla Russia - la National Technology Initiative - con l'obiettivo di teletrasportare un essere umano entro il 2035, non è chiaro che questa parte della tecnologia sia fattibile data la nostra attuale comprensione della fisica. Anche solo sognare di fare ciò richiederebbe non solo di rimettere insieme tutte le particelle che ti ricompongono nella stessa configurazione, ma con le stesse posizioni e momenti che avevano prima che tu fossi teletrasportato. Pensa alla differenza tra un essere umano vivente e un cadavere di un essere umano: non ci sono particelle necessariamente diverse, è semplicemente il modo in cui tali particelle sono posizionate e si muovono in quella configurazione. Ma la fisica non ti farà nemmeno sapere queste due informazioni allo stesso tempo, tanto meno riprodurle.

Un'illustrazione tra l'incertezza intrinseca tra posizione e momento a livello quantico. Credito d'immagine: E. Siegel, basato sul lavoro dell'utente Maschen di Wikimedia Commons.

Vedi, c'è un'incertezza intrinseca tra momento e posizione per ogni particella, che richiede che se conosci uno di quei tratti con un certo grado di precisione, l'altro diventa intrinsecamente incerto in modo che il prodotto dei due sia sempre finito e non zero. Lawrence Krauss, nel suo libro The Physics of Star Trek, identifica correttamente che uno avrebbe bisogno di un qualche tipo di ipotetico "compensatore di Heisenberg" per spiegare ciò, che sembra violare le regole fondamentali della meccanica quantistica. Quando i creatori di Star Trek hanno avuto l'idea dei compensatori Heisenberg, è stato chiesto loro come funzionavano. La loro risposta? "Funzionano molto bene, grazie." Sfortunatamente, questo è un caso in cui, indipendentemente da quanto la tecnologia avanzi, sarà sempre vincolata dalle leggi della natura.

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