Die USS Discovery, NCC-1031, ist das erste Star Trek-Schiff, das wir gesehen haben, dass es über einen Sporenantrieb fahren kann, der schneller ist als Impulsmotoren und Warpantrieb. Die Idee des Sporenantriebs mag im Universum physikalisch möglich sein, wenn zusätzliche räumliche Dimensionen existieren, aber er wird wahrscheinlich nicht von einem Netzwerk von Pilzsporen angetrieben. (STAR ​​TREK / CBS PRESSESATZ)

Eine fünfte Dimension könnte den Sporenantrieb von Star Trek Discovery physisch möglich machen

Die Fähigkeit, sofort von einem Ort im Raum zum anderen zu springen, verstößt eindeutig gegen die Gesetze der Physik. Oder doch?

Es gibt einige Regeln im Universum, die wahrscheinlich niemals gebrochen werden. Partikel können sich im Vakuum nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Die Entropie eines geschlossenen Systems kann niemals abnehmen. Energie und Dynamik müssen erhalten bleiben. Aber wenn die Regeln, nach denen das Universum spielt, anders sind als wir sie heute verstehen, können viele Dinge, die heute verboten zu sein scheinen, doch möglich sein.

In Star Trek: Discovery bringt uns eine neue Art von Technologie noch schneller als der Warp-Antrieb: der Sporenantrieb. Anstatt langsamer als Licht (über Impulsmotoren) oder sogar schneller als Licht durch den Weltraum (über Warp-Antrieb) zu fahren, ermöglicht der Sporenantrieb einen sofortigen „Sprung“ von einem Ort im Raum zu einem anderen, nicht verbundenen Ort über große Entfernungen Weg. Die Idee wurde als massiver Wissenschaftsfehler abgetan, aber die richtigen Umstände könnten sie vom Bereich der Science-Fiction zur realen Wissenschaft führen.

Das Warp-Antriebssystem der Star Trek-Raumschiffe ermöglichte das Reisen von Stern zu Stern. Wenn wir diese Technologie hätten, könnten wir leicht die Entfernung zu den Sternen überbrücken, aber dies bleibt für heute im Bereich der Science-Fiction. Der Sporenantrieb von Star Trek Discovery eröffnet einen neuen möglichen Mechanismus für Reisen, die schneller als Licht sind und dem Warp-Antrieb sogar überlegen sein können. (ALISTAIR MCMILLAN / CC-BY-2.0)

Das Star Trek-Franchise sieht drei Möglichkeiten für die Raumfahrt vor:

  • Impulsmotoren, ähnlich wie bei herkömmlichen Fahrten: Ein Kraftstoff wird zur Energieerzeugung verwendet, die durch einen nach hinten gerichteten Auspuff einen Schub erzeugt und das Raumschiff vorwärts treibt.
  • Warp-Antrieb, bei dem der Raum selbst vor einem Raumschiff komprimiert (und dahinter erweitert) wird, sodass es sich auf eine Weise durch diesen komprimierten Raum bewegen kann, die effektiv schneller als Licht ist. Mitte der neunziger Jahre schuf der theoretische Physiker Miguel Alcubierre eine Raumzeit, in der dies innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie möglich ist. Wenn negative Masse und / oder negative Energie vorhanden sind, könnte sich dies von einer mathematischen zu einer physikalischen Möglichkeit verschieben.
  • Sporenantrieb, bei dem ein Netzwerk von Myzelsporen, die über das Universum verteilt sind, es einem Raumschiff ermöglicht, sofort von einem getrennten Punkt zum anderen zu gelangen, als ob sie sich auf wundersame Weise teleportieren würden.

Die Art und Weise, wie Star Trek: Discovery den Sporenantrieb implementiert, mag etwas verdächtig sein, aber die Grundidee ist nicht so verrückt, wie es sich anhört.

Paul Stamets ist der Schlüssel zu Discoverys Sporenantrieb, da er einen Zusammenhang zwischen dem von ihm untersuchten Myzel-Netzwerk, einer Tardigrade-Kreatur und der Fähigkeit eines Schiffes entdeckt hat, von einer kausal getrennten Region des Weltraums in eine andere zu „springen“. (MICHAEL GIBSON / CBS)

Laut der Show gibt es ein Netzwerk von Pilzsporen aus einer speziellen Pilzart, die als Myzel bekannt ist. Diese Sporen sind in der gesamten Galaxie verteilt und durchdringen nicht nur den Raum, sondern auch den Unterraum.

Durch die Verbindung mit diesem Sporennetzwerk von einem speziellen Raum auf dem Schiff aus ermöglicht ein DASH-Laufwerk (Displacement Activated Spore Hub) dem Schiff, an einem vollständig getrennten Ort vom Weltraum in den Subraum und zurück in den Weltraum zu reisen. Es ist sicher eine clevere Idee, sich einen Mechanismus vorzustellen, mit dem man schneller und präziser zu entfernten Orten reisen kann, als es selbst ein Warp-Antrieb ermöglichen könnte.

Aber wie Star Trek es vorstellte, ist es grundlegend fehlerhaft.

Als die Crew von Star Trek: Discovery zum ersten Mal etwas über die Tardigrade und die Myzelsporen erfuhr, hatte sie keine Ahnung, dass sie tatsächlich den Schlüssel für ein schnelleres Reisen enthalten könnten, als es selbst ein Warp-Antrieb erlauben würde. (JAN THIJS / CBS © 2017 CBS INTERACTIVE)

Hier sind einige Gründe warum.

  1. Star Trek: Discovery beruht auf der Fähigkeit eines bestimmten Tieres - einer Weltraum-Tardigrade -, einen horizontalen Gentransfer durchzuführen und fremde DNA in sein eigenes Genom zu integrieren. Tiere können jedoch keinen horizontalen Gentransfer durchführen. Nur Bakterien können. Das Originalpapier, das dies behauptete, wurde hier und hier entlarvt.
  2. Myzel bildet hier auf der Erde ein riesiges Netzwerk, was jedoch auf seine verbundene Wurzelstruktur zurückzuführen ist. Das Problem ist, dass Myzel eine fortschrittliche Lebensform ist, die Milliarden von Jahren Evolution auf der Erde erforderte, bevor sie existierte. es konnte nicht in anderen Sonnensystemen, Galaxien oder Universen entstanden sein.
  3. Selbst wenn diese Sporen quantenmechanisch verwickelt wären, könnten sie nicht dazu verwendet werden, Materie zu teleportieren oder sogar schneller als Licht zu kommunizieren.

Obwohl es eine lustige Science-Fiction-Idee sein mag, ist die Wissenschaft dahinter unhaltbar.

Warp-Reisen, wie für die NASA vorgesehen. Wenn Sie ein Wurmloch zwischen zwei Punkten im Raum geschaffen hätten, wobei sich ein Mund relativ zu dem anderen relativistisch bewegt hätte, wären die Beobachter an beiden durchquerbaren Enden sehr unterschiedlich gealtert. Wenn Sie sich nicht durch den Raum unseres 3D-Universums bewegen, sondern eine andere, zusätzliche Dimension durchlaufen, können Sie zwei unterschiedliche Orte fast augenblicklich verbinden. (NASA / DIGITAL ART VON LES BOSSINAS (CORTEZ III SERVICE CORP.), 1998)

Es sei denn, Sie waren bereit, eine kleine Änderung an den bekannten Gesetzen der Physik vorzunehmen: Fügen Sie eine vierte räumliche Dimension hinzu, um insgesamt fünf Dimensionen (einschließlich Zeit) zu erhalten. Wenn das Universum eine zusätzliche Dimension des Raums hätte und - was am wichtigsten ist - die Fähigkeit, Objekten, die in unseren drei räumlichen Dimensionen existieren, zu erlauben, die vierte Dimension für Reisen zu nutzen, dann wird alles möglich, was sich der Sporenantrieb vorstellt.

Um zu verstehen, wie, stellen Sie sich ein Universum mit zwei räumlichen Dimensionen vor, wie die Oberfläche eines Blattes Papier. Stellen Sie sich die Kreaturen vor, die auf diesem Blatt Papier leben, und - im wahren Flatland-Stil - wie eine Begegnung mit jemandem aussehen würde, der die dritte Dimension manipulieren könnte.

Das hier gezeigte Flamm-Paraboloid repräsentiert die Raumzeitkrümmung außerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzschild-Schwarzen Lochs. In Einsteins Relativitätstheorie krümmt die Masse das Gewebe der Raumzeit. Wenn die Raumzeit zusätzliche Dimensionen hat, kann es möglich sein, praktisch sofort von einem Ort zum anderen zu reisen, indem die Freiheit genutzt wird, die eine zusätzliche Dimension zulässt. (ALLENMCC. OF WIKIMEDIA COMMONS)

Eine zweidimensionale Kreatur hat ein Äußeres, das der Welt ausgesetzt ist: den Umriss ihres Körpers. Es hat auch ein Interieur, das nicht ist: alles im Inneren. Mit Ihren dreidimensionalen Armen (und, wenn Sie es vorziehen, einem Bleistift und einem Radiergummi) können Sie leicht Folgendes tun:

  • ordnen seine inneren Organe neu,
  • greifen Sie hinein und entfernen oder fügen Sie etwas in sein Inneres hinzu,
  • Heben Sie es von der Seite ab und legen Sie es an einer anderen Stelle auf der Seite ab.
  • oder falten Sie die Seite sogar so, dass sich zwei getrennte Orte überlappen, und übertragen Sie diese Kreatur fast sofort von einem Ort zum anderen.

Kurz gesagt, wir würden einer Kreatur wie Götter erscheinen, die in einer Dimension weniger lebt als unsere eigene.

Das vierdimensionale Analogon eines 3D-Würfels ist eine 8-Zellen-Zelle (links). Die 24-Zellen (rechts) haben kein 3D-Analogon. Zusätzliche Dimensionen bringen zusätzliche Möglichkeiten mit sich. (JASON HISE MIT MAYA UND MAKROMEDIA FEUERWERK)

Kommen wir nun zu unserem Universum, wie wir es kennen: mit drei räumlichen Dimensionen. Die Menschen erforschen seit langem die Idee zusätzlicher Dimensionen, einschließlich der Frage, wie sie viele der größten Probleme der Kosmologie lösen können, und erklären sogar, warum wir drei räumliche Dimensionen haben und das Universum, das wir heute haben.

Was eine zusätzliche Dimension für uns tun könnte - wenn wir bereit wären, eine vierte hinzuzufügen - ist sehr ähnlich zu dem, was eine dritte Dimension einer externen Partei ermöglichen würde, einer zweidimensionalen Kreatur etwas anzutun. Insbesondere könnte jemand, der auf die vierte Dimension zugegriffen hat:

  • Operationen an uns durchführen, ohne uns aufzuschneiden,
  • etwas in uns einfügen, entfernen oder neu anordnen,
  • entferne uns aus unserem dreidimensionalen Raum und platziere uns an einem anderen Ort,
  • und indem Sie unseren Raum entsprechend falten, verbinden Sie zwei zuvor getrennte Orte, um eine nahezu augenblickliche Teleportation zu ermöglichen, ohne die Relativitätsgesetze zu verletzen.
Die Idee, dass die Kräfte, Teilchen und Wechselwirkungen, die wir heute sehen, alle Manifestationen einer einzigen, übergreifenden Theorie sind, ist attraktiv und erfordert zusätzliche Dimensionen und viele neue Teilchen und Wechselwirkungen. Eine solche zusätzliche Dimension könnte, wenn sie die richtigen Eigenschaften besitzt, einen Transport ermöglichen, der dem ähnelt, was der Sporenantrieb in Star Trek: Discovery leistet. (WIKIMEDIA GEMEINSAMER BENUTZER ROGILBERT)

Dieser letzte Teil klingt sehr ähnlich wie das, was Star Trek: Discoverys Sporenantrieb zu erreichen versucht! Ein Raumschiff kann sich durch eine Verbindung mit einer Einheit, die sich zumindest teilweise außerhalb unserer drei räumlichen Dimensionen befindet, schneller als mit bekannten Mitteln von einem Ort zum anderen transportieren. Der Sporenantrieb ermöglicht einen schnelleren Transport als normale Motoren. schneller als das Licht; noch schneller als es der Warpantrieb erlauben würde.

Die realistische Möglichkeit besteht darin, unser dreidimensionales Universum zu verlassen, eine zusätzliche räumliche Dimension zu betreten und dann unser dreidimensionales Universum wieder zu betreten. Dies führt zu einer fantastischen und umfassenden Schlussfolgerung: Der Unterraum ist tatsächlich eine zusätzliche räumliche Dimension.

Eine Illustration des Warp-Feldes von Star Trek, das den Raum davor verkürzt und gleichzeitig den Raum dahinter verlängert. Der Sporenantrieb, sowohl in Star Trek als auch von der physischen Idee, eine zusätzliche räumliche Dimension in unserer Realität zu durchqueren, könnte uns noch schneller von Punkt A nach Punkt B bringen. (TREKKY0623 VON ENGLISH WIKIPEDIA)

Eine ganze Reihe anderer Probleme und Möglichkeiten mit der Star Trek-Technologie - über die ich selbst das Buch geschrieben habe - werden sofort gelöst, indem der Unterraum als eine andere Dimension identifiziert wird.

Die Subraumkommunikation kann schneller als Licht erfolgen, da die Signale nicht durch den Raum wandern, sondern durch eine zusätzliche Dimension, die den Raum verkürzt.

Da es zusätzliche Dimensionen gibt, können einige Teilchen, die in unserem Universum nicht existieren können - Tetryon-Teilchen - im Unterraum existieren.

Und am relevantesten ist es möglich, dass einige physische Einheiten (oder sogar einige biologische) nicht nur in unserem Universum existieren können, sondern eine Komponente von sich selbst beibehalten, die im Subraum existiert und sogar ein Netzwerk bildet. Dies würde völlig im Einklang damit stehen, warum Geordi La Forge den Unterraum als „… eine riesige Wabe mit einer unendlichen Anzahl von Zellen“ bezeichnete.

Wenn zusätzliche Abmessungen vorhanden sind, müssen diese sehr klein sein. Selbst mit den größten zulässigen Werten würde die Abklingzeit eines am LHC erzeugten Schwarzen Lochs nur auf einen winzigen Bruchteil einer Sekunde erhöht. Wenn jedoch zusätzliche Dimensionen real wären, würde plötzlich die Möglichkeit bestehen, unser 3D-Universum zu verlassen, die vierte räumliche Dimension zu durchqueren und an einem vollständig getrennten Punkt in der Raumzeit wieder einzutreten. (FERMILAB HEUTE)

Wenn wir eine zusätzliche räumliche Dimension in unserem Universum hätten, könnte jede Kreatur, die ihre Bewegung durch dieses Universum steuern könnte, viele der konventionellen Grenzen unseres heutigen Universums überwinden. Durch eine Abkürzung durch diese zusätzliche Dimension wäre eine schnellere, fast augenblickliche Bewegung möglich. Zusätzlich zu Auf und Ab, Links und Rechts sowie Vorwärts und Rückwärts gibt es eine zusätzliche Möglichkeit, sich durch den Raum zu bewegen, sodass Sie Ihren aktuellen Standort verlassen und an einem anderen Ort wieder eintreten können. Es wäre eine legitime Möglichkeit, alles zu teleportieren, was Sie in beliebig kurzer Zeit bewegen können, sogar ein ganzes Raumschiff, eine beliebig große Entfernung.

Es wäre vielleicht eine klügere Wahl gewesen, dieses Science-Fiction-Plot-Gerät auf einem physischen Satz von Partikeln anstatt auf einem biologischen Organismus zu bauen. Unabhängig davon, welches Netzwerk in einer zusätzlichen Dimension vorhanden ist, müssen Ein- und Ausstiegspunkte steuerbar sein, um die Art von Transport zu ermöglichen, die wir in Star Trek: Discovery sehen. Aber wenn zusätzliche Dimensionen real sind und wir sie angemessen manipulieren können, könnte unser größter Science-Fiction-Traum von allen - die sofortige Teleportation - näher an der Realität sein, als wir es uns jemals vorgestellt haben.

Starts With A Bang ist jetzt auf Forbes und dank unserer Patreon-Unterstützer auf Medium neu veröffentlicht. Ethan hat zwei Bücher verfasst, Beyond The Galaxy und Treknology: Die Wissenschaft von Star Trek von Tricorders bis Warp Drive.