CONSIDERAȚII DESPRE SERIALUL „STAR TREK”!

 

Star Trek este serialul câtorva generații de ingineri și oameni de știință, un serial care vorbește la superlativ despre valorile umane și despre un viitor în care omenirea explorează ultima frontieră așa cum nici un alt serial nu reușește să o facă.

Ce m-a fascinat la acest serial? În primul rând, desigur,  vitezele Warp!

VITEZELE WARP:

Conform teoriei relativității, vitezele apropiate de viteza luminii pentru obiecte macroscopice ar trebui să fie practic imposibil de atins din cauza energiei necesare pentru a accelera un obiect macroscopic atât de mult (masa unui obiect crește cu viteza și atinge valoarea infinită pentru o viteză egală cu viteza luminii, deci necesită energie inifinită). Mai mult decât atât, orice obiect care ar avea o astfel de viteză superluminică ar trebui, conform ecuațiilor care stau astăzi la baza teoriei relativității, să călătorească înapoi în timp.

Și totuși, în Star Trek vedem mereu nave care depășesc frecvent viteza luminii fără a genera (de obicei) paradoxuri temporale. Ei bine, acest lucru este posibil datorită conceptului de subspațiu, un substrat al spațiului normal în care ne aflăm noi. Cu ajutorul subspațiului, spațiul real din fața navei este comprimat și cel din spate extins, ceea ce înseamnă că unei distanțe mai scurte în subspațiu îi corespunde una mult mai lungă în spațiul real.

Desigur, conceptul este unul fără prea multe baze reale, cel puțin, în prezent. Dar să vedem exact cum funcționează o astfel de navă spațială.

Probabil ați remarcat că, în Star Trek, fiecare navă a Federației are de obicei două nacele, adică acele secțiuni mai lungi, dispuse simetric de o parte și de alta a navei și legate de corpul ei central. Ei bine, nacelele sunt folosite pentru a transporta plasmă prin niște bobine aflate în interiorul nacelelor. Plasma este generată în partea centrală a navei, unde se află așa numitul warp core, motorul warp. Motorul nu este altceva decât o instalație care permite interacțiunea controlată dintre materie și anti-materie, care are loc prin intermediul unor cristale de dilitu, singurele care au o astfel de structură poroasă încât permit trecerea materiei și antimateriei fără a le distruge. Fără acestea, reacția dintre materie și anti-materie scapă de sub control și devine extrem de periculoasă (motiv pentru care motorul warp este ejectat în spațiu, departe de navă, dacă este avariat sau prezintă un pericol pentru echipaj). În urma acestei reacții, plasma obținută este transportată spre bobinele din nacele, unde are o mișcare pulsatorie prin care generează doi lobi de supbspațiu care înglobează nava. Lobii sunt asimetrici și prin pulsațiile lor deplasează nava prin subspațiu cu viteze superluminice raportate la spațiul real (plus că o navă aflată în subspațiu are o masă redusă, lucru care contribuie la o manevrabilitate mai bună și o viteză mai mare – unul din efectele subspațiului asupra materiei obișnuite). O altă caracteristică a subspațiului este că i se aplică legile newtoniene clasice, iar asta înseamnă că nava are mereu nevoie de energie pentru a se menține în mișcare. Dacă producerea de plasmă se oprește, lobii de subspațiu se vor dezintegra și nava va reveni în spațiul normal, deci nu va mai avea viteză superluminică (asta pentru că un câmp de subspațiu este instabil și necesită energie pentru a exista).

Așa cum fotonii sunt particulele câmpului electromagnetic în spațiul real, interacțiunea cu subspațiul generează particule caracteristice, denumite verteroni și tetrioni, care pot fi folosite și în alte scopuri. Distorsiunea subspațiului se măsoară în cochrane, în onoarea lui Zefram Cochrane, pământeanul care a dezvoltat teoria subspațiului și a construit primul motor warp în 2063.

Distorsiunile în subspațiu sunt folosite de Federație pentru a pune la punct o rețea de comunicații la viteze superluminice. Principiul de funcționare este similar cu cel al radioului din spațiul obișnuit, doar că, în loc de unde electromagnetice, avem unde ale subspațiului, care călătoresc cu viteze de 60 de ori mai mari decât viteza celei mai rapide nave construită vreodată. Simplu, nu?

Acum că am văzut ce înseamnă un motor warp, să vedem ce viteze pot atinge navele dotate cu un astfel de motor. În primul rând trebuie spus că Enterprise nu călătorește mereu cu viteze superluminice, așa că pentru viteze mai mici, în apropierea planetelor, folosește un set de motoare alimentate prin reactoare cu fuziune nucleară.

Pentru a limita efectele relativiste, o navă a Federației nu depășește de obicei 25% din viteza luminii  folosind motoarele clasice. Când se generează câmpul warp, viteza cea mai mică disponibilă este warp 1, adică viteza luminii. De-a lungul serialelor, însă, se observă că avem mai multe scale warp: în seria veche, pe vremea lui Kirk, navele se deplasează și cu viteze mai mari de warp 10, în timp ce în seriile mai noi, limita maximă teoretică este warp 10, imposibil de atins pentru că acest lucru ar însemna o viteză infinită, deci nava ar ocupa în același timp orice punct din univers (aici ne vom preface că episodul „Threshold” din „Star Trek: Voyager” nu există).

Pentru a afla viteza unei nave din seria originală, există o formulă simplă: ridicați factorul warp la puterea a treia. Astfel warp 1 este viteza luminii (1c), warp 2 înseamnă de 8 ori viteza luminii (8c), warp 3 înseamnă de 27 de ori viteza luminii (27c), warp 5 este 125c și tot așa. Bineînțeles, de-a lungul timpului navele au devenit din ce în ce mai rapide, așa că, până la evenimentele din „Star Trek: The Next Generation”, această formulă a fost modificată și a avut loc o rescalare, unde warp1 rămâne viteza luminii, dar restul graficului crește spre asimptota de la warp 10, astfel: warp 2 este 8c, warp 5 este 214c, warp 9 este 1516c și de aici încep zecimalele: 9,9 (viteza maximă pentru Enterprise 1701-D) este 3053c, 9,9999 fiind 199516c (viteza maximă a unui semnal radio prin subspațiu).

Desigur, nu toate episoadele respectă aceste reguli, pentru că nu tot timpul sunt convenabile rezolvării intrigii prezentate în episod, dar în mare parte explicațiile sunt aplicabile întregului univers Star Trek, indiferent că este vorba despre seriale, filme, cărți, benzi desenate sau jocuri video. Cu excepțiile de rigoare.

Alt lucra care m-a fascinat a fost:

TELEPORTAREA:

V-ați întrebat vreodată cum funcționează teleportarea? Nu este chiar atât de complicat, dacă citiți cu atenție următorii pași:

1. un fascicul de confinare angulară scanează la scară submicroscopică subiectul care urmează să fie teleportat;

2. un computer memorează poziția fiecărei particule, apoi subiectul este dezasamblat, în ceea ce se numește materie fazică, folosind un set de bobine pentru tranziția de fază;

3. după care fluxul de materie obținut (similar cu plasma) este redirecționat spre bufferele care stochează temporar informația din matricea materiei fazice;

4. după care aceasta este transmisă mai departe spre emițătoarele exterioare, prin care subiectul ajunge la destinație (pe suprafața planetei);

5. unde are loc procesul invers și un alt set de fascicule de confinare angulară îl reconstruiesc.

Intermediar, mai există și un set de biofiltre, folosite pentru îndepărtarea contaminării subiectului cu patogeni străini, dar și niște compensatoare Heisenberg care ajută computerul să memoreze cât mai precis poziția și viteza fiecărei particule scanate. Trebuie să reținem că matricea materiei fazice este deosebit de complexă și o degradare a acesteia poate avea loc dacă fasciculele de confinare angulară nu sunt reglate, ducând astfel la deteriorarea semnalului și imposibilitatea de a reconstrui subiectul în urma dezintegrării sale.

Din păcate, tehnologia nu poate fi folosită pentru a trimite materia fazică prin subspațiu decât dacă subiectul se află într-o stare de flux molecular, dar asta nu este un lucru pe care îl dorim. Astfel nu putem folosi teleportarea pe distanțe foarte mari (interplanetare), dar ea ne este foarte la îndemână pentru a efectua un transport de pe orbită pe suprafața unei planete, salvând astfel timp prin evitarea folosirii navetelor..

Tehnologia din spatele teleportării este folosită și pentru replicatoarele de alimente de la bordul navelor. Probabil vă aduceți aminte cum căpitanul Picard cerea un ceai, Earl Grey, fierbinte, iar, ca prin minune, apărea imediat o ceașcă aburindă. Diferența este că în cazul replicatoarelor se folosesc fascicule de confinare angulară de rezoluție mai scăzută, la nivel molecular, care recompun materia după un șablon existent în baza de date.

Pentru alimente și băuturi este suficient, necesită mai puțină energie și putere de calcul mai scăzută, însă pentru a teleporta ființe vii este nevoie de o rezoluție la nivel cuantic și astfel de energii mai ridicate.

În prezent, în lumea reală, s-a reușit teleportarea unor fotoni pe distanțe din ce în ce mai mari, însă, până când cineva va reuși să construiască un compensator Heisenberg, nu vom reuși teleportarea unor structuri mai complicate. Dar suntem abia în 2019! Mai avem câteva secole pentru a rezolva acest mic impediment!