FIZIKA ZVJEZDANIH STAZA: SAMO ZNANSTVENA FANTASTIKA, ILI MOGUĆA BUDUĆNOST?

Warp, holodek, teleport… ma je li to moguće?

Nešto od toga je i moguće, tvrdi američki fizičar Lawrence M. Krauss u svojoj knjizi «Fizika Zvjezdanih staza», odnosno, moguće je onog dana kad čovječanstvo razvije resurse koji mu za takvu tehnologiju trenutačno nedostaju


Televizijsko-filmski serijal «Zvjezdane staze» i u Hrvatskoj ima velik broj odanih obožavatelja, a u svijetu su Star Trek fanovi prava supkultura, s velikim brojem udruženja, konvencija, publikacija. Ti se fanovi, koji se vole nazivati «trekerima» ili «trekijima», ne bave samo gledanjem serija i filmova, imitiranjem likova i glumaca, ili vlastitom «fan-fiction» produkcijom, već među njima ima i takvih koji sasvim ozbiljno razmatraju tehnologiju što se pojavljuje u Zvjezdanim stazama, i lamentiraju, neki čak i s ozbiljnim znanstvenim pristupom, o ostvarivosti svih tih fantastičnih tehnologija u stvarnom životu. Takvo što uopće nije bez smisla. Prisjetimo se samo kako su tehničke novotarije i izumi opisani u djelima Julesa Vernea bili neposredno nadahnuće stvarnim tehničkim otkrićima primjerice Ciolkovskog, Obertha, i drugih pionira raketne tehnike, a ti su znanstvenici i sami, vrlo ponosno, isticali taj literarni utjecaj. Prisjetimo se također kako je mnogim današnjim gledateljima izgledao pomalo smiješan nedavno na našoj televiziji repriziran prvi trosezonski serijal Zvjezdanih Staza (tzv. «Original Series», s kapetanom Kirkom, mr. Spockom i ostalima), sniman potkraj šezdesetih godina prošlog stoljeća, sa svim onim «kockastim» gumbima, prekidačima i komunikatorima koji izgledaju sirovije i primitivnije od današnjih mobitela. Zvjezdane staze su međutim napredovale zajedno s napretkom tehnologije u stvarnom životu (ali i s usavršavanjem filmskih trikova i računalnih simulacija), tako da posljednjih nekoliko serijala iz te franšize, kao što su «Star Trek: The Next Generation», «Voyager» ili «Deep Space Nine» vizualno sasvim odgovara i današnjem poimanju televizijske odnosno filmske znanstvene fantastike.


Kraussova knjiga genijalna je znanstvena analiza znanstveno-fantastične tehnologije Zvjezdanih staza

 


Kretanje svemirskog broda warp-brzinama na ekranu se ilustrira izduženim svjetlosnim mrljama, jer warp je brzina iznad svjetlosne

 


Enterprise u srazu s Borgovom kockom: do stvarnog susreta s izvanzemaljskim vrstama ipak nas čeka još dugačak put

 


Teorije o svijanju prostor-vremena dopuštaju postojanje svemirskih crvotočina, poput ove iz serije «Deep Space Nine»

 


Warp-jezgra srce je pogona Federacijskih svemirskih brodova, a anihilacija materije i antimaterije, koja ju pokreće, u naše se vrijeme već eksperimentalno istražuje

 


Klingonac Worf puca iz ručnog fazora: takvo je oružje moguće, ali njegova se zraka ne može vidjeti

 


Jedna od najvećih znanstvenih pogrešaka u Zvjezdanim stazama je što se eksplozije u svemiru čuju, a ne bi se smjele čuti

 


U Zvjezdanim stazama vidjeli smo mnoštvo svemirskih pojava koje je znanost tek kasnije otkrila i objasnila

 


Ako ikad bude izgrađen svemirski brod kao što je Voyager, jedan od najomiljenijih brodova iz Zvjezdanih staza, mogao bi imati sve što ima i u seriji, osim holodeka i holo-doktora

 

Stvarnost ponekad bizarnija od mašte

        No, kao nekad Jules Verne, danas Zvjezdane staze intrigiraju ne samo fanove, nego i ozbiljne znanstvenike. Jedan od vrhunskih znanstvenika današnjice, Stephen Hawking, rado ponavlja da je veliki fan Zvjezdanih staza, a čak se i osobno pojavio u jednoj epizodi. Hawking je i pisac predgovora jednoj zanimljivoj knjizi koja «analizira» znanost i tehnologiju Zvjezdanih staza. Riječ je o knjizi «Fizika Zvjezdanih staza» autora Lawrencea M. Kraussa, čije je hrvatsko izdanje nedavno objavio nakladnik «Jesenski i Turk».
U toj knjizi, Krauss nas vrlo čitljivo i duhovito, popularno-znanstvenim objašnjenjima vodi kroz osnovne postavke Star Trek svemira, i tumači bi li, kako bi, i zašto ne bi, u bližoj i daljoj budućnosti nešto od Star Trek tehnikalija i otkrića bilo moguće ostvariti i postići u stvarnosti. Pri tom se ne ruga autorima Star Treka, naprotiv, vrlo je susretljiv, i vrijednost te serije pronalazi upravo u bezgraničnoj mašti njenih tvoraca i scenarista. Krauss čak u nekoliko slučajeva nalazi da je serija vizionarski anticipirala, barem upotrijebljenim terminima, ono do čega će kasnija znanost doista i doći.
Krauss je i sam znanstvenik, profesor fizike i astronomije, pročelnik je Odjela za fiziku sveučilišta Case Western Reserve, a iz knjige saznajemo i da su stotine fizičara, profesionalnih znanstvenika, među najvećim fanovima Star Treka. Nakon kritičkog hoda kroz sve važnije tehničke, fizikalne i astronomske pojmove koji se pojavljuju u Zvjezdanim stazama, Krauss na kraju knjige daje i dvije svoje top-liste: jednu o omiljenim anticipacijama, i drugu o najvećim pogreškama. Među pobrojanim pogreškama, najsimpatičnija mi je ona kad je Dax «otkrila» da u nekoj čudnoj situaciji svi neutrini imaju lijevi spin, što vjerojatno nikome od gledatelja serije nije izgledalo previše čudno, osim fizičarima koji znaju da svi neutrini imaju isključivo lijevi spin. To je jedan od primjera, a u knjizi ih ima mnogo, kojima je Krauss naglasio da je stvarnost često bizarnija i od mašte autora Star Treka.

U warp bez prigušnika inercije?

         No, krenimo redom. Kad bilo kojeg laika, čak i ne samo fana, upitamo neka pobroji najznačajnije tehničke «novotarije» u Zvjezdanim stazama, popis će vjerojatno sadržavati sljedeće pojmove: fazor, warp, replikator, holodek, teleport, pa i razne «svemirske» pojave poput crvotočina, crnih rupa, putovanja kroz vrijeme, i slično. Prva tema s kojom se Krauss dohvatio je putovanje brzinama bržim od brzine svjetlosti, odnosno warp brzinama prema terminologiji Zvjezdanih staza. Nadsvjetlosne su brzine kretanja svemirskih brodova jedan od osnovnih uvjeta «funkcioniranja» Star Trek svemira, bez njih ne bi bilo kontakata ni komunikacije među različitim vrstama i rasama u našoj galaksiji, a time ni dramatskog pokretača radnje. Način putovanja u Zvjezdanim stazama temelji se, veli Krauss, na «nekim od najegzotičnijih ideja u fizici», no iako žele biti «znanstveno utemeljeni», scenaristi serije su nadsvjetlosno putovanje «izmislili» prije nego što su «riješili» jedan puno temeljniji fizikalni problem, a to je – kako čovjek može preživjeti ubrzanje do nadsvjetlosne brzine odnosno savladati G-silu, problematičnu čak i današnjim pilotima. Doista, tek se u kasnijem razvoju serije pojavljuje pojam «prigušnika inercije» kojim je taj tehničko-fizikalni problem barem scenaristički riješen. Taj je prigušnik inercije jedan od tehničkih pojmova tipičan primjer za cjelokupnu «tehnologiju» Zvjezdanih staza: zna se čemu on služi, ali prilično je teško objasniti kako on radi. Kraussova je pretpostavka da prigušnik u svemirskom brodu stvara umjetno gravitacijsko polje, koje se onda «odupire» djelovanju reakcijske sile ubrzanja tog istog broda. Bedem «klasične» fizike isprječuje se i pred neke složenije Star Trek uređaje, primjerice, pred vučnu zraku, čija scenaristička upotreba zanemaruje fizikalne odnose sile privlačenja i mase objekata u slobodnom svemiru.
Putovanje kroz vrijeme pojavljuje se u barem pedesetak epizoda raznih serijala Zvjezdanih staza, i u tri od deset filmova, a vremenski paradoksi omiljena su tema za raspravu među fanovima. Što će ozbiljni fizičar reći o tim vremenskim paradoksima? Začudo, reći će nešto vrlo afirmativno: da vremenski paradoksi u «razumnom univerzumu» nisu dopušteni, no fizikalni zakoni, pogotovo Einsteinove jednadžbe opće relativnosti, takve paradokse ne samo dopuštaju, nego čak i podrazumijevaju! Putovanja kroz vrijeme tema su matematičkih i fizikalnih proučavanja znanstvenika u današnje vrijeme, tako da ono što smo viđali u Zvjezdanim stazama itekako može biti preispitano već dosegnutim otkrićima ljudskog uma. Na tom mjestu u knjizi Krauss nam prikazuje povijest znanstvenog promišljanja vremena kao fizikalne veličine, proširuje temu ulazeći u odnos materije i brzine svjetlosti, i kad već počinjemo shvaćati kako Zemljani nažalost nikad nigdje u daleki svemir putovati neće, objašnjava nam se suština warp pogona koji zaogrnut scenarističkom frazom «svijanja prostora» zapravo vješto zaobilazi temeljne fizikalne probleme. Dakle, opet isto: znamo čemu warp služi, ali nismo baš sigurni kako radi.

Warp realniji od impulsnog pogona

        Svemirski brodovi u Zvjezdanim stazama koriste tri vrste pogona: warpom se putuje nadsvjetlosnim brzinama, «impulsni pogon» brodove tjera najviše do polovice brzine svjetlosti, a za manje manevre služe «potisnici». Jednostavnim izračunom odnosa brzina koje postižu Enterprise, Voyager, Defiant i drugi legendarni Star Trek brodovi, njihove mase, energije potrebne za postizanje te brzine, i goriva potrebnog za dobivanje tolike energije, Krauss zaključuje da je, nažalost, takva vrsta svemirskog putovanja prilično nemoguća, jer na cijeloj Zemlji i u njenoj široj okolici naprosto nema tolikih resursa. Time pada u vodu najvažniji element postojanja Star Trek svemira. «I što, da ovime završim knjigu? Hoćemo li vratiti suvenire Zvjezdanih staza i zatražiti povrat novca?», pita se Krauss, i stvarno, promišljanje svega ostaloga na koliko-toliko dostojnoj znanstvenoj razini više nema smisla. Međutim, fizičar Krauss ipak pronalazi «iskru nade» u teorijama o svijanju prostor-vremena, razvijanima od Einsteina do Hawkinga. Iako se te teorije baš ne poklapaju s konceptom warp-pogona u Star Trek brodovima, fizičari današnjice ozbiljno s njima kalkuliraju, teorijski istražujući čak i donedavne isključivo znanstveno-fantastične pojmove kao što su crvotočine i crne rupe. Oni se, dakle, slažu da je prostor-vrijeme moguće svijati, iako još ne postoji ni približni koncept uređaja koji bi to mogao činiti. I tako se znanstveni pristup problemu pogona u Zvjezdanim stazama završio neočekivanom procjenom da impulsni, dakle slabiji, podsvjetlosni pogon vjerojatno neće biti moguć, dok je puno vjerojatnije da će moćniji i iz današnje perspektive nevjerojatniji nadsvjetlosni warp-pogon – jednog dana možda i proraditi! Iako, spušta Krauss loptu na Zemlju, stvari s energijom i resursima tu također ne izgledaju blistavo.

Teleport? Sorry, nema tako velike memorije…

        Jedan od tehnologijskih zaštitnih znakova Zvjezdanih staza je teleporter, uređaj koji razgrađuje materiju i na željenoj je destinaciji ponovno sastavlja, bez gubitaka i pogrešaka. Među fanovima je odavno poznata anegdota po kojoj su scenaristi Zvjezdanih staza teleporter izmislili radi štednje: puno je skuplje snimati scene slijetanja na neki planet, nego scene «materijalizacije» iz oblaka svjetlucavih čestica. Međutim, teleport je postao opsesija znanstvenika našeg doba, pa je ne tako davno svjetska vijest dana bila uspješno laboratorijsko teleportiranje jednog fotona. Pitajući se je li teleporter moguć, Krauss polazi od statistike: od broja atoma koji čine prosječno ljudsko tijelo, i od koncepcije uređaja koji bi toliki broj atoma trebao informacijski obraditi, ne samo kao čestične jedinice, nego uzimajući u obzir i sve odnose među njima. Ovaj problem skreće i u filozofske vode, do pitanja što zapravo čini ljudsko biće, jesmo li mi tek puki zbir naših atoma, i što se pri prenošenju materije koja čini naše tijelo događa s dušom i umom. Problemi s teleporterima također su često korišteni dramatski okidači u pojedinim epizodama Zvjezdanih staza, a pogreške koje su se u funkcioniranju tog uređaja događale u seriji dosta su vjeran odraz teorijskih i praktičnih problema koji stoje pred budućim izumiteljima teleporta. Uz ogromne količine energije potrebne za teleportaciju, Krauss problem ostvarivosti teleporta vidi i u teško zamislivom memorijskom kapacitetu kojeg bi takav uređaj trebao imati. No, dok energija zasad ostaje nerješiv problem, s memorijom stvari stoje bolje: ako je u jednom desetljeću memorijski kapacitet kompjutera porastao 1000 puta, nastavi li se rast informatičke industrije istim tempom, čovječanstvo će biti sposobno napraviti stroj koji može obraditi onoliko informacija koliko u ljudskom tijelu ima atoma – za oko 200 godina.

Već imamo antimateriju!

        Nastavljajući znanstvenu analizu Star Trek tehnologije, Krauss se ponovno vraća na problem pogona, no ovaj put na malo suptilniji problem pogonskog goriva. U svemirskim brodovima Ujedinjene Federacije Planeta, kojoj pripada i Zemlja, pogonsko gorivo je, pojednostavljeno rečeno, energija koja nastaje anihilacijom materije i antimaterije. Taj koncept nije nepoznat današnjoj znanosti: već postoje laboratoriji koji izvode pokuse s antimaterijom, i čovječanstvo je već sposobno proizvoditi energiju iz sraza materije i antimaterije, iako proizvodnja baš nije rentabilna: zasad se na taj način uz trošak od pedesetak milijuna dolara uspije proizvesti energija od jedne tisućinke watta. Dakle, kad čovječanstvo iscrpi mogućnosti raketnog pogona kao danas jedine realne tehnologije svemirskog putovanja, može se baciti na materijsko-antimaterijski pogon s kojim danas postoje i praktična, a ne samo teorijska iskustva. Kako do novca? O tome, zaključuje Krauss, neka brinu političari 23. stoljeća.
Sljedeća intrigantna tema su hologrami i holodek, no njih je Krauss prilično nemilosrdno osudio na nemogućnost, iako je već u današnjici holo-fotografija stvar opće kulture. Hologrami mogu napredovati kao reprodukcijska tehnika, njima će se možda i moći stvoriti trodimenzionalni dojam prostora odnosno okoliša, no kako su hologrami sastavljeni od svjetlosti, a svjetlost je val, ni hologramski likovi poput Voyagerovog doktora, ni simulacije poput hologramskih scenografija iz Enterpriseovih ili Voyagerovih holodeka neće moći imati osobine čvrstih tijela, kao što ih imaju u serijalu.
       
U nekoliko poglavlja «Fizike Zvjezdanih staza» razmatraju se, i to ne baš optimistički, mogućnosti ostvarenja kontakta Zemljana s izvanzemaljskim inteligentnim životom, a znanstveno su vrlo zanimljiva i poglavlja u kojima se astronomski pojmovi iz serijala uspoređuju s istim ili sličnim otkrićima u astronomskoj znanosti i fizici. Neutronske zvijezde, druge dimenzije, paralelni svemiri, nepoznate čestice, kozmičke strune, pojmovi iz kvantne fizike, kvazari, neutrini, samo su neke od «sitnica» koje su autori Zvjezdanih staza posudili iz stvarne znanosti, neke od njih i prije nego što su bile zamijećene, definirane, ili čak pretpostavljene. Te će stvari biti jako zanimljive nekome tko je malo potkovaniji u fizici i astronomiji, no kao «šlag za kraj» Krauss je sačuvao nekoliko detalja koja i kod laika što prate Zvjezdane staze izazivaju ili podsmijeh, ili oduševljenje.

Zvuk se ne čuje, fazor se ne vidi…

        Jedna je od tih stvari zvuk u svemiru. Nije to mana samo Star Treku, nego i većini ostalih «svemirskih» znanstveno-fantastičnih filmova. U svima njima svemir odzvanja brujanjem i zujanjem motora svemirskih brodova, ili pak eksplozijama, ali u svemirskom vakuumu se ništa od toga ne može čuti, jer u vakuumu se zvuk ne može širiti. Zatim, oružja u Zvjezdanim stazama, opet kao i u većini drugih SF filmova, najčešće su energetska, bilo da se radi o ručnom naoružanju ili naoružanju svemirskog broda. Takva su energetska oružja sasvim moguća i zamisliva, no umjesto raznobojnih svjetlosnih snopova kako ih vidimo na ekranu, u stvarnosti ne bismo smjeli vidjeti ništa, jer energija nema «boju». Krauss je u nekoliko pasusa s užitkom pohvatao i neke totalne gafove scenarista, poput primjerice podatka o temperaturi nižoj od apsolutne nule, ili primjerice nesuglasja vidljivog kad kapetan naredi da se brod «parkira» u stacionarnu orbitu, a na ekranu se vidi kako brod kruži oko planeta.
Originalnost Kraussovog pristupa problemu tehnologije Zvjezdanih staza je što je sa znanstvenom ozbiljnošću, ali istovremeno i s punim poštovanjem analizirao jedan proizvod popularne kulture, jedan plod potrošačkog društva dvadesetog stoljeća. Nije se s time sprdao, kao što to znaju činiti neki znanstvenici, a nije ni hvalio «genijalnost» autora serije, kao što to znaju činiti zagriženiji fanovi. Nama koji danas gledamo Zvjezdane staze, knjiga «Fizika Zvjezdanih staza» može poslužiti i samo za zabavu, ali može biti i vrlo edukativna u oblasti astronomije i teorijske fizike, jer je puno pristupačnija nego, primjerice, Hawkingove «popularne» knjige. A gledateljima koji Zvjezdane staze vole prije svega zbog njihova socijalno-utopijskoga ozračja može pružiti nadu da će se takvo društvo, koje bez tehnologije ne bi moglo nastati, jednog dana možda i ostvariti.

Davor ŠIŠOVIĆ
(objavljeno u Glasu Istre, 2005.)


Natrag na SIMO-TAMO