Strażnicy: Nauka Doktora Manhattanu

(Źródło zdjęcia: DC)

Wśród wszystkich postaci zamieszkujących Alana Moore'a i Dave'a Gibbonsa Strażnicy , świecąca, niebieska postać doktora Manhattanu wyróżnia się jako boska istota, która wydaje się być nie do pojęcia.

(Źródło zdjęcia: DC)

Jednak kiedy filmowcy z Strażnicy 2009 zbliżył się do postaci, konieczne było zrozumienie jak najwięcej o doktorze Manhattanie i jego dziwnych mocach. Poprosili więc o pomoc Jamesa Kakaliosa, profesora fizyki z University of Minnesota, który napisał książkę: Fizyka superbohaterów .

Działając jako konsultant naukowy w filmie, Kakalios kierował filmowcami we wszystkim, od tego, jak wygląda laboratorium fizyczne, po psychologię kryjącą się za obsesyjnymi naukowcami. Ale wiele rozmów koncentrowało się na tajemniczym Doktorze Manhattanie, o czym Kakalios – fan komiksów Strażników – z przyjemnością dyskutował.

„Większość [dr. Moce Manhattanu, choć nie wszystkie, mają pewien aspekt mechaniki kwantowej”, wyjaśnia Kakalios. 'Rozmawialiśmy o rzeczach, które można zobaczyć, że elektrony robią, i trzeba zrobić duży skok wiary, żeby przenieść to na doktora Manhattana, który robi te rzeczy, ale jakoś jest to w tym samym szerokim zawieszeniu niewiary.'

W filmie, a także w uznanej serii komiksów, na której jest oparty, niebieskoskóry Doktor Manhattan zdobył swoje umiejętności po tym, jak został złapany w komorze zwanej „subtraktorem pola wewnętrznego”. Według historii Alana Moore'a i Dave'a Gibbonsa, doświadczenie zmieniło go w superbohatera opartego na kwantach, który pozornie mógł istnieć poza przestrzenią i czasem, teleportując się i dzieląc na kilka różnych kopii siebie.

(Źródło zdjęcia: DC)

Newsarama rozmawiał z profesorem Kakaliosem o kilku jego teoriach naukowych dotyczących nauki dr Manhattan – po pierwsze… czym jest „subtraktor pola wewnętrznego”?

„W powieści graficznej Wally Weaver mówi: „A co by było, gdyby istniało jakieś pole łączące wszystko poza grawitacją?”. Nazywają to polem wewnętrznym.

Chociaż termin „pole wewnętrzne” nie jest używany do opisania tej koncepcji w prawdziwej nauce, idea ta ma podstawy w rzeczywistości.

„Naukowcy w tej chwili mówią: „Poza grawitacją, jakie inne siły utrzymują wszystko razem?”, mówi. „Elektromagnetyzm to w zasadzie siła, która utrzymuje razem atomy, a ponadto istnieje silna siła jądrowa i słaba siła jądrowa, które działają wewnątrz waszych jąder, wewnątrz waszych atomów. A silna siła utrzymuje razem twoje jądra.

„Tuż dzisiaj, siedząc na kolokwium przez jednego z moich kolegów, mówił o zjednoczeniu siły silnej, słabej i elektromagnetycznej. Występuje tylko przy energii tak ogromnej, że nawet nie wyobrażamy sobie jej tworzenia” – mówi Kakalios. „Potrzebowałbyś bilion razy mocniejszego akceleratora cząstek niż najpotężniejszy akcelerator cząstek, jaki kiedykolwiek zbudowano, aby osiągnąć te reżimy.

(Źródło zdjęcia: Warner Bros. Pictures)

– A więc ta komora jest dość trudna, w której zamyka się Jon Osterman. Ale to są te szczegóły, które z punktu widzenia fabuły nie mają większego znaczenia. I chociaż wymagałoby to niemal niewyobrażalnego poziomu mocy, jest to coś, co można znaleźć pod szerokim pędzlem fizyki kwantowej”.

Rozumiejąc więc fikcyjną ideę naukową „pola wewnętrznego”, następne pytanie jest oczywiste: gdyby można było wyłączyć czyjeś pole wewnętrzne, co by się stało?

„Nie byłoby elektromagnetyzmu, który utrzymałby atomy razem, nie byłoby silnej siły, która utrzymałaby razem jądra atomów” – mówi Kakalios. „Dosłownie uległbyś dezintegracji na poziomie subatomowym”.

- Teraz z pewnością nie będziesz w stanie się pozbierać. Ale bez tego nie ma historii” – dodaje Kakalios. „Pierwszy skok wiary polega na tym, że są w stanie w jakiś sposób wytworzyć wystarczającą moc, by rozerwać go na kawałki, a większym skokiem wiary jest to, że jest w stanie wrócić”.

Mówiąc o skokach, jednym z kluczowych aspektów umiejętności doktora Manhattanu jest teleportacja. Kakalios mówi, że chociaż „teleportacja” nie jest terminem naukowym, istnieje zjawisko mechaniki kwantowej zwane „tunelowaniem kwantowym”, które może wyjaśniać zdolność doktora Manhattana.

(Źródło zdjęcia: DC)

'Tunelowanie kwantowe polega na tym, że elektron może znajdować się w jednym metalu i nagle pojawić się w innym metalu, mimo że jest oddzielony próżnią pustej przestrzeni' - wyjaśnia. „I może się to zdarzyć z pewnym prawdopodobieństwem, nawet jeśli elektron nigdy nie ma wystarczającej energii, by zaiskrzyć i przeskoczyć z jednego metalu na drugi. Zasadniczo, ponieważ ma ona charakter falisty, część fali może w rzeczywistości wyciekać z jednego metalu, a jeśli fala rozciąga się wystarczająco daleko, może trafić do drugiego metalu. A potem istnieje prawdopodobieństwo, że tam będzie.

Kakalios mówi, że tunelowanie mechaniki kwantowej jest bardzo dobrze znaną koncepcją, odkrytą kilkadziesiąt lat temu.

„To jest coś, co ostatecznie nie wiem, czy ktokolwiek naprawdę to rozumie. Po prostu przyzwyczajają się do tego”, śmieje się. „W twoim telefonie komórkowym są obecnie diody tunelujące, które wykorzystują ten proces mechaniki kwantowej w celu regulacji prądów, tak aby telefon działał. A tunelowanie w mechanice kwantowej jest podstawą do stworzenia mikroskopów, które widzą poszczególne atomy na powierzchniach. Więc w pewnym momencie zrozumieliśmy to na tyle dobrze, że możemy zaprojektować urządzenia, aby uczynić z tego rutynowe zjawisko. Ale to naprawdę bardzo dziwne, że to w ogóle działa.

„W pewnym sensie to jak teleportacja. Nie lubimy używać tych słów – mówi. „Ale używamy słowa, które jest równie niezrozumiałe: „tunelowanie”.

Ponieważ dr Manhattan może kontrolować się na poziomie kwantowym, jego teleportacja jest najprawdopodobniej podobna do tunelowania kwantowego, teoretyzuje Kakalios.

„To jedna z tych rzeczy, w których mówisz: „Cóż, to jest moje zawieszenie niewiary”, nawet jeśli okazuje się, że to prawda” – mówi.

„Doktor Manhattan może oczywiście dowolnie dostosowywać swoją funkcję prawdopodobieństwa, dzięki czemu może rozszerzyć swoją funkcję falową aż na Marsa i upewnić się, że pojawi się tam, gdzie chce” – mówi ekspert. „Nawet w przypadku elektronów nie wiemy, jak zrobić coś takiego. Ale za jego teleportacją kryje się najmniejsza cząstka prawdziwej, prawdziwej nauki.

Drugorzędną zdolnością do tego, w komiksach i filmach, jest zdolność doktora Manhattan do przebywania w więcej niż jednym miejscu naraz. To też można wytłumaczyć naukowo – w pewnym sensie.

(Źródło zdjęcia: DC)

„To nie jest do końca poprawne, ale jest to jedna z tych rzeczy, w których występuje zjawisko zwane „ugięciem”, gdzie fala przechodząca przez dwie wąskie szczeliny tworzy wzorce interferencji. I zamiast pojedynczej fali otrzymujemy bardzo skomplikowany wzór” – mówi.

Jeśli fala przechodzi przez jakąś granicę, może wydawać się, że znajduje się w wielu miejscach naraz, wyjaśnia Kakalios. Kakalios użył przykładu, w którym wiązka laserowa przechodzi przez ekran, który działa jak szereg szczelin. Jeśli skierujesz laser przez ekran, a następnie w stronę płaskiej ściany lub powierzchni, punkty światła laserowego pokażą tyle punktów światła we wzorze.

— To światło lasera, a światło to fala. Ale to samo można uzyskać z elektronami” – mówi Kakalios. — Ale mówisz, poczekaj chwilę; elektrony nie są falami. Elektrony to małe bryłki materii. A jednak mechanika kwantowa mówi, że istnieje fala związana z ruchem elektronów, a kiedy zrobisz to dobrze, możesz faktycznie sprawić, by elektrony tworzyły ten sam rodzaj wzoru, do którego wydaje się światło lasera. I to zjawisko nazywa się „defrakcją”.

„W niektórych przypadkach pojawia się pytanie, gdzie jest elektron? To trochę rozrzucone po całym”, mówi „Dr. Prawdopodobnie Manhattan jest w stanie to zrobić, kontrolując swoją kwantowo-mechaniczną funkcję falową.

— Oczywiście, gdyby tak było, doktor Manhattan nie powinien być w stanie niezależnie kontrolować wszystkich facetów. Wszystkie powinny być częścią tego samego wzoru. Ale falowa natura elektronów, która prowadzi do wzorców dyfrakcyjnych, jest tą samą falową naturą, która prowadzi do zjawisk tunelowania, o których mówiłem wcześniej. To wszystko jest nieodłączną częścią pięknych tajemnic mechaniki kwantowej. I możemy zobaczyć pewne aspekty tego z doktorem Manhattanem.

(Źródło zdjęcia: HBO)

Nasze ostatnie pytanie do Kakaliosa to takie, które dla wielu osób mogło być ich pierwszym – dlaczego dokładnie dr Manhattan jest niebieski? Podczas gdy kolor doktora Manhattan w komiksach był najprawdopodobniej tylko estetycznym wyborem artysty, Kakalios mówi, że powód może być również związany z nauką.

„Rozmawiałem z osobami zajmującymi się efektami specjalnymi o tym, dlaczego dr Manhattan może być niebieski, ponieważ jest to z przyczyn fizycznych” – mówi. — Istnieje zjawisko zwane promieniowaniem Czerenkowa. A jeśli przepuszcza elektrony o wysokiej energii, tworzy wokół siebie niebieską poświatę. I przypuszczalnie, gdyby zmienił prędkość elektronów, zmieniłby nawet to, jak ciemnoniebieski był, tak jak w studiu telewizyjnym w książce.

„Ponieważ musiał odbudować się atom po atomie, prawdopodobnie wyleciał mu wiele zapasowych elektronów, które dawały mu niebieską poświatę” – mówi Kakalios. „A te szybkie elektrony są również emitowane z pewnych izotopów jądrowych, gdy ulegają rozpadowi radioaktywnemu. A w szczególności mówię Stront-90.

(Źródło zdjęcia: DC)

„Więc jeśli miałbyś narazić kogoś na działanie materiału radioaktywnego, próbując wywołać u niego raka i chciałbyś zrzucić winę za to na promieniowanie emitowane przez dr Manhattan, jest to w rzeczywistości fizycznie spójny sposób, w jaki mógłbyś zajmij się tym” – mówi. — Można by użyć strontu-90, a jedną z cech charakterystycznych są te szybkie elektrony, zwane promieniami beta, a doktor Manhattan ciągle ulatnia się z szybkimi elektronami, dlatego świeci na niebiesko. Więc ma coś w rodzaju radioaktywnego podpisu, który można z nim skojarzyć.

Oczywiście, chociaż Kakalios może teoretyzować na temat nauki stojącej za doktorem Manhattanem, faktem jest, że nie jest to żaden twardy fakt. Jednak w przypadku filmu z 2009 roku powiedział, że dało to Zackowi Snyderowi i filmowcom dobrą podstawę do zbudowania własnej interpretacji postaci.

Poza tym uważa, że ​​maniacy tacy jak on, którzy lubią tego rodzaju komiksy i filmy, również będą chcieli uczyć się przynajmniej niewielkiej części nauki o superbohaterach.

„To nie tak, że teraz udowodniłem, że tak to robi doktor Manhattan, ponieważ to wszystko jest po prostu niemożliwe. A jeśli jesteś zdenerwowany, gdy dowiesz się, że Strażnicy to fikcja, powinienem był powiedzieć: Uwaga, spoiler! Kakalios śmieje się. „Ale jest taki mały samorodek prawdziwej mechaniki kwantowej, który można znaleźć w ramach fikcyjnej historii.

„A jeśli wykorzystasz to jako punkt wyjścia do nauczenia się trochę prawdziwej nauki”, powiedział, „cóż, jak mówimy w fizyce, lepiej niebieski niż czerwony”.