Ex Astris Scientia
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Der Transporter
(Auszug aus Star Trek Weekly 29/00)

Im dramaturgischen Konzept von Star Trek war der Transporter von Anfang an ein Schlüsselelement, da er dazu diente, Personen in Sekundenschnelle zum Ort des Geschehens zu schaffen. Zudem wurden Landungen von Shuttles oder gar der Enterprise selbst auf einem Planeten vermieden, deren Filmen mit großen Kosten verbunden gewesen wäre. Gerade weil der Transporter so bedeutsam ist, sind im Laufe der Jahre viele ungeklärte Fragen und Widersprüche aufgetaucht.

Materie oder Bits? Das STTNG Technical Manual gibt einen Einblick in Transportertechnologie, beschreibt aber lediglich die Effekte, nicht die Grundlagen. Es wird nicht eindeutig geklärt, ob der Transporterstrahl die Atome eines Objekts oder einer Person enthält oder nur einen Datenstrom, der zur Rekonstruktion der Teilchen und ihrer Positionen am Zielort dient. Trotzdem sieht es im allgemeinen so aus, als würde Materie übertragen. Eine Person müßte demnach nicht "sterben", wenn sie im Transporter dematerialisiert wird, sondern würde ihre Konsistenz von einem festen Zustand zu einem "Materiestrom" wandeln. Was allerdings ein Materiestrom ist, wird nirgendwo erläutert. Es muß sich dabei um einen Zustand handeln, in dem sowohl die physische Substanz als auch die biologischen Funktionen der Person weiterexistieren. Diese Theorie wird unterstützt von einigen Aussagen, daß man den Vorgang des Beamens bewußt wahrnimmt und sogar sprechen und sich innerhalb der Grenzen des Transporterstrahls bewegen kann. Am auffälligsten wurde dies von Lt. Barclay in TNG: "Todesangst beim Beamen" demonstriert.

Rick Sternbach, Senior Illustrator und Autor des STTNG Technical Manual, gab zum Thema "Materie oder Energie" wie auch zur Frage, warum der Replikator nicht viel früher erfunden worden ist, folgende recht eindeutige Antwort:

"The transporter definitely uses the person's (or object's) own matter and transmits it over a jacketed beam. While it uses a lot of the same field manipulation technologies as a replicator, it doesn't replicate the person (or object). The fact that we've heard people talking in the transporter beam seems to say that you don't get unzipped in a linear fashion (like from the top of your head to your toes), but more like atoms taken from all over, randomly, but with all the quantum state and position data temporarily recorded for reassembly. It's pretty analogous to the difference between recording a television broadcast (replicator) and simply sending out a live broadcast (transporter), because in the case of the latter, there's just too much data to record, at least with Federation technology."

Bedenkt man, daß es Fernsehen seit 1936, aber (kommerzielle) Videorecorder erst seit 1972 gibt, ist die ist die obige Begründung sehr plausibel.

Eine wichtige Konsequenz des "Materiestrom"-Konzepts ist, daß eine Person oder ein Objekt einzigartig bleibt und beim Beamen nicht einfach dupliziert werden kann. Genau das letztere geschieht jedoch in TNG: "Riker:2=?", als ein zweiter Riker entsteht, nachdem ein zweiter Transporterstrahl aktiviert worden ist. Einige andere Episoden suggerieren ebenfalls, daß der Transporter sehr wohl Materie aus Computerdaten rekonstruieren und damit beliebig viele Duplikate herstellen kann. So werden in DS9: "Unser Mann Bashir" die Muster von Sisko, Kira, Dax, Worf und O’Brien über die ganze Station verteilt gespeichert, als bestünden sie lediglich aus Bits. Wenn die Transportermuster wirklich eine Art von Materie sein sollten, dann könnten sie nicht in einem normalen optronischen Computersystem verarbeitet und gespeichert werden. Wenn es trotzdem irgendwie möglich wäre, gäbe es keinen Grund, nicht grundsätzlich den Schiffscomputer als Backup-System für den Transporter zu benutzen, was aber sonst noch nie geschehen ist.

Vor einiger Zeit ist in unserer realen Welt ein Experiment geglückt, den Quantenzustand eines Photons zu übertragen, was in der Presse als "Quantenteleportation" bezeichnet wurde. Der Zustand des originalen Photons wurde bei seiner Ermittlung geändert und ging somit verloren, doch das Ergebnis konnte auf ein zweites Teilchen übertragen werden, das genau diesen Originalzustand annahm. Es ist anzumerken, daß aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation dieser Zustand selbst sich auf beiden Seiten des Übertragungskanals dem Betrachter entzieht. Durch die Messung selbst wird nämlich der Zustand in einer unbekannten Weise geändert. Dies wirft die Frage auf, ob genau so, nämlich durch ein zerstörendes Lesen des Quantenzustands, der im STTNG Technical Manual und ein paar Episoden erwähnte Heisenbergkompensator im Transportersystem arbeiten könnte. Es ist allerdings höchst fragwürdig, ob die Prozedur, mit der Elementarteilchen "gebeamt" werden können, auch auf makroskopische Objekte anwendbar ist. Eine Technologie, mit der ein menschlicher Körper gescannt, zerlegt oder gar wieder zusammengesetzt werden könnte, existiert bisher nicht einmal theoretisch. Trotzdem ist festzuhalten, daß wenn dies einmal möglich sein sollte, jedes einzelne Elementarteilchen des Körpers genau die für ein Photon beschriebene Prozedur durchlaufen müßte. In diesem Fall würde der Transporter tatsächlich lediglich Datenbits transferieren, aber trotzdem bliebe das gebeamte Objekt einzigartig, da ja die Originalinformation zerstörend gelesen würde.

Physikalische Grenzen Leider wird ein echter Transporter nie so arbeiten können, wie es in Star Trek gezeigt wird, auch dann nicht, wenn eine Methode gefunden werden sollte, makroskopische Materie aufzulösen, zu übertragen und wieder zusammenzusetzen. Das erste Hindernis ist die unglaublich hohe Datenmenge, die in einem menschlichen Körper vorhanden ist, unabhängig davon, ob nun die Atome selbst oder nur deren Positionen transportiert werden. In seinem Buch Die Physik von Star Trek rechnet Lawrence Krauss vor, daß ein menschlicher Körper aus 10^28 (10 hoch 28) Atomen besteht, was ein Speichervolumen von 10^28 Kilobyte erfordern würde. Selbst wenn so etwas wie eine JPEG-Kompression angewandt werden könnte (die natürlich nicht zu progressiv sein dürfte), wäre die erforderliche Bandbreite, um den Transport in ein paar Sekunden durchzuführen, viel zu hoch für jeden gegenwärtigen wie auch zukünftigen Übertragungskanal. Das Zwischenspeichern oder Puffern der Daten dürfte andererseits kein allzu großes Problem darstellen. Selbst in dem Fall, daß alle Daten gleichzeitig gespeichert werden müßten, könnte der Speicher theoretisch in einem Volumen untergebracht werden, das nur einige Male so groß ist wie der zu speichernde Körper selbst. Ein paar Kubikmeter sollten ausreichen, und dies ist etwa die Größe, die der Transporterpuffer, der "Tank" unterhalb der Transporterplattform, tatsächlich einnimmt. Interessant in diesem Zusammenhang ist natürlich auch Scottys jahrzehntelanges Überleben im Transporterpuffer, wie in TNG: "Besuch von der alten Enterprise" gezeigt, was sich nicht mit Rick Sternbachs obiger Aussage deckt, daß es eigentlich nicht möglich ist, alle Daten aufzunehmen. Vielleicht war es eben nur ein besonderer Trick, den (Kurzzeit-) Puffer auf ständiges Schreiben und Lesen zu stellen. In jedem Fall erscheint der Ansatz von Lawrence Krauss, der zur Speicherung von so vielen heutigen Festplatten ausgeht, daß sie aneinandergereiht eine Länge von 10000 Lichtjahren haben, übermäßig pessimistisch.


Querschnitt durch einen typischen Personentransporter

Das zweite Problem ist die erforderliche Auflösung. Der schlimmste Fall tritt ein, wenn über eine Entfernung von 40000 Kilometern - der maximalen Reichweite des Transporters nach Aussage des STTNG Technical Manual - zwischen zwei benachbarten Atomen unterschieden werden soll. Der Transporter mit sehr viel höherer Reichweite, den Bok in TNG: "Boks Vergeltung" einsetzt, wird ausdrücklich "Subraumtransporter" genannt und beruht daher vermutlich auf einem ganz anderen Prinzip. Der normale Transporter hingegen verwendet höchstwahrscheinlich das übliche elektromagnetische Spektrum zur Übertragung, was die prinzipielle Begrenzung der Reichweite wie auch die Tatsache, daß bei Warp nicht gebeamt werden kann oder soll, erklären kann. Um einzelne Atome auflösen zu können, wäre eine Wellenlänge der verwendeten Strahlung erforderlich, die in der Größenordnung des Atomabstands liegt, also bei etwa einem Nanometer. Diese Wellenlänge liegt im Röntgenbereich und wäre entsprechend schädlich zumindest für den menschlichen Körper. Ganz abgesehen davon spielt die Entfernung eine entscheidende Rolle. Wie in einem Fotoobjektiv müßte der Transporter eine Abbildung der atomaren Struktur der Person herstellen, aber jede Abbildung ist mit Beugung verbunden, und zwar umso mehr, je größer die Entfernung ist und je kleiner die verwendete "Linsenöffnung" ist. Um eine Strukturgröße von einem Nanometer bei einer Wellenlänge von ebenfalls einem Nanometer über eine Entferung von 40000 Kilometern auflösen zu können, wäre eine Öffnung von ebenfalls etwa 40000 Kilometern Durchmesser nötig!

Das dritte Problem (von wahrscheinlich noch einigen anderen) ist, daß für jeglichen Transfer von Materie oder Daten ein Sender und ein Empfänger nötig sind. Wenn von einem Schiff zum anderen gebeamt wird, können wir leicht argumentieren, daß beide Transportersysteme zusammenarbeiten. Wo ist aber der Empfänger, wenn die Personen auf einen unerforschten Planeten gebeamt werden? In diesem Fall müßte der Transporterstrahl für jedes einzelne Atom an genau der richtigen Stelle anhalten.

 

Mehr (und aktueller) in der englischen Version

Transporter, Replicator & Holodeck - about how transporters, replicators and holodecks may work, their limitations and problems

 


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Last modified: 05.07.14  
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