ביקום הבדיוני של זיכיון "מסע בין כוכבים", משכפל (באנגלית: Replicator) הוא מכונה המסוגלת לייצר (ולמחזר) חפצים. בתחילה, משכפלים נראו כמסנתזים ארוחות על פי דרישה, אבל בסדרות מאוחרות יותר נעשו בהם שימושים רבים אחרים.
מקורות ומגבלות.
מקורו של המונח "משכפל" ("Replicator") הוא בסדרה "", אשר מציג התקדמות טכנולוגית של המאה ה-24, על פני "סינתיסייזר המזון" ("Food Synthesizer") של המאה ה-23, אשר נראה בסדרה ". המכניקה של מכשירים אלה מעולם לא הוסברה באופן ברור בתוכנית הזאת, אולם בסדרת הפריקוול, ", גרסת המאה ה-22 מכונה ""Protein Resequencer". בנוסף, בספינה הותקן "Bio-Matter Resequencer", ששימש למיחזור פסולת ולהופכה לחומר שמיש.
המשכפל יכול ליצור כל חומר דומם, כל עוד המבנה המולקולרי הרצוי קיים בקובץ; עם זאת, לא ניתן לייצר באמצעות המשכפל אנטי-חומר, דילית'יום, לאטינום או אורגניזם חי מכל סוג שהוא; הספר "Star Trek: the Next Generation Technical Manual"" (שאיננו קאנוני) מסביר כי על אף שהמשכפל פועל בטכנולוגיה דומה לזו של הטרנספורטר, הוא פועל ברזולוציה נמוכה מדי, כך שיצירת רקמה חיה היא דבר שפיזית איננו אפשרי.
בתאוריה, המשכפל עובד באופן דומה ל-"אסמבלר מולקולרי".
תאוריה.
המשכפל עובד על ידי סידור מחדש של חלקיקים תת-אטומיים, הנמצאים בשפע בכל מקום ביקום, ליצירת מולקולות ולסדר את אותן המולקולות כדי ליצור את האובייקט. לדוגמה, כדי ליצור צלע חזיר, המשכפל יצור בתחילה אטומים של פחמן, מימן, חנקן, וכו', ואז יסדר אותם לחומצות אמינו, חלבונים ותאים, וירכיב את החלקיקים בצורה של צלע חזיר.
תהליך זה דורש המרה הרסנית של חומר בתפזורת לאנרגיה וסידור מחדש שלה לדפוס של חומר סרוק מראש. בעיקרון, זה דומה לטרנספורטר, אך בהיקף קטן יותר. עם זאת, בניגוד לטרנספורטרים, אשר משכפלים חומר ברמה הקוונטית, המשכפלים חייבים להיות מסוגלים להתמודד עם מספר גדול של חומרים שונים, השמורים מראש כדפוסים במאגר נתונים, על פי דרישה. אם הדפוסים היו מאוחסנים ברמה הקוונטית, לא ניתן היה לאחסן במאגר הנתונים כמות גדולה של דפוסים, ועל כן הם נשמרים בזיכרון ברמה המולקולרית.
החיסרון בכך הוא שאי אפשר לשכפל אובייקטים בעלי מבני קוונטים מורכבים, כגון יצורי חיים, דילית'יום, זהב או לאטינום. (עם זאת, בפרק "Allegiance" של "", חייזרים השתמשו בגרסה שלהם של המשכפלים, כדי ליצור פיקארד מתחזה.) בנוסף, שגיאות בקריאה או בכתיבה עלולות לגרום למספר שגיאות בחומרים משוכפלים. למרות שבדרך כלל בלתי ניתן לגלות זאת באמצעות חושים אנושיים, ניתן להשתמש בסריקת מחשב כדי לחשוף את השגיאות הללו, והם יכולים להסביר את התלונה השכיחה (על ידי אניני טעם מסוימים) שמזון ומשקאות משוכפלים סובלים מטעם ירוד. שגיאות אלה גם עלולות לגרום לחומרים לא רעילים להיות רעילים כאשר הם משוכפלים, או ליצור זנים של נגיפים וחיידקים קטלניים מאלו שבעבר לא היו מזיקים.
שימושים.
המשכפל הוא אחת הטכנולוגיות החשובות ביותר ביקום של "מסע בין כוכבים"; המשכפל משמש בעיקר כדי לספק מזון ומים על סיפון ספינות חלל, ובכך מבטל את הצורך באחסון של מלאי גדול (בספינות חלל, תחנות חלל ומתקנים שונים קיים מלאי של מזון, לשימוש במקרי חירום, במקרה של כשל במשכפל או מחסור באנרגיה). בסדרה "" צוין כי כל עוד יש מקור אנרגיה לתמיכה במערכות החיים, המשכפל משמש כדי לספק אוויר לנשימה על ספינות תחנות חלל (וכן על מנת לפרק את הפחמן הדו-חמצני הנפלטת על ידי צוות), ובכך לספק אספקה אינסופית של חמצן ומבטל את הצורך לשאת מכלי אוויר.
אחד מהשימושים בטכנולוגיה הוא יצירת חלקי חילוף, מה שמאפשר לתקן נזקים לספינות חלל, מבלי הצורך לחזור לתחנת חלל. שימושים אחרים כוללים שכפול של מדי צי הכוכבים, כמו גם חפצים יומיומיים כגון צעצועים ומזכרות. שכפול משמש גם את תוכנת ההולודק ליצירת מזון, ביגוד וחפצים אחרים השייכים בתוך הסימולציה שתשמש את המשתתפים בה.
פרוטוקולי הבטיחות של צי הכוכבים מונעים שכפול לא מורשה של חפצים מסוכנים, כגון כלי נשק וחומרים רעילים.
משכפלים יכול גם להמיר חומר לאנרגיה. על פי העיקרון זה, המכשיר יכול לפרק כל אובייקט לחלקיקים תת-אטומיים. את האנרגיה שהתפתחה לאחר מכן ניתן לאחסן לשימוש עתידי, או להשתמש בה באופן מיידי בשכפול הבא. תהליך זה נקרא "מיחזור", וניתן להחיל אותו על כל דבר, החל מכלים מלוכלכים וכלה בבגדי ילדים הקטנים מדי.
בטכנולוגיית המשכפל, גם אם היה מיוצר בקנה מידה גדול יותר, לא ניתן להשתמש לצורך יצירת אובייקטים מורכבים כגון מעבורת חלל או ספינת חלל (צוות ההפקה סבר שלהיות מסוגל לשכפל חלליות שלמות "בלחיצת כפתור" ישפיע לרעה על הפוטנציאל הדרמטי שבסדרה). עם זאת, ב-"", משכפלים תעשייתיים משמשים לשכפול רכיבים גדולים של ספינות, מעבורות, וקטעים אחרים מסוג זה, הנמצא בשימוש מאוחר יותר במספנות לבניית ספינות כאלה. באופן זה, 15 משכפלים תעשייתיים בלבד הם די והותר כדי לשכפל את המרכיבים הדרושים כדי לבנות צי של ספינות חלל או כדי לסייע לציוויליזציה להתאושש מאסון טבע בקנה מידה פלנטרי.
על ידי ביטול כמעט לחלוטין של מחסור חומרי, טכנולוגיית המשכפל משחקת תפקיד חשוב בכלכלה האנושית חסרת הכסף ביקום של "מסע בין כוכבים". בספר "The Last Best Hope" שמקדים את עלילות העונה הראשונה של הסדרה "" מקצה הפדרציה משכפלים תעשייתיים לעולמות שהסכימו לקלוט פליטים רומולאנים על מנת לבנות עבורם מגורים. החלטה זו מביאה לסכסוך בין עולמות הספר להנהגת הפדרציה, לאור תחושתם של מנהיגי אותם עולמות שהפדרציה מונעת מהם הקצאת משאבים, והם אף מאיימים לעזוב את הפדרציה.
וויאג'ר.
כאשר וויאג'ר נמשכה אל רביע דלתא, התברר כי טכנולוגיית המשכפל הייתה ידועה רק לחלק מגזעים הילידים של אזור זה. לאורך העונות הראשונות, הקייזון וגזעים אחרים ניסו שוב ושוב להשיג את הטכנולוגיה. קפטן ג'יינוויי חששה שאם ציוויליזציה כלשהי תשיג טכנולוגיה זו לפני שהם היו מוכנים, עלולות לקרות תוצאות הרות אסון (במקרה אחד, ספינת קייזון נפגעה קשות כאשר צוותה ניסה לבנות משכפל; הסיפון הוצף בקרינה ברמות גבוהות). מסיבה זו, ובשל הוראת הצו העליון, ג'יינוויי סירבה לתת את הטכנולוגיה בכל מחיר.
בנוסף, במהלך מסע חזרה אל רביע אלפא, על "וויאג'ר" היה להתחשב באילוצי האנרגיה שברשותה; כלומר, היה צורך בביקורת קפדנית בכל הנוגע לאספקה שמקורה במשכפלים, בשל צריכת האנרגיה שלהם, מה שהוביל לכך שניליקס הפך לשף של הספינה. רכיבים מסוימים של המזון שבישל גודלו על הספינה, במעבדת הידרופוניקה.
משכפל תעשייתי (מסע בין כוכבים)
מכון לבדב לפיזיקה
מכון לבדב לפיזיקה (ברוסית: (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН, מכון לפיזיקה על שם לבדב של האקדמיה הרוסית למדעים) מכון מחקר שממוקם במוסקבה המהווה אחד המרכזים החשובים של מחקרים בתחום הפיזיקה ברוסיה. החל משנת 2004 בראש המכון עומד גנדי מסיאץ.
היסטוריה.
המכון הוקם ב-28 באפריל 1934 כאשר הוחלט על פיצול מכון למתמטיקה ולפיזיקה בלנינגרד. בקיץ אותה שנה המכון עבר למוסקבה וב-18 בדצמבר 1934 נקרא על שם פיוטר לבדב. הסגל הראשוני במכון הכיל מדענים שעברו מלנינגרד ביחד עם מנהל המכון סרגיי ואווילוב ומדענים ממוסקבה שנקלטו במכון במקומו החדש. ואווילוב עצמו היה מומחה לאופטיקה אך האמין שיש להקים מכון למחקרים בתחומי פיזיקה רבים. תוך זמן קצר במכון היו 8 מעבדות: מעבדת מחקר גרעיני, מעבדת תנודות, מעבדת אופטיקה, מעבדת לומינסנציה, מעבדת אנליזה ספקטראלית, מעבדה דיאלקטרית, מעבדת פיזיקה תאורטית ומעבדת אקוסטיקה.
בתחילת מלחמת העולם השנייה המכון עבר לקאזאן ופעל בה עד לשנת 1943. במהלך המלחמה מדעני המכון חקרו פיתוח אמצעי ראיית לילה, בדיקות ללא הרס, ייצור רכיבים אלקטרוניים, פיתוח אנטנות, שיטות אקוסטיות לגילוי מוקשים ועוד.
לאחר סיום המלחמה, מדעני המכון הרחיבו את המחקרים בתחום קרינה קוסמית והשתתפו באופן פעיל בפיתוח נשק גרעיני סובייטי. במהלך שנות ה-60 בוצעו על ידי מדעני המכון מחקרים חשובים בתחום פיזיקת המוליכים למחצה.
מדעני המכון פעילים במחקרים המבוצעים במאיץ LHC.
כל שנה מדעני המכון מפרסמים כ-20 ספרים וכ-1500 מאמרים מדעיים.
במרוצת השנים על בסיס מחלקות המכון הוקמו מעל 20 מכוני מחקר עצמאיים בתחומי פיזיקה שונים.
מבנה ועובדי המכון.
המכון כולל כ-1,600 עובדים, מהם כ-800 מדענים בעלי תארים שונים וכ-22 חברי האקדמיה הרוסית למדעים.
המחלקות העיקריות נכון לשנת 2012:
עובדי המכון זכו מספר פעמים בפרס נובל לפיזיקה:
בנוסף אליהם, בשנת 1975 קיבל אנדריי סחרוב פרס נובל לשלום.
מישיק קזאריאן, עובד המכון, זכה בפרס המדינה של ברית המועצות בשנת 1980.
עקום בזייה
עקום בזייה (Bézier) הוא תיאור פרמטרי של עקום השימושי במיוחד בגרפיקה ממוחשבת. עקומי בזייה מוגדרים על ידי קבוצה של נקודות בקרה, כאשר נקודת הבקרה הראשונה והאחרונה הן קצות העקום, ויתר הנקודות לא בהכרח מצויות על העקום (ולרוב לא נמצאות עליו).
לעקומי בזייה שימושים רבים בתחומי הגרפיקה הממוחשבת. בין היתר משמשים עקומי בזייה בגרפיקה וקטורית כדי למדל עקומים חלקים שאותם ניתן להרחיב בצורה אינסופית, ובתוכנות לעריכה גרפית נעשה שימוש בצירוף של מספר עקומי בזייה כדי להגדיר מסלולים (paths).