Teleportacija arba galimybė akimirksniu perkelti žmones ir daiktus iš vienos vietos į kitą gali lengvai pakeisti civilizacijos ir viso pasaulio raidos kryptis. Pavyzdžiui, teleportacija kartą ir visiems laikams pakeis karo principus, visos transporto priemonės taps nereikalingos, o geriausia - atostogos nebebus problema. Kas nenori namuose turėti savo asmeninio teleporto?
Tikriausiai dėl šios priežasties šis sugebėjimas yra geidžiamiausias tarp žmonijos. Žinoma, anksčiau ar vėliau šią svajonę turės įgyvendinti fizika. Na, pažiūrėkime, ką žmonija jau turi mūsų laikais?
- „Salik.biz“
Norėčiau pradėti nuo garsaus mokslininko citatos:
Nuostabu, kad mes susiduriame su paradoksu. Dabar galime tikėtis judėti į priekį.
Nielsas Bohras
Teleportacija pagal Niutoną
Remiantis Niutono teorija, teleportuoti tiesiog neįmanoma. Niutono įstatymai grindžiami mintimi, kad materiją sudaro mažyčiai kieti biliardo kamuoliukai. Objektai nejuda, jei nėra stumiami; daiktai niekur nedingsta ir vėl nepasirodo. Tačiau kvantinėje teorijoje dalelės sugeba atlikti tik tokius triukus.
Niutono mechanika truko 250 metų ir buvo nuversta 1925 m., Kai Werneris Heisenbergas, Erwinas Schrödingeris ir jų kolegos sukūrė kvantų teoriją. Apskritai, jei teleportacija kada nors bus realizuota, tai bus Kvantinės teorijos dėka. Todėl pažvelkime į tai išsamiau.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kvantinė teorija
Viena svarbiausių teleportacijos lygčių yra Schrödingerio bangos lygtis (žr. Nuotrauką). Galbūt yra kur pasikalbėti apie tai, kaip ji atsirado. Erwinas kartą skaitė paskaitą apie įdomų reiškinį, kuriame buvo sakoma, kad elektronai elgiasi taip pat, kaip bangos. Peteris Debye, vienas iš salėje esančių fizikų kolegų, uždavė klausimą: „Jei elektroną galima apibūdinti kaip bangą, kaip atrodo jo bangų lygtis?“
Iki to laiko Niutono dėka visi jau žinojo diferencialinį skaičiavimą, fizikai apibūdino bet kurią bangą diferencialo kalba. lygtys. Todėl Schrödingeris šį klausimą priėmė kaip iššūkį ir nusprendė sukurti panašią lygtį elektronui. Ir jis tai padarė, nes Maxwellas kartą išvedė savo Faradėjaus laukų lygtis, Schrödingeris išvedė de Broglie bangos (vadinamosios elektronų bangos) lygtį.
Nedidelis nukrypimas nuo temos: Mokslo istorikai įdėjo daug pastangų, norėdami išsiaiškinti, kur buvo Schrödingeris ir ką jis veikė atradęs savo garsiąją lygtį. Paaiškėjo, kad jis buvo laisvos meilės šalininkas ir dažnai eidavo atostogauti su savo meilužėmis. Jis netgi vedė išsamų dienoraštį, kuriame įrašė visas savo meilužes ir kiekvieną susitikimą pažymėjo sudėtingu kodu. Manoma, kad savaitgalį, kai buvo rasta lygtis, Schrödingeris praleido Alpėse, „Villa Herwig“salėje su viena savo drauge. Taigi moterys kartais gali padėti stimuliuoti protinę veiklą;)
Bet tai nėra taip paprasta. Jei elektronas apibūdinamas kaip banga, tai kas jame vibruoja? Šiuo metu manoma, kad atsakymas yra toks Maxo Borno darbas: Šios bangos yra ne kas kita, kaip tikimybės bangos. Tai yra, elektronas yra dalelė, tačiau šios dalelės aptikimo tikimybę nustato de Broglie banga. Pasirodo, staiga pačiame fizikos centre - moksle, kuris anksčiau davė mums tikslias bet kokių objektų prognozes ir išsamias trajektorijas, pradedant nuo planetų ir kometų ir baigiant patrankos kamuoliais - buvo atsitiktinumo ir tikimybės sąvokos! Taigi atsirado Heizenbergo neapibrėžtumo principas: neįmanoma žinoti tikslaus greičio, tikslios elektrono padėties ir jo energijos tuo pačiu metu. Kvantiniame lygyje elektronai gali padaryti visiškai neįsivaizduojamus dalykus: išnykti, tada vėl atsirasti, būti dviejose vietose tuo pačiu metu. Na, dabar pereikime tiesiai prie teleportacijos.
Teleportacija ir kvantinė teorija
Kai žmonių paklausiama: „Kaip jūs įsivaizduojate teleportacijos procesą?“, Dauguma sako, kad jie turi sėdėti kokioje nors specialioje kabinoje, panašioje į liftą, kuri nuves juos į kitą vietą. Tačiau kai kurie tai įsivaizduoja kitaip: jie iš mūsų renka informaciją apie atomų, elektronų ir kt. Padėtį. mūsų kūne visa ši informacija yra perkeliama į kitą vietą, kur, naudodamiesi šia informacija, jie vėl renka jus, bet kitoje vietoje. Ši galimybė galbūt neįmanoma dėl Heisenbergo neapibrėžtumo principo: mes negalėsime sužinoti tikslios elektronų vietos atome. Tačiau šį principą galima įveikti dėl įdomios dviejų elektronų savybės: jei du elektronai iš pradžių vibruoja vienbalsiai (ši būsena vadinama koherentine), tada jie sugeba išlaikyti bangų sinchronizaciją net dideliu atstumu vienas nuo kito. Net jei šie elektronai yra nutolę nuo šviesmečių. Jei kažkas atsitiks su pirmuoju elektronu, tada informacija apie tai bus nedelsiant perduota kitam elektronui. Šis reiškinys vadinamas kvantiniu įsipainiojimu. Pasinaudodami šiuo reiškiniu, fizikai pastaraisiais metais sugebėjo teleportuoti ištisus cezio atomus ir netrukus jie galės teleportuoti DNR molekules ir virusus. Beje, pagrindinę teleportavimo galimybę matematiškai buvo galima įrodyti 1993 m. mokslininkai iš IBM, vadovaujami Charleso Bennetto. Taigi jie ne tik žino, kaip gaminti procesorius, jei kas nors nežinojo:)Pasinaudodami šiuo reiškiniu, fizikai pastaraisiais metais sugebėjo teleportuoti ištisus cezio atomus ir netrukus jie galės teleportuoti DNR molekules ir virusus. Beje, pagrindinę teleportavimo galimybę matematiškai buvo galima įrodyti 1993 m. mokslininkai iš IBM, vadovaujami Charleso Bennetto. Taigi jie ne tik žino, kaip gaminti procesorius, jei kas nors nežinojo:)Pasinaudodami šiuo reiškiniu, fizikai pastaraisiais metais sugebėjo teleportuoti ištisus cezio atomus ir netrukus jie galės teleportuoti DNR molekules ir virusus. Beje, pagrindinę teleportavimo galimybę matematiškai buvo galima įrodyti 1993 m. IBM mokslininkai, vadovaujami Charleso Bennetto. Taigi jie ne tik žino, kaip gaminti procesorius, jei kas nors nežinojo:)
2004 m. Vienos universiteto fizikai 600 m atstumu po Dunojaus upę galėjo šviesolaidiniu kabeliu teleportuoti šviesos daleles, taip pasiekdami naują atstumo rekordą. 2006 m. Tokiuose eksperimentuose pirmą kartą buvo panaudotas makroskopinis objektas. Nielso Bohro ir Makso Plancko institutų fizikams pavyko įsprausti šviesos pluoštą ir dujas, sudarytas iš cezio atomų. Šiame renginyje dalyvavo daugybė trilijonų atomų!
Deja, naudoti šį metodą kietiems ir palyginti dideliems objektams teleportuoti yra nepaprastai nepatogu, todėl greičiausiai teleportacija be įsipainiojimo bus plėtojama. Paanalizuokime žemiau.
Teleportacija be įsipainiojimo
Šios srities tyrimai sparčiai populiarėja. 2007 m. Buvo padarytas svarbus atradimas. Fizikai pasiūlė teleportacijos metodą, kuriam nereikia įsipainiojimo. Galų gale, tai yra pats sudėtingiausias kvantinės teleportacijos elementas, ir jei jums pavyks jo nenaudoti, galėsite išvengti daugelio susijusių problemų. Taigi, šio metodo esmė: Mokslininkai paima rubidžio atomų pluoštą, visą jo informaciją paverčia šviesos spinduliu, perduoda tą pluoštą šviesolaidžio kabeliu ir tada atkuria originalų atomų pluoštą kitur. Astonas Bradley, atsakingas už šį tyrimą, šį metodą pavadino klasikine teleportacija.
Bet kodėl šis metodas įmanomas? Tai įmanoma dėl neseniai atrastos materijos būsenos „Bose-Einšteino kondensatas“arba KBE (paveikslėlyje kairėje, jis yra atsuktas į elipsoido spąstus). Tai viena iš šalčiausių medžiagų visoje visatoje. Gamtoje žemiausia temperatūra gali būti kosmose: 3 kelvinai, t. tris laipsnius virš absoliutaus nulio. Taip yra dėl didžiojo sprogimo likutinės šilumos, kuri vis dar užpildo Visatą. Tačiau CBE egzistuoja nuo vieno milijono iki milijardo laipsnio, viršijančio absoliučią nulį. Šią temperatūrą galima gauti tik laboratorijoje.
Kai medžiaga atšaldoma iki CBE būklės, visi atomai nukrenta iki žemiausio energijos lygio ir pradeda vibruoti vientisai (tampa koherentiški). Visų šių atomų bangos funkcijos sutampa, taigi tam tikra prasme CBE primena milžinišką „superatomą“. Šios medžiagos egzistavimą 1925 m. Numatė Einšteinas ir Schatiendranathas Bose'as, tačiau šis kondensatas buvo atrastas tik 1995 m. Masačusetso technologijos instituto ir Kolorado universiteto laboratorijose.
Taigi, dabar apsvarstykime patį teleportacijos principą dalyvaujant KBE. Pirmiausia super rublis surenkamas iš rubidžio atomų, esančių CBE. Tada į šį BEC siunčiami paprasti rubidžio atomai, kurių elektronai taip pat pradeda kristi iki žemiausio energijos lygio, tuo pačiu skleidžiant šviesos kvantus, kurie savo ruožtu perduodami per šviesolaidinį kabelį. Be to, šiame pluošte yra visa reikalinga informacija pradiniam materijos spinduliui apibūdinti. Praėjęs laidą, šviesos spindulys patenka į kitą BEC, kuris paverčia jį pradiniu materijos srautu.
Mokslininkams šis metodas atrodo ypač perspektyvus, tačiau yra ir savų problemų. Pavyzdžiui, CBE labai sunku gauti net laboratorijoje.
Išėjimas
Ar turėdami visa tai, kas pasiekta iki šiol, galime pasakyti, kada mes patys įgysime šį nuostabų sugebėjimą? Ateinančiais metais fizikai tikisi teleportuoti sudėtingas molekules. Po to turbūt prireiks kelių dešimtmečių, kad būtų sukurtas būdas teleportuoti DNR, o gal kokį virusą. Tačiau techniniai iššūkiai, kuriuos reikės įveikti pakeliui į tokį pasiekimą, yra nuostabūs. Tikėtina, kad praeis daug šimtmečių, kol galėsime teleportuoti paprastus objektus, jei įmanoma.
Naudota medžiaga: Michio Kaku „Neįmanoma fizika“