Teleportācija vai spēja uzreiz pārvietot cilvēkus un objektus no vienas vietas uz otru var viegli mainīt civilizācijas un visas pasaules attīstības virzienu. Piemēram, teleportācija vienreiz un uz visiem laikiem mainīs kara principus, padarot visus transporta līdzekļus nevajadzīgus, un pats labākais - atvaļinājumi vairs nebūtu problēma. Kurš nevēlas, lai mājās būtu savs personīgais teleports?
Droši vien tieši šī iemesla dēļ šī spēja ir visvēlamākā cilvēces vidū. Protams, agrāk vai vēlāk šī sapņa piepildījums būs fizika. Nu, redzēsim, kas cilvēcei jau ir mūsu laikā?
Es vēlētos sākt ar slavena zinātnieka citātu:
Ir brīnišķīgi, ka mēs saskaramies ar paradoksu. Tagad mēs varam cerēt virzīties uz priekšu.
Nīls Bohrs
Teleportācija pēc Ņūtona
Ņūtona teorijas ietvaros teleportācija ir vienkārši neiespējama. Ņūtona likumi ir balstīti uz ideju, ka matēriju veido niecīgas cietās biljarda bumbiņas. Objekti nepārvietojas, ja vien tos nespiež; objekti nekur nepazūd vai atkal parādās. Bet kvantu teorijā daļiņas ir spējīgas veikt tikai šādus trikus.
Ņūtona mehānika ilga 250 gadus un tika gāzta 1925. gadā, kad Verners Heisenbergs, Ervins Šrēdingers un viņu kolēģi izstrādāja kvantu teoriju. Kopumā, ja teleportācija kādreiz tiks realizēta, tas notiks, pateicoties Kvantu teorijai. Tāpēc apskatīsim to sīkāk.
Reklāmas video:
Kvantu teorija
Viens no vissvarīgākajiem vienādojumiem teleportācijā ir Šrēdingera viļņa vienādojums (skat. Fotoattēlu). Varbūt ir kur runāt, kā tas parādījās. Ervins reiz lasīja lekciju par interesantu parādību, kurā tika teikts, ka elektroni uzvedas tāpat kā viļņi. Pīters Debijs, viens no zālē klātesošajiem fiziķu kolēģiem, uzdeva jautājumu: "Ja elektronu var raksturot kā viļņu, kā tad izskatās tā viļņu vienādojums?"
Līdz tam laikam, pateicoties Ņūtonam, visi jau zināja diferenciālo aprēķinu, fiziķi aprakstīja jebkuru viļņu diferenciāļa valodā. vienādojumi. Tāpēc Šrēdingers šo jautājumu uztvēra kā izaicinājumu un nolēma izstrādāt līdzīgu vienādojumu elektronam. Un viņš to izdarīja, tā kā Maksvels savulaik atvasināja savus vienādojumus Faradejas laukiem, Šrēdingers atvasināja de Broglie viļņa (tā dēvētā elektronu viļņa) vienādojumu.
Neliela novirze no tēmas: Zinātnes vēsturnieki ir veltījuši daudz pūļu, lai noskaidrotu, kur atradās Šrēdingers un ko viņš darīja, kad atklāja savu slaveno vienādojumu. Izrādījās, ka viņš ir brīvas mīlestības atbalstītājs un bieži devās atvaļinājumā pie savām saimniecēm. Viņš pat turēja detalizētu dienasgrāmatu, kurā ievadīja visas saimnieces un katru tikšanos iezīmēja ar sarežģītu kodu. Tiek uzskatīts, ka nedēļas nogale, kad tika atklāts vienādojums, Šrēdingers pavadīja Alpos, Villa Herwig pie vienas no savām draudzenēm. Tātad sievietes dažreiz var palīdzēt stimulēt garīgo aktivitāti;)
Bet tas nav tik vienkārši. Ja elektronu raksturo kā vilni, tad kas tajā vibrē? Pašlaik tiek uzskatīts, ka atbilde ir šāda Maksa Borna tēze: Šie viļņi nav nekas vairāk kā varbūtības viļņi. Tas ir, elektrons ir daļiņa, bet šīs daļiņas noteikšanas varbūtību nosaka de Broglie vilnis. Izrādās, ka pēkšņi pašā fizikas centrā - zinātnē, kas agrāk mums sniedza precīzas visu objektu prognozes un sīkas trajektorijas, sākot no planētām un komētām līdz lielgabala lobēm, bija jēdzieni nejaušība un varbūtība! Tādējādi parādījās Heizenberga nenoteiktības princips: nav iespējams zināt precīzu ātrumu, precīzu elektrona atrašanās vietu un tā enerģiju tajā pašā brīdī. Kvantu līmenī elektroni var izdarīt pilnīgi neiedomājamas lietas: pazūd, pēc tam atkal parādās, atrodas divās vietās vienlaikus. Tagad pāriesim tieši uz teleportāciju.
Teleportācija un kvantu teorija
Kad cilvēkiem jautā: “Kā jūs iedomājaties teleportācijas procesu?”, Vairums saka, ka viņiem jāsēž kādā īpašā kabīnē, līdzīgā liftam, kas viņus aizvedīs uz citu vietu. Bet daži to iztēlojas savādāk: viņi no mums vāc informāciju par atomu, elektronu utt. Stāvokli. mūsu ķermenī visa šī informācija tiek pārsūtīta uz citu vietu, kur, izmantojot šo informāciju, viņi jūs atkal savāc, bet citā vietā. Šī iespēja, iespējams, nav iespējama Heizenberga nenoteiktības principa dēļ: mēs nevarēsim uzzināt precīzu elektronu atrašanās vietu atomā. Tomēr šo principu var pārvarēt, pateicoties divu elektronu interesantajam īpašumam: ja sākotnēji divi elektroni vibrē vienveidīgi (šo stāvokli sauc par koherentu), tad tie spēj uzturēt viļņu sinhronizāciju pat lielā attālumā viens no otra. Pat ja šie elektroni atrodas gaismas gadu attālumā. Ja kaut kas notiek ar pirmo elektronu, tad informācija par to nekavējoties tiks pārsūtīta uz otru elektronu. Šo parādību sauc par kvantu sapīšanos. Izmantojot šo parādību, fiziķi pēdējos gados ir spējuši teleportēt veselus cēzija atomus, un drīz viņi, iespējams, varēs teleportēt DNS molekulas un vīrusus. Starp citu, 1993. gadā bija iespējams matemātiski pierādīt iespēju teleportēties. zinātnieki no IBM Čārlza Benneta vadībā. Viņi ne tikai zina, kā izgatavot procesorus, ja kāds nezina:)Izmantojot šo parādību, fiziķi pēdējos gados ir spējuši teleportēt veselus cēzija atomus, un drīz viņi, iespējams, varēs teleportēt DNS molekulas un vīrusus. Starp citu, 1993. gadā bija iespējams matemātiski pierādīt iespēju teleportēties. zinātnieki no IBM Čārlza Benneta vadībā. Viņi ne tikai zina, kā izgatavot procesorus, ja kāds nezina:)Izmantojot šo parādību, fiziķi pēdējos gados ir spējuši teleportēt veselus cēzija atomus, un drīz viņi, iespējams, varēs teleportēt DNS molekulas un vīrusus. Starp citu, 1993. gadā bija iespējams matemātiski pierādīt iespēju teleportēties. zinātnieki no IBM Čārlza Benneta vadībā. Viņi ne tikai zina, kā izgatavot procesorus, ja kāds nezina:)
2004. gadā Vīnes universitātes fiziķi ar optisko šķiedru kabeļa palīdzību varēja teleportēt gaismas daļiņas 600 m attālumā no Donavas upes, tādējādi uzstādot jaunu attāluma rekordu. 2006. gadā šādos eksperimentos pirmo reizi tika izmantots makroskopisks objekts. Fizikiem no Nīla Boha institūta un Maksima Planka institūta izdevās iepīt gaismas staru un gāzi, ko veido cēzija atomi. Šajā pasākumā piedalījās daudzi triljoni atomu!
Diemžēl šīs metodes izmantošana cietu un salīdzinoši lielu objektu teleportēšanai ir ļoti neērta, tāpēc, iespējams, teleportācija bez sapīšanās attīstīsies ātrāk. Analizēsim to zemāk.
Teleportācija bez sapīšanās
Pētījumi šajā jomā strauji pieaug. 2007. gadā tika veikts svarīgs atklājums. Fiziķi ir ierosinājuši tādu teleportācijas metodi, kurai nav nepieciešama sapīšanās. Galu galā tas ir vissarežģītākais kvantu teleportācijas elements, un, ja jums izdosies to neizmantot, jūs varēsit izvairīties no daudzām saistītām problēmām. Tātad, šīs metodes būtība: Zinātnieki ņem rubīdija atomu staru, visu informāciju pārvērš gaismas starā, nosūta šo gaismu pa optiskās šķiedras kabeli un pēc tam atjauno oriģinālo atomu staru citur. Atbildīgais par šo pētījumu Dr Aston Bradley šo metodi sauca par klasisko teleportāciju.
Bet kāpēc šī metode ir iespējama? Tas ir iespējams nesen atklātā matērijas stāvokļa "Bose-Einšteina kondensāts" jeb KBE dēļ (attēlā kreisajā pusē tas ir savīts elipsoīda slazdā). Tā ir viena no aukstākajām vielām visā Visumā. Dabā zemākā temperatūra ir atrodama kosmosā: 3 kelvini, t.i. trīs grādus virs absolūtās nulles. Tas ir saistīts ar Lielā sprādziena atlikušo siltumu, kas joprojām piepilda Visumu. Bet CBE pastāv no vienas miljonās līdz vienai miljardai pakāpes virs absolūtās nulles. Šo temperatūru var iegūt tikai laboratorijā.
Kad viela tiek atdzesēta līdz CBE stāvoklim, visi atomi nokrītas līdz zemākajam enerģijas līmenim un sāk vibrēt unisonā (kļūst koherenti). Visu šo atomu viļņu funkcijas pārklājas, tāpēc savā ziņā CBE atgādina milzu "superatomu". Šīs vielas esamību 1925. gadā paredzēja Einšteins un Schatiendranath Bose, bet šo kondensātu atklāja tikai 1995. gadā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta un Kolorādo universitātes laboratorijās.
Tātad, tagad apsvērsim pašu teleportācijas principu ar KBE līdzdalību. Pirmkārt, no rubīdija atomiem CBE stāvoklī tiek savākta supercold viela. Tad uz šo BEC tiek nosūtīti parastie rubīdija atomi, kuru elektroni arī sāk kristies līdz zemākajam enerģijas līmenim, vienlaikus izstarojot gaismas kvantus, kas savukārt tiek pārraidīti caur optisko šķiedru kabeli. Turklāt šis stars satur visu nepieciešamo informāciju, lai aprakstītu sākotnējo matērijas staru. Caur kabeli gaismas stars ieiet citā BEC, kas pārvērš to sākotnējā matērijas plūsmā.
Zinātnieki uzskata, ka šī metode ir ļoti daudzsološa, taču pastāv pašas problēmas. Piemēram, CBE ir ļoti grūti iegūt pat laboratorijā.
Izeja
Vai ar visu līdz šim sasniegto mēs varam teikt, kad mēs paši saņemsim šo apbrīnojamo spēju? Nākamajos gados fiziķi cer teleportēt sarežģītas molekulas. Pēc tam, iespējams, būs vajadzīgas vairākas desmitgades, lai izstrādātu veidu, kā teleportēt DNS, vai varbūt kādu vīrusu. Tomēr tehniskie izaicinājumi, kas būs jāpārvar ceļā uz šādu sasniegumu, ir pārsteidzoši. Iespējams, ka paies daudzi gadsimti, pirms mēs varēsim teleportēt parastus objektus, ja tas vispār ir iespējams.
Izmantotais materiāls: Michio Kaku "Neiespējamā fizika"