Teleportarea sau capacitatea de a muta instantaneu oamenii și obiectele dintr-un loc în altul, pot schimba cu ușurință direcția de dezvoltare a civilizației și a întregii lumi în general. De exemplu, teleportarea ar schimba o dată pentru totdeauna principiile războiului, ar face inutile toate mijloacele de transport și partea cea mai bună: vacanțele nu ar mai fi o problemă. Cine nu vrea să aibă propriul teleport personal acasă?
Probabil, din acest motiv, această abilitate este cea mai de dorit dintre umanitate. Desigur, fizica va trebui să facă acest vis mai devreme sau mai târziu. Ei bine, să vedem ce umanitate are deja în vremea noastră?
Aș dori să încep cu un citat de la un om de știință celebru:
Este minunat că ne confruntăm cu un paradox. Acum putem spera să avansăm.
Niels Bohr
Teleportare conform Newton
În cadrul teoriei lui Newton, teleportarea este pur și simplu imposibilă. Legile lui Newton se bazează pe ideea că materia este alcătuită din bile mici de biliard tare. Obiectele nu se mișcă decât dacă sunt împinse; obiectele nu dispar sau reapar în altă parte. Dar, în teoria cuantică, particulele sunt capabile să facă doar astfel de trucuri.
Mecanica newtoniană a durat 250 de ani și a fost răsturnată în 1925, când Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger și colegii lor au dezvoltat teoria cuantică. În general, dacă teleportarea va fi realizată vreodată, va fi datorită teoriei cuantice. Prin urmare, să privim mai detaliat.
Video promotional:
Teoria cuantica
Una dintre cele mai importante ecuații în teleportare este ecuația de undă Schrödinger (vezi foto). Poate există un loc în care să vorbim despre cum a apărut. Erwin a dat odată o prelegere despre un fenomen interesant în care s-a spus că electronii se comportă în același mod ca undele. Peter Debye, unul dintre colegii fizicieni prezenți în sală, a pus întrebarea: „Dacă un electron poate fi descris ca o undă, cum arată ecuația sa de undă?”
Până atunci, mulțumită lui Newton, toată lumea știa deja calculul diferențial, fizicienii descriau orice val din limbajul diferențialului. ecuații. Prin urmare, Schrödinger a luat această întrebare drept o provocare și a decis să dezvolte o ecuație similară pentru electron. Și a făcut-o, întrucât Maxwell și-a derivat odată ecuațiile pentru câmpurile Faraday, Schrödinger a derivat ecuația pentru unda de Broglie (așa-numita undă electronă).
O ușoară abatere de la subiect: Istoricii științei au depus multe eforturi încercând să-și dea seama unde era Schrödinger și ce făcea când a descoperit celebra sa ecuație. S-a dovedit că era un susținător al iubirii libere și mergea adesea în vacanță alături de amantele sale. El a ținut chiar un jurnal detaliat, în care a intrat în toate amantele și a marcat fiecare întâlnire cu un cod complex. Se crede că în weekendul în care a fost descoperită ecuația, Schrödinger a petrecut în Alpi, la Vila Herwig, cu una dintre prietenele sale. Deci femeile pot ajuta uneori la stimularea activității mentale;)
Dar nu este atât de simplu. Dacă electronul este descris ca o undă, atunci ce vibrează în el? Răspunsul este în prezent considerat a fi următoarea teză a lui Max Born: Aceste valuri nu sunt altceva decât valuri de probabilitate. Adică, un electron este o particulă, dar probabilitatea detectării acestei particule este stabilită de unda de Broglie. Se dovedește că, dintr-o dată, în centrul fizicii - o știință care ne oferea predicții exacte și traiectorii detaliate ale oricăror obiecte, de la planete și comete până la bile de tun - au existat conceptele de șansă și probabilitate! De aici a apărut principiul incertitudinii Heisenberg: este imposibil de știut viteza exactă, poziția exactă a electronului și energia sa în același moment. La nivel cuantic, electronii pot face lucruri complet inimaginabile: să dispară, apoi să reapară, să fie în două locuri în același timp. Ei bine, acum să trecem direct la teleportare.
Teleportare și teoria cuantică
Când oamenii sunt întrebați: „Cum vă imaginați procesul de teleportare?”, Cei mai mulți spun că trebuie să intre într-o cabină specială, similară cu un lift, care să-i ducă într-un alt loc. Dar unii își imaginează altfel: colectează informații de la noi despre poziția atomilor, electronilor etc. în corpul nostru, toate aceste informații sunt transferate într-un alt loc, unde, folosind aceste informații, te colectează din nou, dar într-un alt loc. Această opțiune este probabil imposibilă datorită principiului incertitudinii Heisenberg: nu vom putea afla locația exactă a electronilor într-un atom. Cu toate acestea, acest principiu poate fi depășit datorită unei proprietăți interesante a doi electroni: dacă doi electroni vibrează inițial la unison (această stare se numește coerent), atunci aceștia sunt capabili să mențină sincronizarea undelor chiar și la o distanță mare unul de celălalt. Chiar dacă acești electroni sunt la ani lumina distanță. Dacă se întâmplă ceva cu primul electron, atunci informațiile despre acest lucru vor fi transmise imediat celuilalt electron. Acest fenomen se numește înțelegere cuantică. Profitând de acest fenomen, fizicienii din ultimii ani au reușit să teleporteze atomi întregi de cesiu și în curând vor putea să teleporteze molecule de ADN și viruși. Apropo, a fost posibil să se demonstreze posibilitatea fundamentală a teleportării matematic în 1993. oameni de știință de la IBM sub conducerea lui Charles Bennett. Deci nu știu doar să facă procesoare, dacă cineva nu știa:)Profitând de acest fenomen, fizicienii din ultimii ani au reușit să teleporteze atomi întregi de cesiu și în curând vor putea să teleporteze molecule de ADN și viruși. Apropo, a fost posibil să se demonstreze posibilitatea fundamentală a teleportării matematic în 1993. oameni de știință de la IBM sub conducerea lui Charles Bennett. Deci nu știu doar să facă procesoare, dacă cineva nu știa:)Profitând de acest fenomen, fizicienii din ultimii ani au reușit să teleporteze atomi întregi de cesiu și în curând vor putea să teleporteze molecule de ADN și viruși. Apropo, a fost posibil să se demonstreze posibilitatea fundamentală a teleportării matematic în 1993. oameni de știință de la IBM sub conducerea lui Charles Bennett. Deci nu știu doar să facă procesoare, dacă cineva nu știa:)
În 2004, fizicienii de la Universitatea din Viena au reușit să teleporteze particule ușoare la o distanță de 600 m sub fluviul Dunărea prin cablu cu fibră optică, stabilind astfel un nou record de distanță. În 2006, un obiect macroscopic a fost folosit pentru prima dată în astfel de experimente. Fizicienii de la Institutul Niels Bohr și Institutul Max Planck au reușit să încurce un fascicul de lumină și un gaz format din atomi de cesiu. La acest eveniment au participat multe trilioane de atomi!
Din păcate, utilizarea acestei metode pentru a teleporta obiecte solide și relativ mari este teribil de inconvenient, astfel încât teleportarea fără înțelegere este probabil să se dezvolte mai rapid. Să o analizăm mai jos.
Teleportare fără înțelegere
Cercetările în acest domeniu câștigă rapid avânt. În 2007, a fost făcută o descoperire importantă. Fizicienii au propus o metodă de teleportare care nu necesită înțelegere. La urma urmei, acesta este cel mai complex element al teleportării cuantice și, dacă nu reușești să îl folosești, vei putea evita multe probleme conexe. Iată esența acestei metode: Oamenii de știință iau un fascicul de atomi de rubidiu, traduc toate informațiile sale într-un fascicul de lumină, trimit acea fasciculă pe un cablu de fibră optică și apoi recreează fasciculul original de atomi în altă parte. Responsabil de acest studiu, Dr. Aston Bradley, a numit această metodă teleportare clasică.
Dar de ce este posibilă această metodă? Este posibil datorită stării de materie descoperită recent „condensat de Bose-Einstein”, sau KBE (în imaginea din stânga, nu este tratată într-o capcană elipsoidă). Este una dintre cele mai reci substanțe din întregul univers. În natură, cea mai scăzută temperatură poate fi găsită în spațiu: 3 Kelvin, adică. trei grade peste zero absolut. Acest lucru se datorează căldurii reziduale a Big Bang-ului, care încă umple universul. Dar CBE există de la o milionime la o miliardime de grad peste zero absolut. Această temperatură poate fi obținută doar într-un laborator.
Când substanța este răcită până la starea CBE, toți atomii cad până la cel mai scăzut nivel de energie și încep să vibreze la unison (devin coerenti). Funcțiile de undă ale tuturor acestor atomi se suprapun, astfel încât, într-un anumit sens, CBE seamănă cu un „superatom” uriaș. Existența acestei substanțe a fost prezisă de Einstein și Schatiendranath Bose în 1925, dar acest condensat a fost descoperit abia în 1995 în laboratoarele Institutului de Tehnologie din Massachusetts și Universitatea din Colorado.
Deci, acum să luăm în considerare chiar principiul teleportării cu participarea KBE. În primul rând, o substanță supercold este colectată din atomii de rubidiu în starea CBE. Apoi atomii obișnuiți de rubidiu sunt trimiși către acest BEC, a căror electroni încep să cadă și la cel mai scăzut nivel de energie, emițând în același timp canta ușoară, care la rândul lor sunt transmise prin cablul de fibră optică. Mai mult, acest fascicul conține toate informațiile necesare pentru a descrie fasciculul inițial de materie. După ce a trecut prin cablu, fasciculul de lumină intră într-un alt BEC, care îl transformă în fluxul inițial de materie.
Oamenii de știință consideră că această metodă este extrem de promițătoare, dar există probleme proprii. De exemplu, CBE este foarte greu de obținut chiar și într-un laborator.
producție
Cu tot ce s-a obținut până acum, putem spune când noi înșine vom primi această abilitate uimitoare? În următorii ani, fizicienii speră să teleporteze molecule complexe. După aceea, probabil va dura câteva decenii pentru a dezvolta o modalitate de a teleporta ADN-ul, sau poate un fel de virus. Cu toate acestea, provocările tehnice care vor trebui depășite pe calea unei astfel de realizări sunt uimitoare. Este posibil să treacă multe secole înainte de a putea teleporta obiecte obișnuite, dacă este posibil.
Material folosit: Michio Kaku "Fizica imposibilului"
