Телепортация как альтернатива транспорту

Телепортация

Транспортировать вещи или перемещаться на дальние расстояния мгновенно стало заветной мечтой человечества уже многие сотни лет назад. Интерес к такому невероятному способу перемещения проявлялся уже в Библии, где описывается, как духи переносят людей с места на место. Намного позже некоторые писатели, среди которых Пейдж Митчел и Артур Конан Дойл, уже рассматривали аппарат для мгновенного перемещения в качестве одного из чудо-изобретений будущего. Телепортация в корне изменила бы транспортную систему, принципы которой остались практически такими же, как были в самом начале развития цивилизации, и дала бы широкие возможности. Например:

  • моментальное перемещение спасателей к месту катастрофы или врачей к пациентам помогло бы спасти множество жизней
  • полиция могла бы оказываться на месте преступления так быстро, что нарушители закона не успевали бы скрыться
  • исследовательские экспедиции людей в любую точку не только Земли, но и Вселенной потребовали бы намного меньшего объема времени на путешествие, что позволило бы изучать самые отдаленные объекты
  • возможно, обыденной реальностью стали бы походы в гости к друзьям, находящимся на другом континенте, экскурсии на Луну и другие планеты Солнечной системы и т.д.

Ньютон против телепортации

С началом стремительного развития физики в XIX веке возможность моментального перенесения тел в пространстве начали изучать ученые многих ведущих стран. Однако в рамках всеобъемлющей теории Ньютона, описывающей все процессы, происходящие вокруг (от движения атома до путешествий звезд и планет по Вселенной), телепортация считалась невозможной. Данная теория гласит, что объект движется под воздействием приложенной силы, он не может внезапно исчезнуть и появится из ниоткуда в каком-либо другом месте.




Квантовый прорыв

Взгляд на ситуацию изменила изобретенная Э. Шрёдингером и В. Гейзенбергом в 1925 г. квантовая теория. Изучая атомы, ученые заметили, что электрон в своих хаотичных, на первый взгляд, движениях совершает квантовые скачки и проявляется как волна вероятности. Выяснить с помощью данной волны можно только то, какова вероятность обнаружить этот электрон в конкретной точке в определенное время. Т.е. чем выше сама волна, тем больше вероятность увидеть частицу в заданной точке пространства.

ТелепортацияНа основании данного открытия Гейзенберг вывел свой знаменитый принцип неопределенности, сообщающий о том, что невозможно знать точное положение электрона в пространстве, точную его скорость и его энергию за определенный временной интервал. На уровне атома – квантовом – законы для тел из учебников физики не действуют: электрон не только может внезапно исчезать и появляться в другом месте, но и способен существовать в двух местах одновременно.

Эти фантастические явления повергли многих ученых в шок. Эйнштейн, наблюдая за этим процессом и понимая реальность происходящего, не мог поверить в существование необъяснимых скачков и их случайность.

Дальнейшие исследования показали, что нормальные и неотъемлемые в “деятельности” атома квантовые скачки невозможно перенести на более крупные молекулы, и уж тем более на тела, собранные из миллиардов атомов.

Однако теоретически устройство, работающее по законам квантовой теории и телепортирующее объекты, как в фантастических фильмах, все же создать можно!

Эксперимент Эйнштейна и компании

По иронии судьбы, трое ученых – Эйнштейн, Розан и Подольский, – пытавшихся опровергнуть принципы квантовой теории из-за их кажущейся абсурдности, написали в  1935 г. работу, позже названную по первым буквам их фамилий «экспериментом ЭПР», которая содержала в себе ключ к созданию машины для телепортации.

Их открытие гласит, что два когерентных (колеблющихся в унисон) электрона способны сохранить волновую синхронизацию между собой на любом расстоянии, не зависимо от того, разделяет их один метр или световой год. Изменение состояния первого моментально передается на второй, некая глубинная связь соединяет когерентные частицы на любых расстояниях. Электроны в атомах непрерывно вращаются, вращение когерентных электронов происходит в противоположных направлениях и называется спином. Следовательно, зная спин одного электрона, можно узнать спин второго, где бы он ни находился.

Эйнштейн не верил в достоверность данного открытия, однако в 80-х годах ХХ века французский ученый Алан Аспект провел эксперимент со спинами фотонов кальция на расстоянии 13 м, и его результаты полностью подтвердили правильность квантовой теории.

Сторонники квантовой теории ликовали, но никакой практической пользы от знания состояния спина когерентного электрона извлечь не удалось: передать информацию таким методом, даже простейшую, в виде азбуки Морзе, не получается




Основные принципы и перспективы телепортации

Все сдвинулось с “мертвой точки”, когда в 1993 г. ученые из американской корпорации IBM продемонстрировали общественности возможность перемещения материальных объектов, основываясь на правилах эксперимента ЭПР. И хоть телепортация происходила на атомном уровне, и даже не самой частицы, а только полной информации о ней, но за прошедшее время исследователи продвинулись в работе от фотонов до атомов.

Вполне возможно, что в течение ближайшего десятилетия ученым удастся телепортировать молекулу или даже вирус!

Принцип такой телепортации довольно прост: допустим, состояние атома А нужно передать атому С. Между ними вводят атом В, когерентный С, при этом А сканирует В и передает ему свою информацию, а поскольку В и С когерентны, то С переходит в данное состояние. Важно заметить, что передав свое состояние, атом А больше этому состоянию не соответствует. Проще говоря, перемещаемый таким образом человек умер бы и исчез в процессе телепортации, но полная информация о нем для его воссоздания появилась бы в другом месте.

В 2007 году произошло довольно многообещающее открытие, позволяющее обойтись без принципа когерентности. Ученые заметили, что если в специальной установке охладить атомы до температур, близких к абсолютному нулю, то все они начинают колебаться в унисон, представляя собой один “большой атом”. Если направить при этом к ним пучок атомов такого же вещества, то они, стремясь перейти в состояние самой низкой активности, “сбрасывают” излишки энергии в виде кванта света. Пройдя по оптоволоконному кабелю, такой свет должен попадать в аналогичную установку, где обратным процессом будет воссоздаваться первоначальное вещество.

Данный метод телепортации считается довольно многообещающим, но чрезвычайная проблематичность получения температур, близких к абсолютному нулю, и “атомные” масштабы перемещения говорят о нескольких десятках, если не сотнях лет исследований, прежде чем человек сможет осуществить давнюю мечту.

Телепортация

Related posts

Комментарии:

Добавить комментарий