Teleportācija - realitāte: ārpus zinātniskās fantastikas

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Zinātniskās fantastikas filmu varoņiem teleportācija ir ierasta lieta. Viens pogas nospiešana – un tie izšķīst gaisā, tā ka pāris sekunžu laikā nonāk simtiem un tūkstošiem kilometru attālumā: citā valstī vai pat uz citas planētas.

Vai tiešām šāda kustība ir iespējama, vai arī teleportācija uz visiem laikiem paliks par rakstnieku un scenāristu sapni? Vai šajā jomā tiek veikti kādi pētījumi – un vai esam kaut nedaudz tuvāk fantastisku asa sižeta filmu varoņiem tik pazīstamās tehnoloģijas ieviešanai?

Īsā atbilde uz šo jautājumu ir jā, notiek eksperimenti, turklāt ļoti aktīvi. Turklāt zinātnieki regulāri publicē rakstus zinātniskajos žurnālos par veiksmīgiem eksperimentiem kvantu teleportācijā – uz arvien lielākiem un lielākiem attālumiem.

Un, lai gan daudzi slaveni fiziķi šaubās, vai mēs kādreiz spēsim teleportēt cilvēkus, daži eksperti ir daudz optimistiskāki un apliecina, ka teleportēšanās kļūs par realitāti pēc dažām desmitgadēm.

Meli, baumas un stāsti

Vispirms noskaidrosim, par ko tieši mēs runājam. Ar teleportāciju mēs saprotam objektu momentānu kustību jebkurā attālumā, ideālā gadījumā ātrāk par gaismas ātrumu.

Pašu vārdu 1931. gadā izgudroja amerikāņu publicists Čārlzs Forts, kurš aizrāvās ar paranormālo parādību izpēti. Pēc analoģijas ar "televīziju", kas atvasināta no grieķu valodas τῆλε ("tālu") un latīņu video ("redzēt"), savā grāmatā "Debesu vulkāni" viņš izgudroja terminu, lai aprakstītu neizskaidrojamu objektu kustību telpā (Porto latīņu valodā nozīmē "nest") …

"Šajā grāmatā es galvenokārt aplūkoju pierādījumus tam, ka pastāv kāds pārneses spēks, ko es saucu par teleportāciju. Mani apsūdzēs klaju melu, baumu, fabulu, viltojumu un māņticību saplūšanā. Savā ziņā es tā domāju. sevi. Un savā ziņā nē. Es tikai sniedzu datus," raksta Forts.

Par šādām kustībām patiešām klīst daudz mītu – piemēram, plaši izplatītā leģenda par 1943. gada Filadelfijas eksperimentu, kura laikā amerikāņu iznīcinātājs Eldridžs it kā tika teleportēts 320 km attālumā.

Taču praksē visi šādi stāsti izrādās nekas vairāk kā sazvērestības teorētiķu spekulācijas, saskaņā ar kurām varas iestādes slēpj no plašākas sabiedrības jebkādus pierādījumus par teleportācijas gadījumiem kā militāru noslēpumu.

Faktiski ir otrādi: visi sasniegumi šajā jomā tiek plaši apspriesti zinātnieku aprindās. Piemēram, tikai pirms nedēļas amerikāņu zinātnieki runāja par jaunu veiksmīgu eksperimentu kvantu teleportācijā.

Pāriesim no pilsētas leģendām un fantastiskas literatūras uz stingru zinātni.

No punkta A uz punktu B…

Stāsts par īstu, nevis izdomātu teleportāciju aizsākās 1993. gadā, kad amerikāņu fiziķis Čārlzs Benets matemātiski – izmantojot formulas – pierādīja momentānu kvantu nobīdes teorētisko iespējamību.

Protams, tie bija tīri teorētiski aprēķini: abstrakti vienādojumi, kuriem praktiski nav pielietojuma. Taču tādā pašā veidā – matemātiski – jau tika atklāti, piemēram, melnie caurumi, gravitācijas viļņi un citas parādības, kuru esamība eksperimentāli tika apstiprināta krietni vēlāk.

Tātad Beneta aprēķini kļuva par īstu sensāciju. Zinātnieki sāka aktīvi veikt pētījumus šajā virzienā - un dažu gadu laikā tika veikts pirmais veiksmīgais kvantu teleportācijas eksperiments.

Te gan jāuzsver, ka runa ir par kvantu teleportāciju, un tas nav gluži tas pats, ko esam pieraduši redzēt zinātniskās fantastikas filmās. No vienas vietas uz otru tiek pārraidīts nevis pats materiālais objekts (piemēram, fotons vai atoms - galu galā viss sastāv no atomiem), bet gan informācija par tā kvantu stāvokli. Taču teorētiski ar to pietiek, lai oriģinālo objektu “atjaunotu” jaunā vietā, saņemot precīzu tā kopiju. Turklāt šādi eksperimenti jau tiek veiksmīgi veikti laboratorijās – bet par to tālāk.

Pasaulē, kurā mēs esam pieraduši, šo tehnoloģiju visvieglāk salīdzināt ar kopētāju vai faksu: jūs nosūtāt nevis pašu dokumentu, bet gan informāciju par to elektroniskā formā - bet rezultātā saņēmējam ir precīza kopija. Ar būtisku atšķirību, ka teleportācijas gadījumā tiek iznīcināts pats nosūtītais materiālais objekts, tas ir, tas pazūd - un paliek tikai kopija.

Mēģināsim izdomāt, kā tas notiek.

Vai Dievs spēlē kauliņus?

Vai esat dzirdējuši par Šrēdingera kaķi – to, kas kastē sēž ne dzīvs, ne miris? Šo oriģinālo metaforu izgudroja austriešu fiziķis Ervins Šrēdingers, lai aprakstītu elementārdaļiņu noslēpumaino īpašību – superpozīciju. Fakts ir tāds, ka kvantu daļiņas vienlaikus var būt vairākos stāvokļos, kurus mēs pasaulē esam pieraduši pilnībā izslēgt viena otru. Piemēram, elektrons negriežas ap atoma kodolu, kā mēs domājām, bet gan atrodas vienlaicīgi visos orbītas punktos (ar dažādām varbūtībām).

Kamēr mēs neatvērām kaķa kasti, tas ir, mēs neizmērījām daļiņas īpašības (mūsu piemērā mēs nenoteicām precīzu elektrona atrašanās vietu), kaķis, kas tur sēž, nav tikai dzīvs vai miris - tas ir gan dzīvs un miris vienlaikus. Bet, kad kaste ir atvērta, tas ir, tiek veikts mērījums, daļiņa atrodas vienā no iespējamajiem stāvokļiem - un tas vairs nemainās. Mūsu kaķis ir dzīvs vai miris.

Ja šajā brīdī jūs pilnībā pārtraucāt kaut ko saprast - neuztraucieties, neviens to nesaprot. Kvantu mehānikas būtību spožākie fiziķi pasaulē nav izskaidrojuši daudzus gadu desmitus.

Kvantu sapīšanās fenomens tiek izmantots teleportācijai. Tas ir tad, kad divām elementārdaļiņām ir vienāda izcelsme un tās atrodas savstarpēji atkarīgā stāvoklī – citiem vārdiem sakot, starp tām ir kāda neizskaidrojama saikne. Pateicoties tam, sapinušās daļiņas var "sazināties" viena ar otru, pat atrodoties milzīgā attālumā viena no otras. Un, tiklīdz jūs zināt vienas daļiņas stāvokli, jūs varat pilnīgi droši paredzēt citas daļiņas stāvokli.

Iedomājieties, ka jums ir divi kauliņi, kuru summa vienmēr ir septiņi. Jūs sakratījāt tos glāzē un vienu kaulu metāt aiz muguras, bet otru sev priekšā un pārklājāt ar plaukstu. Paceļot roku, jūs redzējāt, ka esat iemetis, teiksim, sešinieku - un tagad varat droši apgalvot, ka otrs kauls aiz muguras izkrita vienu uz augšu. Galu galā divu skaitļu summai jābūt vienādai ar septiņiem.

Izklausās neticami, vai ne? Ar kauliņiem, pie kuriem esam pieraduši, šāds skaitlis nedarbosies, bet sapinušās daļiņas uzvedas tieši tā – un tikai tā, lai gan arī šīs parādības būtība ir pretrunā ar skaidrojumu.

"Šī ir neticamākā kvantu mehānikas parādība, to pat nav iespējams aptvert," saka MIT profesors Valters Levins, viens no cienījamākajiem fiziķiem pasaulē. Jostas! Mēs varam tikai teikt, ka acīmredzot mūsu pasaule darbojas šādi."

Taču tas nebūt nenozīmē, ka šo noslēpumaino parādību nevar izmantot praksē – galu galā to vairākkārt apstiprina gan formulas, gan eksperimenti.

Praktiskā teleportācija

Praktiski eksperimenti par teleportāciju sākās apmēram pirms 10 gadiem Kanāriju salās austriešu fiziķa, Vīnes universitātes profesora Antona Zeilingera vadībā.

Laboratorijā Palmas salā zinātnieki izveido sapinušies fotonu pāri (A un B), un pēc tam viens no tiem ar lāzera staru tiek nosūtīts uz citu laboratoriju, kas atrodas blakus esošajā Tenerifes salā, 144 km attālumā. Turklāt abas daļiņas atrodas superpozīcijas stāvoklī – tas ir, mēs vēl neesam "atvēruši kaķa kastīti".

Tad trešais fotons (C) ir savienots ar korpusu - tas, kas ir jāteleportē -, un tie liek tam mijiedarboties ar kādu no sapinušajām daļiņām. Tad fiziķi izmēra šīs mijiedarbības parametrus (A + C) un iegūto vērtību nosūta uz laboratoriju Tenerifē, kur atrodas otrais sapinies fotons (B).

Neizskaidrojamais savienojums starp A un B dos iespēju B pārvērst par precīzu daļiņas C kopiju (A + C-B) - it kā tā acumirklī pārvietotos no vienas salas uz otru, nešķērsojot okeānu. Tas ir, viņa teleportējās.

"Mēs it kā iegūstam informāciju, ko satur oriģināls, un izveidojam jaunu oriģinālu citur," skaidro Zeilingers, kurš šādā veidā jau ir teleportējis tūkstošiem un tūkstošiem elementārdaļiņu.

Vai tas nozīmē, ka nākotnē zinātnieki varēs šādi teleportēt jebkurus objektus un pat cilvēkus – galu galā arī mēs sastāvam no tādām daļiņām?

Teorētiski tas ir ļoti iespējams. Jums vienkārši jāizveido pietiekams skaits sapinušos pāru un jānes uz dažādām vietām, ievietojot tos "teleportācijas kabīnēs" - teiksim, Londonā un Maskavā. Jūs ieejat trešajā kabīnē, kas darbojas kā skeneris: dators analizē jūsu daļiņu kvantu stāvokli, salīdzinot tās ar sapinušajām, un nosūta šo informāciju uz citu pilsētu. Un tur notiek pretējs process - un jūsu precīza kopija tiek atjaunota no sapinušajām daļiņām.

Fundamentālie jautājumi atrisināti

Praksē lietas ir nedaudz sarežģītākas. Fakts ir tāds, ka mūsu ķermenī ir aptuveni 7 oktiljoni atomu (pēc septiņiem ir 27 nulles, tas ir, septiņi miljardi miljardu miljardu) - tas ir vairāk nekā zvaigznes novērojamajā Visuma daļā.

Un galu galā ir jāanalizē un jāapraksta ne tikai katra atsevišķa daļiņa, bet arī visi savienojumi starp tām - galu galā jaunā vietā tie ir jāsavāc ideāli pareizā secībā.

Ir gandrīz neiespējami savākt un pārraidīt šādu informācijas daudzumu - vismaz pašreizējā tehnoloģiju attīstības līmenī. Nav zināms, kad parādīsies datori, kas spēj apstrādāt šādus datu apjomus. Tagad jebkurā gadījumā notiek darbs, lai palielinātu attālumu starp laboratorijām, nevis teleportējamo daļiņu skaitu.

Tāpēc daudzi zinātnieki uzskata, ka sapnis par cilvēka teleportāciju diez vai ir realizējams. Lai gan, piemēram, Ņujorkas koledžas profesors un pazīstamais zinātnes popularizētājs Mičio Kaku ir pārliecināts, ka teleportācija kļūs par realitāti līdz 21. gadsimta beigām – un varbūt pat pēc 50 gadiem. Konkrētus datumus nenosaucot, daži citi eksperti kopumā viņam piekrīt.

"Tas ir jautājums par tehnoloģiju uzlabošanu, kvalitātes uzlabošanu. Taču es teiktu, ka fundamentālie jautājumi ir atrisināti – un tālākai pilnībai nav robežu," saka Kopenhāgenas universitātes Nīlsa Bora institūta profesors Jevgeņijs Polziks.

Tomēr ceļā rodas daudz citu jautājumu. Piemēram, vai šādas teleportācijas rezultātā iegūtā "manas kopija" būs īstā es? Vai viņa domās tāpat, vai viņai būs tādas pašas atmiņas? Galu galā, kā minēts iepriekš, nosūtītās preces oriģināls tiek iznīcināts kvantu analīzes rezultātā.

"Kvantu teleportācijai teleportējamā objekta iznīcināšana šajā procesā ir absolūti nepieciešama un neizbēgama," apstiprina Edvards Farhi, kurš no 2004. līdz 2016. gadam vadīja Teorētiskās fizikas centru MIT un tagad strādā uzņēmumā Google. "Es domāju, ka jūs vienkārši darītu. pārvērsties par neitronu, protonu un elektronu kaudzi. Jūs neizskatītos vislabāk.

No otras puses, raugoties no tīri materiālistiskā viedokļa, mūs nenosaka daļiņas, no kurām mēs esam izgatavoti, bet gan to stāvoklis – un šī informācija, pēc zinātnieku domām, tiek pārraidīta ārkārtīgi precīzi.

Gribētos ticēt, ka tas tā ir. Un ka cilvēces sapnis par teleportāciju nepārvērtīsies par realitāti slavenajā šausmu filmā, kur galvenais varonis nepamanīja, kā viņa teleportācijas kajītē nejauši ielidoja muša…