A teleportálás vagy az emberek és tárgyak azonnali mozgatásának képessége az egyik helyről a másikra könnyen megváltoztathatja a civilizáció és általában az egész világ fejlődésének irányát. Például, a teleportálás egyszer és mindenkorra megváltoztatja a hadviselés alapelveit, minden szállítási eszközt szükségtelenné tesz, és a legjobb az egész: a vakáció már nem jelent problémát. Ki nem akarja, hogy otthon legyen saját személyes teleportja?
Valószínűleg éppen ezért van ez a képesség a legkívánatosabb az emberiség körében. Természetesen előbb vagy utóbb a fizikának kell megvalósítania ezt az álmot. Nos, nézzük meg, hogy mi az emberiség már korunkban?
Először egy híres tudós idézetével szeretném kezdeni:
Csodálatos, hogy paradoxonnal szembesülünk. Most remélhetjük, hogy továbblépünk.
Niels Bohr
Teletonálás Newton szerint
Newton elmélete keretében a teleportálás egyszerűen lehetetlen. Newton törvényei azon az elképzelésen alapulnak, hogy az anyag apró, kemény biliárdgolyókból áll. A tárgyak csak akkor mozognak, ha tolják őket; a tárgyak nem tűnnek el, vagy nem jelennek meg másutt. De a kvantumelméletben a részecskék csak ilyen trükköket képesek megtenni.
A newtoni mechanika 250 évig tartott, és 1925-ben megbukta, amikor Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger és munkatársaik kidolgozták a kvantumelméletet. Általában véve, ha valaha is megvalósul a teleportálás, akkor ez a Quantum elméletnek köszönhető. Ezért nézzük meg részletesebben.
Promóciós videó:
Kvantum elmélet
Az egyik legfontosabb egyenlet a teleportációban a Schrödinger-hullámagyenlet (lásd a fényképet). Talán van egy hely, ahol beszélhetünk arról, hogy miként tűnt fel. Erwin egyszer tartott előadást egy érdekes jelenségről, amelyben azt mondták, hogy az elektronok ugyanúgy viselkednek, mint a hullámok. Peter Debye, a teremben jelen lévő egyik fizikus kolléga feltette a kérdést: "Ha egy elektron leírható hullámként, akkor hogyan néz ki a hullámagyenlete?"
Addigra, Newtonnak köszönhetően, mindenki már ismerte a differenciálszámítást, a fizikusok minden hullámot leírtak a differenciál nyelvén. egyenletek. Ezért Schrödinger ezt a kérdést kihívásként fogadta el és úgy döntött, hogy hasonló egyenletet dolgoz ki az elektronra. És megcsinálta, mivel Maxwell egyszer kiszámította az egyenleteit a Faraday mezőkre, Schrödinger kiszámította a de Broglie-hullám (az úgynevezett elektronhullám) egyenletét.
Enyhe eltérés a témától: A tudománytörténészek sok erőfeszítést töltöttek rá, hogy kitalálják, hol van Schrödinger és mit csinált, amikor felfedezte híres egyenletét. Kiderült, hogy a szabad szerelem támogatója, és gyakran nyaralni ment a szeretőivel. Még egy részletes naplót is tartott, amelyben minden szeretőjét megadta, és minden találkozót összetett kóddal megjelölte. Úgy gondolják, hogy az egyenlet felfedezésének hétvégén Schrödinger az Alpokban, a Villa Herwignél töltött egy barátnőjével. Tehát a nők néha elősegíthetik a mentális aktivitást;)
De ez nem olyan egyszerű. Ha az elektronot hullámként írják le, akkor mi rezg belőle? Jelenleg úgy gondolják, hogy a válasz a következő Max Born tézis: Ezek a hullámok nem más, mint a valószínűség hullámai. Vagyis az elektron egy részecske, de ennek a részecskének a detektálásának valószínűségét a de Broglie-hullám határozza meg. Kiderül, hogy hirtelen a fizika központjában - egy tudomány, amely bármilyen tárgy pontos előrejelzését és részletes útvonalait adott nekünk, a bolygóktól és üstökösöktől egészen az ágyúgolyókig - létezett a véletlen és a valószínűség fogalma! Ezért jelent meg a Heisenberg bizonytalanság elve: lehetetlen megtudni az elektron pontos sebességét, pontos helyzetét és energiáját ugyanabban a pillanatban. Kvantumszinten az elektronok teljesen elképzelhetetlen dolgokat tudnak csinálni: eltűnnek, majd újra megjelennek, egyszerre két helyen lehetnek. Nos, most térjünk tovább a teleportációra.
Teleportálás és kvantumelmélet
Amikor az emberek azt kérdezik: „Hogyan képzelheti el a teleportálás folyamatát?”, A legtöbb ember azt mondja, hogy be kell lépniük valamilyen speciális kabinba, például egy lifthez, amely más helyre viszi őket. De néhányan másképp képzelik el: információkat gyűjtnek tőlünk az atomok, elektronok stb. Helyzetéről. testünkben az összes ilyen információ átkerül egy másik helyre, ahol ezen információk felhasználásával újból összegyűjtik Önt, de egy másik helyen. Ez a lehetőség talán lehetetlen a Heisenberg bizonytalanság elve miatt: nem tudjuk megtudni az elektronok pontos helyét egy atomban. Ez az elv azonban leküzdhető két elektron érdekes tulajdonsága miatt: ha két elektron kezdetben egyhangban rezeg (ezt az állapotot koherensnek nevezzük), akkor képesek a hullámszinkronizációt fenntartani még nagy távolságra is egymástól. Még ha ezek az elektronok fényév távolságra is vannak. Ha történik valami az első elektronnal, akkor erről az információról azonnal átjut a másik elektron. Ezt a jelenséget kvantum-összefonódásnak nevezik. Kihasználva ezt a jelenséget, a fizikusok az elmúlt években képesek voltak teljes cézium atomok teleportálására, és hamarosan képesek lehetnek a DNS molekulák és vírusok teleportálására. Egyébként 1993-ban sikerült bebizonyítani a teleportálás alapvető lehetőségét. az IBM kutatói Charles Bennett vezetésével. Tehát nem csak tudják, hogyan lehet processzorokat készíteni, ha valaki nem tudta:)Kihasználva ezt a jelenséget, a fizikusok az elmúlt években képesek voltak teljes cézium atomok teleportálására, és hamarosan képesek lehetnek a DNS molekulák és vírusok teleportálására. Egyébként 1993-ban sikerült bebizonyítani a teleportálás alapvető lehetőségét. az IBM kutatói Charles Bennett vezetésével. Tehát nem csak tudják, hogyan lehet processzorokat készíteni, ha valaki nem tudta:)Kihasználva ezt a jelenséget, a fizikusok az elmúlt években képesek voltak teljes cézium atomok teleportálására, és hamarosan képesek lehetnek a DNS molekulák és vírusok teleportálására. Egyébként 1993-ban sikerült bebizonyítani a teleportálás alapvető lehetőségét. az IBM kutatói Charles Bennett vezetésével. Tehát nem csak tudják, hogyan lehet processzorokat készíteni, ha valaki nem tudta:)
2004-ben a bécsi egyetem fizikusai 600 m távolságra képesek a könnyű részecskék teleportálására száloptikai kábelen keresztül a Duna alatt, ezáltal új távolságrekordot hozva. 2006-ban egy ilyen makroszkopikus tárgyat használtak először ilyen kísérletekben. A Niels Bohr Intézet és a Max Planck Intézet fizikusainak sikerült beleragadniuk a fénysugárba és a cézium-atomokból álló gázba. Sok trillió atom vett részt ebben az eseményben!
Sajnos ennek a módszernek a használata szilárd és viszonylag nagy tárgyak teleportálásához szörnyen kényelmetlen, ezért valószínűleg gyorsabban fejlődik ki a teleportálás összefűzés nélkül. Elemezzük az alábbiakban.
Teleportálás összefonódás nélkül
Az ezen a területen folytatott kutatás gyorsan lendületet kap. 2007-ben egy fontos felfedezés történt. A fizikusok olyan teleportálási módszert javasoltak, amely nem igényel beillesztést. Végül is ez a kvantum-teleportálás legbonyolultabb eleme, és ha sikerül nem használni, akkor sok kapcsolódó problémát elkerülhet. Tehát itt van ennek a módszernek a lényege: A tudósok rubidium atomok fénysugárját veszik át, az információt lefordítják fénysugárra, továbbítják ezt a fénysugárot egy száloptikai kábel segítségével, majd máshol helyreállítják az eredeti atomfényt. A tanulmányért felelős Dr. Aston Bradley ezt a módszert klasszikus teleportációnak nevezi.
De miért lehetséges ez a módszer? Ez a nemrégiben felfedezett „Bose-Einstein kondenzátum” vagy a KBE anyagállapotának köszönhető (a bal oldali képen az ellipszoid csapda nincs felcsavarva). Ez az egyik leghidegebb anyag az egész univerzumban. A természetben a legalacsonyabb hőmérséklet az űrben található: 3 kelvin, azaz három fokkal az abszolút nulla felett. Ennek oka a Nagyrobbanás maradvány hője, amely még mindig kitölti az univerzumot. A CBE azonban az abszolút nulla feletti fok egymilliárd és egymilliárd részében létezik. Ezt a hőmérsékletet csak laboratóriumban lehet elérni.
Amikor az anyagot lehűtjük a CBE állapotba, az összes atom lecsökken a legalacsonyabb energiaszintre, és összehangoltan kezd rezegni (koherensvé válik). Ezen atomok hullámfunkciói átfedésben vannak, tehát a CBE bizonyos értelemben egy hatalmas "szuperatom" -ra hasonlít. Einstein és Schatiendranath Bose 1925-ben előre jelezték ennek az anyagnak a létezését, de ezt a kondenzátumot csak 1995-ben fedezték fel a Massachusetts Technológiai Intézet és a Colorado Egyetem laboratóriumaiban.
Tehát most nézzük meg a teleportálás elvét a KBE részvételével. Először egy szuperhideg anyagot gyűjtünk a rubídium atomokból CBE állapotban. Ezután rendes rubídium atomokat küldünk erre a BEC-re, amelynek elektronjai szintén a legalacsonyabb energiaszintre esnek, miközben fénykvantumokat bocsátanak ki, amelyeket viszont az optikai kábel továbbít. Ezenkívül ez a sugár minden szükséges információt tartalmaz az anyag kezdeti sugárzásának leírásához. A kábelen áthaladva a fénysugár belép egy másik BEC-be, amely az anyag kezdeti anyagáramává változtatja.
A tudósok ezt a módszert rendkívül ígéretesnek tartják, ám vannak saját problémái. Például a CBE-t nagyon nehéz megszerezni még laboratóriumban is.
Kimenet
Az eddig elért eredményekkel elmondhatjuk, mikor kapjuk meg ezt a csodálatos képességet? Az elkövetkező években a fizikusok remélik, hogy komplex molekulákat teleportálnak. Ezt követően valószínűleg több évtizede eltel a DNS, vagy esetleg valamilyen vírus teleportálásának módjának kifejlesztése. Csodálatos azonban a technikai kihívások, amelyeket egy ilyen eredmény elérése érdekében le kell küzdeni. Valószínűleg sok évszázad telik el, mielőtt rendes tárgyakat teleportálhatnánk, ha egyáltalán lehetséges.
Használt anyag: Michio Kaku "A lehetetlen fizikája"