Teleportacija ili mogućnost trenutnog premještanja ljudi i predmeta s jednog mjesta na drugo mogu lako promijeniti smjer razvoja civilizacije i cijelog svijeta uopće. Na primjer, teleportacija bi jednom zauvijek promijenila načela ratovanja, učinila nepotrebnim sva prijevozna sredstva, i ono najbolje: dio odmora više ne bi bio problem. Tko ne želi imati vlastiti osobni teleport kod kuće?
Vjerojatno je zbog toga ta sposobnost najpoželjnija među čovječanstvom. Naravno, prije ili kasnije, taj san će se morati ostvariti. Pa, da vidimo što čovječanstvo već ima u naše vrijeme?
Započeo bih s citatom poznatog znanstvenika:
Divno je što smo suočeni s paradoksom. Sada se možemo nadati da ćemo ići naprijed.
Niels Bohr
Teleportacija prema Newtonu
U okviru Newtonove teorije teleportacija je jednostavno nemoguća. Newtonovi zakoni temelje se na ideji da se tvar sastoji od sićušnih tvrdih bilijarnih kuglica. Predmeti se ne kreću ako ih nisu gurnuti; predmeti ne nestaju niti se ponovo pojavljuju drugdje. Ali u kvantnoj teoriji čestice su sposobne raditi upravo takve trikove.
Newtonska mehanika trajala je 250 godina i svrgnuta je 1925. kada su Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger i njihovi kolege razvili kvantnu teoriju. Općenito, ako se teleportacija ikad ostvari, to će biti zahvaljujući kvantnoj teoriji. Stoga, pogledajmo to detaljnije.
Promotivni video:
Kvantna teorija
Jedna od najvažnijih jednadžbi u teleportaciji je Schrödingerova valna jednadžba (vidi fotografiju). Možda postoji mjesto za razgovor o tome kako se to pojavilo. Erwin je jednom održao predavanje o zanimljivoj pojavi u kojoj je rečeno da se elektroni ponašaju na isti način kao i valovi. Peter Debye, jedan od kolega fizičara prisutnih u dvorani, postavio je pitanje: "Ako se elektron može opisati kao val, kako izgleda njegova valna jednadžba?"
U to vrijeme, zahvaljujući Newtonu, svi su već poznavali diferencijalno računanje, fizičari su opisali bilo koji val na jeziku diferencijala. jednadžbe. Stoga je Schrödinger ovo pitanje uzeo kao izazov i odlučio razviti sličnu jednadžbu za elektron. I to je učinio, dok je Maxwell jednom izvodio svoje jednadžbe za Faradayeva polja, Schrödinger je donio jednadžbu za val de Broglie (tzv. Val elektrona).
Neznatno odstupanje od teme: Povjesničari znanosti potrošili su mnogo napora pokušavajući dokučiti gdje je Schrödinger i što radi kad je otkrio svoju čuvenu jednadžbu. Pokazalo se da je pobornik slobodne ljubavi i često je odlazio na odmor sa svojim ljubavnicama. Čak je vodio detaljan dnevnik, u koji je upisao sve svoje ljubavnice i svaki sastanak obilježio složenim kodom. Vjeruje se da je vikend, kada je jednadžba otkrivena, Schrödinger proveo u Alpama, u vili Herwig, s jednom od svojih djevojčica. Tako žene ponekad mogu pomoći u poticanju mentalne aktivnosti;)
Ali nije tako jednostavno. Ako se elektron opisuje kao val, što onda vibrira u njemu? Trenutno se vjeruje da je sljedeća teza Maxa Borna: Ovi valovi nisu ništa drugo do valovi vjerojatnosti. Odnosno, elektron je čestica, ali vjerojatnost otkrivanja ove čestice postavlja se de Broglijevim valom. Ispada da su se odjednom u samom središtu fizike - znanosti koja nam je pružala točne prognoze i detaljne putanje bilo kojeg predmeta, od planeta i kometa do topovskih kugli - pojavili slučajevi slučajnosti i vjerojatnosti! Otuda se pojavio Heisenbergov princip neizvjesnosti: nemoguće je znati točnu brzinu, točan položaj elektrona i njegovu energiju u istom trenutku. Na kvantnoj razini elektroni mogu učiniti potpuno nezamislive stvari: nestati, zatim se ponovo pojaviti, biti na dva mjesta istovremeno. E, sada prijeđimo izravno na teleportaciju.
Teleportacija i kvantna teorija
Kad se ljudi pitaju: "Kako zamišljate proces teleportacije?", Većina kaže da moraju ući u neku posebnu kabinu, sličnu dizalu, koja će ih odvesti na drugo mjesto. Ali neki to zamišljaju drugačije: od nas prikupljaju informacije o položaju atoma, elektrona itd. u našem se tijelu sve ove informacije prenose na drugo mjesto, gdje ih, koristeći te podatke, ponovno prikupljaju, ali na drugom mjestu. Ova je opcija možda nemoguća zbog Heisenbergovog principa neizvjesnosti: nećemo moći saznati točan položaj elektrona u nekom atomu. Međutim, ovaj se princip može svladati zbog zanimljivog svojstva dva elektrona: ako dva elektrona u početku vibriraju u skladu (ovo se stanje naziva koherentnim), tada su u stanju održavati valnu sinkronizaciju čak i na velikoj udaljenosti jedan od drugog. Čak i ako su ti elektroni udaljeni svjetlosnih godina. Ako se nešto dogodi prvom elektronu, informacije o tome odmah će se prenijeti na drugi elektron. Taj se fenomen naziva kvantno zapletanje. Koristeći ovaj fenomen, fizičari su proteklih godina uspjeli teleportirati čitave atome cezija, a uskoro će moći teleportirati molekule DNK i viruse. Usput, osnovna mogućnost teleportacije bila je matematički dokazana 1993. godine. znanstvenici iz IBM-a pod vodstvom Charlesa Bennetta. Tako oni ne samo da znaju napraviti procesore, ako netko nije znao:)Koristeći ovaj fenomen, fizičari su proteklih godina uspjeli teleportirati čitave atome cezija, a uskoro će moći teleportirati molekule DNK i viruse. Usput, osnovna mogućnost teleportacije bila je matematički dokazana 1993. godine. znanstvenici iz IBM-a pod vodstvom Charlesa Bennetta. Tako oni ne samo da znaju napraviti procesore, ako netko nije znao:)Koristeći ovaj fenomen, fizičari su proteklih godina uspjeli teleportirati čitave atome cezija, a uskoro će moći teleportirati molekule DNK i viruse. Usput, osnovna mogućnost teleportacije bila je matematički dokazana 1993. godine. znanstvenici iz IBM-a pod vodstvom Charlesa Bennetta. Tako oni ne samo da znaju napraviti procesore, ako netko nije znao:)
2004. godine, fizičari na Sveučilištu u Beču uspjeli su teleportirati svjetlosne čestice na udaljenosti od 600 m ispod rijeke Dunav putem vlakana optičkim kabelom i tako postavili novi rekord udaljenosti. 2006. godine makroskopski objekt prvi je put upotrijebljen u takvim eksperimentima. Fizičari s Instituta Niels Bohr i Instituta Max Planck uspjeli su upleteti snop svjetlosti i plina sačinjene od atoma cezija. Mnogi trilijuni atoma sudjelovali su u ovom događaju!
Nažalost, korištenje ove metode za teleportiranje čvrstih i relativno velikih predmeta užasno je nezgodno, pa će se teleportacija bez zapetljanja vjerojatno razvijati brže. Analizirajmo to u nastavku.
Teleportacija bez ometanja
Istraživanja u ovom području brzo dobijaju na značaju. 2007. godine napravljeno je važno otkriće. Fizičari su predložili metodu teleportacije koja ne zahtijeva zapetljavanje. Uostalom, ovo je najsloženiji element kvantne teleportacije, a uspijete li je ne upotrijebiti, moći ćete izbjeći mnoge povezane probleme. Dakle, ovo je suština ove metode: Znanstvenici uzimaju snop atoma rubidijuma, prenose sve njegove informacije u snop svjetlosti, šalju ga niz svjetlovodni kabel, a zatim ponovo uspostavljaju originalni snop atoma drugdje. Odgovorni za ovu studiju, dr. Aston Bradley, ovu je metodu nazvao klasičnom teleportacijom.
Ali zašto je ta metoda moguća? To je moguće zbog nedavno otkrivenog stanja materije "Bose-Einstein kondenzat", ili KBE (na slici s lijeve strane je otkopčan u elipsoidnoj zamci). To je jedna od najhladnijih tvari u cijelom svemiru. U prirodi se u prostoru može naći najniža temperatura: 3 Kelvina, tj. tri stupnja iznad apsolutne nule. To je zbog zaostale topline Velikog praska, koja još uvijek ispunjava svemir. Ali CBE postoji od milionitog do milijarditog stupnja iznad apsolutne nule. Ovu temperaturu može dobiti samo u laboratoriju.
Kad se tvar ohladi do stanja CBE, svi atomi padaju na najnižu razinu energije i počinju vibrirati jedinstveno (postaju koherentni). Valne funkcije svih tih atoma preklapaju se, pa u izvjesnom smislu CBE nalikuje gigantskom "superatomu". Postojanje ove tvari predvidjeli su Einstein i Schatiendranath Bose 1925. godine, ali taj je kondenzat otkriven tek 1995. u laboratorijama Tehnološkog instituta u Massachusettsu i Sveučilištu u Coloradu.
Dakle, sada razmotrimo sam princip teleportacije uz sudjelovanje KBE-a. Prvo, superhladna tvar sakuplja se iz atoma rubidija u stanju CBE. Tada se ovom BEC-u šalju obični atomi rubidijuma, čiji elektroni također počinju padati na najnižu razinu energije, a istovremeno emitiraju kvante svjetlosti, koji se zauzvrat prenose svjetlovodnim kabelom. Štoviše, ovaj snop sadrži sve potrebne informacije za opis početne snopa materije. Prolazeći kroz kabel, svjetlosni snop ulazi u drugi BEC, što ga pretvara u početni tok materije.
Znanstvenici ovu metodu smatraju izrazito obećavajućom, ali postoje problemi i sami. Na primjer, CBE je vrlo teško dobiti čak i u laboratoriju.
Izlaz
Uz sve što je do sada postignuto, možemo li reći kada ćemo i sami primiti ovu nevjerojatnu sposobnost? U narednim godinama fizičari se nadaju teleportiranju složenih molekula. Nakon toga vjerojatno će trebati nekoliko desetljeća da se razvije način teleportiranja DNK, ili možda neka vrsta virusa. Međutim, tehnički izazovi koje će trebati riješiti na putu do takvog dostignuća su nevjerojatni. Vjerojatno će proći mnogo stoljeća prije nego što možemo teleportirati obične predmete, ako je to uopće moguće.
Korišteni materijal: Michio Kaku "Fizika nemogućeg"