Teleportarea - Realitatea: Dincolo de Science Fiction

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Pentru eroii filmelor științifico-fantastice, teleportarea este un lucru obișnuit. O singură apăsare a unui buton - și se dizolvă în aer, astfel încât în câteva secunde se găsesc la sute și mii de kilometri distanță: într-o altă țară sau chiar pe o altă planetă.

Este cu adevărat posibilă o astfel de mișcare sau teleportarea va rămâne pentru totdeauna un vis al scriitorilor și scenariștilor? Există vreo cercetare în acest domeniu - și suntem chiar puțin mai aproape de implementarea tehnologiei atât de familiare eroilor filmelor fantastice de acțiune?

Răspunsul scurt la această întrebare este da, experimentele sunt în desfășurare și foarte activ. Mai mult, oamenii de știință publică în mod regulat articole în reviste științifice despre experimente de succes în teleportarea cuantică - la distanțe din ce în ce mai mari.

Și deși mulți fizicieni celebri se îndoiesc că vom putea vreodată să teleportăm oameni, unii experți sunt mult mai optimiști și asigură că teleporturile vor deveni realitate în câteva decenii.

„Minciuni, zvonuri și povești”

În primul rând, să clarificăm despre ce vorbim exact. Prin teleportare, înțelegem mișcarea instantanee a obiectelor la orice distanță, ideal mai rapidă decât viteza luminii.

Cuvântul în sine a fost inventat în 1931 de publicistul american Charles Fort, căruia îi plăcea să cerceteze paranormalul. Prin analogie cu „televizor”, derivat din grecescul τῆλε („departe”) și latinescul video („a vedea”), în cartea sa „Vulcanii din rai” a inventat un termen pentru a descrie mișcările inexplicabile ale obiectelor în spațiu (Porto latină înseamnă „a purta”)…

În această carte, mă uit în primul rând la dovezile că există un fel de forță de transfer, pe care o numesc teleportare. Voi fi acuzat că pun cap la cap minciuni, zvonuri, fabule, farse și superstiții. Într-un fel, cred că da. eu însumi. Și într-un fel, nu. Ofer doar date”, scrie Fort.

Există într-adevăr multe mituri despre astfel de mișcări - de exemplu, legenda răspândită despre experimentul Philadelphia din 1943, în timpul căruia distrugătorul american Eldridge ar fi fost teleportat la 320 km.

Cu toate acestea, în practică, toate astfel de povești se dovedesc a fi altceva decât speculații ale teoreticienilor conspirației, conform cărora autoritățile ascund publicului larg orice dovadă a cazurilor de teleportare ca secret militar.

De fapt, contrariul este adevărat: orice realizări în acest domeniu sunt discutate pe larg în comunitatea științifică. De exemplu, în urmă cu doar o săptămână, oamenii de știință americani au vorbit despre un nou experiment de succes în teleportarea cuantică.

Să trecem de la legendele urbane și literatura fantastică la știința riguroasă.

„De la punctul A la punctul B…”

Povestea teleportării reale, nu ficționale, a început în 1993, când fizicianul american Charles Bennett a demonstrat matematic - folosind formule - posibilitatea teoretică a deplasărilor cuantice instantanee.

Desigur, acestea erau calcule pur teoretice: ecuații abstracte care nu au nicio aplicație practică. Totuși, în același mod - matematic -, de exemplu, găurile negre, undele gravitaționale și alte fenomene au fost deja descoperite, a căror existență a fost confirmată experimental mult mai târziu.

Așa că calculele lui Bennett au devenit o adevărată senzație. Oamenii de știință au început să efectueze activ cercetări în această direcție - și primul experiment de succes de teleportare cuantică a fost realizat în câțiva ani.

Trebuie subliniat aici că vorbim despre teleportarea cuantică, iar acesta nu este exact același lucru pe care suntem obișnuiți să vedem în filmele științifico-fantastice. Dintr-un loc în altul, nu obiectul material în sine (de exemplu, un foton sau un atom - până la urmă, totul este format din atomi) este transmis, ci informații despre starea sa cuantică. Cu toate acestea, în teorie, acest lucru este suficient pentru a „restaura” obiectul original într-o nouă locație, după ce a primit o copie exactă a acestuia. Mai mult, astfel de experimente sunt deja realizate cu succes în laboratoare - dar mai multe despre asta mai jos.

În lumea cu care suntem obișnuiți, această tehnologie este cel mai ușor de comparat cu un copiator sau un fax: nu trimiteți documentul în sine, ci informații despre acesta în formă electronică - dar, ca urmare, destinatarul are o copie exactă. Cu diferența esențială că în cazul teleportării, obiectul material trimis în sine este distrus, adică dispare - și rămâne doar o copie.

Să încercăm să ne dăm seama cum se întâmplă asta.

Dumnezeu joacă zaruri?

Ați auzit de pisica lui Schrödinger - cea care nu stă în cutie nici vie, nici moartă? Această metaforă originală a fost inventată de fizicianul austriac Erwin Schrödinger pentru a descrie proprietatea misterioasă a particulelor elementare - suprapunerea. Faptul este că particulele cuantice pot fi simultan în mai multe stări deodată, pe care în lume suntem obișnuiți să ne excludem complet reciproc. De exemplu, un electron nu se învârte în jurul nucleului unui atom, așa cum credeam noi, ci este situat simultan în toate punctele orbitei (cu probabilități diferite).

Până când am deschis cutia pisicii, adică nu am măsurat caracteristicile particulei (în exemplul nostru, nu am determinat locația exactă a electronului), pisica care stă acolo nu este doar vie sau moartă - este atât viu și mort în același timp. Dar când cutia este deschisă, adică se face măsurarea, particula se află într-una dintre stările posibile - și nu se mai schimbă. Pisica noastră este fie vie, fie moartă.

Dacă în acest moment ați încetat complet să înțelegeți ceva - nu vă faceți griji, nimeni nu înțelege acest lucru. Natura mecanicii cuantice nu a fost explicată de cei mai străluciți fizicieni din lume de multe decenii.

Fenomenul de entanglement cuantic este folosit pentru teleportare. Acesta este momentul în care două particule elementare au aceeași origine și sunt într-o stare interdependentă - cu alte cuvinte, există o legătură inexplicabilă între ele. Datorită acestui fapt, particulele încurcate pot „comunica” între ele, chiar fiind la o distanță uriașă unele de altele. Și odată ce cunoașteți starea unei particule, puteți prezice starea alteia cu certitudine absolută.

Imaginează-ți că ai două zaruri care însumează întotdeauna șapte. Le-ai scuturat într-un pahar și ai aruncat un os la spate și celălalt în fața ta și l-ai acoperit cu palma. Ridicând mâna, ai văzut că ai aruncat, să zicem, un șase - și acum poți afirma cu încredere că cel de-al doilea os, la spatele tău, a căzut unul în sus. La urma urmei, suma a două numere trebuie să fie egală cu șapte.

Sună incredibil, nu? Cu zarurile cu care suntem obișnuiți, un astfel de număr nu va funcționa, dar particulele încurcate se comportă exact așa - și numai așa, deși natura acestui fenomen sfidează și explicația.

„Acesta este cel mai incredibil fenomen al mecanicii cuantice, este chiar imposibil de înțeles”, spune profesorul MIT Walter Levin, unul dintre cei mai respectați fizicieni din lume. Tot ce putem spune este că se pare că așa funcționează lumea noastră."

Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă deloc că acest fenomen misterios nu poate fi folosit în practică - la urma urmei, este confirmat în mod repetat atât de formule, cât și de experimente.

Teleportare practică

Experimentele practice de teleportare au început în urmă cu aproximativ 10 ani în Insulele Canare sub îndrumarea fizicianului austriac, profesor la Universitatea din Viena Anton Zeilinger.

Într-un laborator de pe insula Palma, oamenii de știință creează o pereche de fotoni încâlciți (A și B), iar apoi unul dintre ei este trimis cu ajutorul unui fascicul laser către un alt laborator situat pe insula vecină Tenerife, la 144 km distanță. Mai mult decât atât, ambele particule sunt în stare de suprapunere - adică încă nu am „deschis cutia pisicii”.

Apoi al treilea foton (C) este conectat la carcasă - cel care trebuie teleportat - și îl fac să interacționeze cu una dintre particulele încurcate. Apoi, fizicienii măsoară parametrii acestei interacțiuni (A + C) și transmit valoarea rezultată unui laborator din Tenerife, unde se află al doilea foton încurcat (B).

Legătura inexplicabilă dintre A și B va face posibilă transformarea lui B într-o copie exactă a particulei C (A + C-B) - ca și cum s-ar fi mutat instantaneu de la o insulă la alta fără a traversa oceanul. Adică s-a teleportat.

„Extragem într-un fel informațiile pe care originalul le poartă – și creăm un nou original în altă parte”, explică Zeilinger, care a teleportat deja mii și mii de particule elementare în acest fel.

Înseamnă asta că, în viitor, oamenii de știință vor putea teleporta orice obiecte și chiar oameni în acest fel - la urma urmei, suntem și noi formați din astfel de particule?

În teorie, acest lucru este foarte posibil. Trebuie doar să creați un număr suficient de perechi încurcate și să le transportați în locuri diferite, plasându-le în „cabine de teleportare” - să zicem, la Londra și Moscova. Intri în a treia cabină, care funcționează ca un scaner: computerul analizează starea cuantică a particulelor tale, comparându-le cu cele încurcate și trimite aceste informații către alt oraș. Și acolo are loc procesul opus - și copia ta exactă este recreată din particulele încurcate.

„Probleme fundamentale rezolvate”

În practică, lucrurile sunt puțin mai complicate. Faptul este că în corpul nostru există aproximativ 7 octilioane de atomi (după șapte sunt 27 de zerouri, adică șapte miliarde de miliarde de miliarde) - aceasta este mai mult decât stele din partea observabilă a Universului.

Și la urma urmei, este necesar să analizăm și să descriem nu numai fiecare particulă individuală, ci și toate conexiunile dintre ele - la urma urmei, într-un loc nou, acestea trebuie colectate într-o ordine ideală corectă.

Este aproape imposibil să colectezi și să transmită o asemenea cantitate de informații – cel puțin, la nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei. Nu se știe când vor apărea computere capabile să proceseze astfel de volume de date. Acum, în orice caz, se lucrează la creșterea distanței dintre laboratoare, și nu a numărului de particule teleportabile.

De aceea, mulți oameni de știință cred că visul teleportarii umane este cu greu realizabil. Deși, de exemplu, un profesor de la New York City College și un cunoscut popularizator al științei Michio Kaku este convins că teleportarea va deveni o realitate până la sfârșitul secolului 21 – și poate chiar 50 de ani mai târziu. Fără a numi date specifice, alți experți sunt în general de acord cu el.

"Aceasta este o chestiune de îmbunătățire a tehnologiei, de îmbunătățire a calității. Dar aș spune că problemele fundamentale au fost rezolvate - și nu există nicio limită pentru perfecțiune în continuare", spune Eugene Polzik, profesor la Institutul Niels Bohr de la Universitatea din Copenhaga.

Cu toate acestea, pe parcurs apar multe alte întrebări. De exemplu, „copia mea” obținută ca urmare a unei astfel de teleportări va fi adevăratul eu? Va gândi ea la fel, va avea aceleași amintiri? La urma urmei, așa cum am menționat mai devreme, originalul articolului trimis este distrus ca urmare a analizei cuantice.

„Pentru teleportarea cuantică, distrugerea obiectului teleportabil în acest proces este absolut necesară și inevitabilă”, confirmă Edward Farhi, care a condus Centrul pentru Fizică Teoretică de la MIT între 2004 și 2016 și acum lucrează la Google. se transformă într-o grămadă de neutroni, protoni și electroni. Nu ai arăta cel mai bine.”

Pe de altă parte, din punct de vedere pur materialist, nu suntem determinați de particulele din care suntem alcătuiți, ci de starea lor - iar această informație, spun oamenii de știință, este transmisă extrem de precis.

Aș vrea să cred că așa este. Și că visul umanității despre teleportare nu se va transforma în realitate în celebrul film de groază, în care personajul principal nu a observat cum o muscă a zburat accidental în cabina lui de teleportare…