Телепортация - шындық: ғылыми фантастикадан тыс

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Ғылыми фантастикалық фильмдердің кейіпкерлері үшін телепортация әдеттегі нәрсе. Түймені бір рет басу - олар ауада ериді, осылайша олар бірнеше секундта жүздеген және мыңдаған шақырым қашықтықта: басқа елде немесе тіпті басқа планетада болады.

Мұндай қозғалыс шынымен мүмкін бе, әлде телепортация жазушылар мен сценаристтердің арманы болып қала бере ме? Бұл салада қандай да бір зерттеулер жүргізіліп жатыр ма - және біз фантастикалық экшн фильмдерінің кейіпкерлеріне соншалықты таныс технологияны енгізуге аздап жақынырақ па?

Бұл сұраққа қысқа жауап иә, эксперименттер жүргізілуде және өте белсенді. Сонымен қатар, ғалымдар ғылыми журналдарда кванттық телепортациядағы сәтті эксперименттер туралы мақалаларды үнемі жариялап отырады - барған сайын үлкен қашықтыққа.

Көптеген танымал физиктер адамдарды телепортациялай алатынымызға күмәнданса да, кейбір сарапшылар әлдеқайда оптимистік және телепорттар бірнеше онжылдықта шындыққа айналады деп сендіреді.

«Өтірік, қауесет және әңгімелер»

Алдымен біз нақты не туралы айтып жатқанымызды анықтап алайық. Телепортация деп біз объектілердің кез келген қашықтықта, ең дұрысы, жарық жылдамдығынан жылдамырақ қозғалуын түсінеміз.

Бұл сөздің өзін 1931 жылы американдық публицист Чарльз Форт ойлап тапты, ол паранормальді зерттеуді жақсы көреді. Грек тілінен τῆλε («алыс») және латын бейне («көру») сөздерінен алынған «теледидармен» ұқсастығы бойынша ол өзінің «Аспан жанартаулары» кітабында кеңістіктегі заттардың түсініксіз қозғалысын сипаттайтын термин ойлап тапты (Латынша porto «тасымалдау» дегенді білдіреді) …

Бұл кітапта мен ең алдымен телепортация деп атайтын қандай да бір тасымалдаушы күштің бар екендігі туралы дәлелдерге қараймын. Мені өтіріктерді, қауесеттерді, аңыздарды, жалған сөздер мен ырымдарды біріктірді деп айыптайды. Бір жағынан, солай ойлаймын. Мен бір мағынада, жоқ. Мен жай ғана деректерді беремін », - деп жазады Форт.

Мұндай қозғалыстар туралы көптеген аңыздар бар - мысалы, 1943 жылғы Филадельфия эксперименті туралы кең таралған аңыз, оның барысында американдық эсминец Элдридж 320 км телепортацияланған.

Алайда, іс жүзінде мұндай оқиғалардың бәрі қастандық теоретиктерінің жорамалдарынан басқа ештеңе емес, соған сәйкес билік телепортация туралы кез келген дәлелді әскери құпия ретінде көпшіліктен жасырады.

Шындығында, керісінше: бұл саладағы кез келген жетістіктер ғылыми ортада кеңінен талқыланады. Мысалы, бір апта бұрын американдық ғалымдар кванттық телепортациядағы жаңа сәтті эксперимент туралы айтты.

Қала аңыздары мен фантастикалық әдебиеттерден қатаң ғылымға көшейік.

«А нүктесінен В нүктесіне…»

Шынайы телепортацияның тарихы 1993 жылы американдық физик Чарльз Беннетт формулаларды қолдана отырып, лездік кванттық орын ауыстырулардың теориялық мүмкіндігін дәлелдеген кезде басталды.

Әрине, бұл таза теориялық есептеулер болды: практикалық қолданысы жоқ дерексіз теңдеулер. Дегенмен, дәл осылай - математикалық тұрғыдан - мысалы, қара тесіктер, гравитациялық толқындар және басқа да құбылыстар ашылды, олардың болуы эксперименталды түрде кейінірек расталды.

Осылайша Беннетттің есептеулері нағыз сенсацияға айналды. Ғалымдар осы бағытта белсенді түрде зерттеулер жүргізе бастады - және кванттық телепортацияның алғашқы сәтті тәжірибесі бірнеше жыл ішінде жүзеге асырылды.

Бұл жерде айта кететін жайт, біз кванттық телепортация туралы айтып отырмыз және бұл ғылыми-фантастикалық фильмдерден көруге үйренген нәрсе емес. Бір жерден екінші орынға материалдық объектінің өзі емес (мысалы, фотон немесе атом – бәрі де атомдардан тұрады) емес, оның кванттық күйі туралы ақпарат беріледі. Дегенмен, теориялық тұрғыдан алғанда, бұл оның нақты көшірмесін алған бастапқы нысанды жаңа жерде «қалпына келтіру» үшін жеткілікті. Оның үстіне, мұндай эксперименттер қазірдің өзінде зертханаларда сәтті жүргізілуде, бірақ төменде бұл туралы толығырақ.

Біз үйренген әлемде бұл технологияны көшіру немесе факспен салыстыру оңай: сіз құжаттың өзін емес, ол туралы ақпаратты электронды түрде жібересіз - бірақ нәтижесінде алушының нақты көшірмесі болады. Телепортация кезінде жіберілген материалдық объектінің өзі жойылатыны, яғни ол жоғалып кететіндігінің маңызды айырмашылығы - тек көшірмесі ғана қалады.

Мұның қалай болатынын анықтауға тырысайық.

Құдай сүйек ойнайды ма?

Сіз қорапта тірі де, өлі де емес Шредингер мысығы туралы естідіңіз бе? Бұл түпнұсқа метафораны австриялық физик Эрвин Шредингер элементар бөлшектердің жұмбақ қасиеті – суперпозицияны сипаттау үшін ойлап тапқан. Өйткені, кванттық бөлшектер бір уақытта бірнеше күйде болуы мүмкін, бұл әлемде біз бір-бірін толығымен жоққа шығаруға дағдыланған. Мысалы, электрон бұрын біз ойлағандай атом ядросының айналасында айналмайды, бірақ орбитаның барлық нүктелерінде (әр түрлі ықтималдықпен) бір уақытта орналасады.

Біз мысықтың қорабын ашқанға дейін, яғни бөлшектің сипаттамаларын өлшемедік (біздің мысалда біз электронның нақты орнын анықтаған жоқпыз), онда отырған мысық тірі немесе өлі ғана емес - бұл екеуі де. бір уақытта тірі және өлі. Бірақ қорап ашық болғанда, яғни өлшеу жүргізілді, бөлшек мүмкін күйлердің бірінде болады - және ол енді өзгермейді. Біздің мысық тірі немесе өлі.

Егер сіз осы сәтте ештеңені түсінуді тоқтатсаңыз - алаңдамаңыз, мұны ешкім түсінбейді. Кванттық механиканың табиғатын көптеген ондаған жылдар бойы әлемдегі ең тамаша физиктер түсіндірмеді.

Телепортация үшін кванттық түйісу құбылысы қолданылады. Бұл екі элементар бөлшектің шығу тегі бір және өзара тәуелді күйде болғанда - басқаша айтқанда, олардың арасында түсініксіз байланыс бар. Осының арқасында шиеленіскен бөлшектер тіпті бір-бірінен үлкен қашықтықта бола отырып, бір-бірімен «байланысуға» қабілетті. Ал бір бөлшектің күйін білген соң, басқасының күйін абсолютті сенімділікпен болжай аласыз.

Сізде әрқашан жетіге жететін екі сүйек бар деп елестетіп көріңіз. Сіз оларды стақанға сілкіп, бір сүйекті артыңызға, екіншісін алдыңызға лақтырып, оны алақаныңызбен жауып тастадыңыз. Қолыңызды көтере отырып, сіз, айталық, алтылық лақтырғаныңызды көрдіңіз, енді сіз артыңыздағы екінші сүйектің біреуі жоғары түсіп кеткенін сенімді түрде айта аласыз. Өйткені, екі санның қосындысы жетіге тең болуы керек.

Керемет естіледі, солай ма? Біз үйренген сүйектермен мұндай сан жұмыс істемейді, бірақ шиеленіскен бөлшектер дәл осылай әрекет етеді - бұл құбылыстың табиғаты да түсіндіруге қарсы болса да, осылай ғана.

«Бұл кванттық механиканың ең керемет құбылысы, тіпті түсіну мүмкін емес», - дейді MIT профессоры Уолтер Левин, әлемдегі ең құрметті физиктердің бірі. белбеу! «

Дегенмен, бұл бұл жұмбақ құбылысты іс жүзінде пайдалану мүмкін емес дегенді білдірмейді - бұл формулалармен де, тәжірибелермен де бірнеше рет расталады.

Практикалық телепортация

Телепортация бойынша практикалық эксперименттер 10 жылдай бұрын Канар аралдарында австриялық физик, Вена университетінің профессоры Антон Зейлингердің жетекшілігімен басталды.

Пальма аралындағы зертханада ғалымдар шатастырылған фотондарды (А және В) жасайды, содан кейін олардың біреуі лазер сәулесінің көмегімен көршілес Тенерифе аралында, 144 км қашықтықта орналасқан басқа зертханаға жіберіледі. Оның үстіне екі бөлшек те суперпозиция күйінде – яғни біз әлі «мысықтың қорабын ашқан жоқпыз».

Содан кейін үшінші фотон (С) корпусқа қосылады - телепортация қажет - және олар оны шиеленіскен бөлшектердің бірімен әрекеттесуге мәжбүр етеді. Содан кейін физиктер бұл өзара әрекеттесу параметрлерін өлшейді (A + C) және алынған мәнді екінші шатасқан фотон (В) орналасқан Тенерифедегі зертханаға береді.

А және В арасындағы түсініксіз байланыс В-ны С (A + C-B) бөлшектің дәл көшірмесіне айналдыруға мүмкіндік береді - ол мұхитты кесіп өтпестен бір аралдан екіншісіне лезде көшіп кеткендей. Яғни, ол телепортация жасады.

«Біз түпнұсқада бар ақпаратты шығарып аламыз және басқа жерде жаңа түпнұсқа жасаймыз», - деп түсіндіреді Зейлингер мыңдаған және мыңдаған қарапайым бөлшектерді осылайша телепортациялаған.

Бұл болашақта ғалымдар кез келген объектілерді, тіпті адамдарды осылайша телепортациялай алады дегенді білдіре ме, өйткені біз де осындай бөлшектерден құраламыз?

Теориялық тұрғыдан бұл өте мүмкін. Сізге жай ғана шатастырылған жұптардың жеткілікті санын жасап, оларды әртүрлі жерлерге апару керек, оларды «телепортация кабиналарына» орналастыру керек - айталық, Лондон мен Мәскеуде. Сіз сканер сияқты жұмыс істейтін үшінші кабинаға кіресіз: компьютер сіздің бөлшектеріңіздің кванттық күйін талдайды, оларды шиеленіскен бөлшектермен салыстырады және бұл ақпаратты басқа қалаға жібереді. Және бұл жерде қарама-қарсы процесс жүреді - және сіздің дәл көшірмеңіз шатастырылған бөлшектерден қайта жасалады.

«Негізгі мәселелер шешілді»

Іс жүзінде бәрі біршама күрделірек. Біздің денемізде шамамен 7 октиллион атом бар (жетіден кейін 27 нөл бар, яғни жеті миллиард миллиард миллиард) - бұл Әлемнің бақыланатын бөлігіндегі жұлдыздардан көп.

Ақыр соңында, әрбір жеке бөлшекті ғана емес, сонымен қатар олардың арасындағы барлық байланыстарды талдау және сипаттау қажет - ақыр соңында, олар жаңа жерде идеалды түрде дұрыс ретпен жиналуы керек.

Мұндай көлемдегі ақпаратты жинау және беру іс жүзінде мүмкін емес - кем дегенде, технологияның қазіргі даму деңгейінде. Мұндай көлемдегі деректерді өңдеуге қабілетті компьютерлер қашан пайда болатыны белгісіз. Енді, қалай болғанда да, телепортативті бөлшектердің санын емес, зертханалар арасындағы қашықтықты арттыру жұмыстары жүргізілуде.

Сондықтан көптеген ғалымдар адамның телепортация туралы арманын орындау қиын деп санайды. Мысалы, Нью-Йорк қалалық колледжінің профессоры және белгілі ғылымды танымал етуші Мичио Каку телепортацияның 21-ші ғасырдың аяғында, тіпті 50 жылдан кейін де шындыққа айналатынына сенімді. Нақты күндерді атамай-ақ, кейбір басқа сарапшылар онымен келіседі.

"Бұл технологияны жетілдіру, сапаны жақсарту мәселесі. Бірақ мен іргелі мәселелер шешілді деп айтар едім - әрі жетілдіруге шек жоқ", - дейді Копенгаген университетінің Нильс Бор институтының профессоры Евгений Ползик.

Дегенмен, жолда көптеген басқа сұрақтар туындайды. Мысалы, мұндай телепортация нәтижесінде алынған «менің көшірмесім» нағыз мен бола ма? Ол да солай ойлай ма, есте қалар ма? Өйткені, бұрын айтылғандай, жіберілген заттың түпнұсқасы кванттық талдау нәтижесінде жойылады.

2004 жылдан 2016 жылға дейін MIT теориялық физика орталығын басқарған және қазір Google-да жұмыс істейтін Эдвард Фархи: «Кванттық телепортация үшін телепортативті нысанның жойылуы өте қажет және сөзсіз», - дейді. нейтрондар, протондар және электрондар шоғырына айналады.

Екінші жағынан, таза материалистік тұрғыдан алғанда, біз жасалған бөлшектермен емес, олардың күйімен анықталады - және бұл ақпарат, ғалымдардың айтуынша, өте дәл беріледі.

Мен солай екеніне сенгім келеді. Адамзаттың телепортация туралы арманы атақты қорқынышты фильмде шындыққа айналмайды, онда басты кейіпкер өзінің телепортация кабинасына шыбынның абайсызда қалай ұшып кеткенін байқамай қалды …