Teleportering eller evnen til øjeblikkeligt at flytte mennesker og genstande fra et sted til et andet kan let ændre udviklingsretningen for civilisationen og hele verden generelt. F.eks. Ville teleportering en gang for alle ændre krigføringsprincipperne, gøre alle transportmidler unødvendige og det bedste: ferier ville ikke længere være et problem. Hvem vil ikke have deres egen personlige teleport derhjemme?
Det er sandsynligvis af denne grund, at denne evne er den mest ønskelige blandt menneskeheden. Før eller senere er det naturligvis fysik, der bliver nødt til at gøre denne drøm til virkelighed. Lad os se, hvad menneskeheden allerede har i vores tid?
Jeg vil gerne starte med et citat fra en berømt videnskabsmand:
Det er vidunderligt, at vi står over for et paradoks. Nu kan vi håbe på at komme videre.
Niels Bohr
Teleportering ifølge Newton
Inden for rammerne af Newtons teori er teleportering simpelthen umulig. Newtons love er baseret på ideen om, at sagen består af små hårde billardkugler. Objekter bevæger sig ikke, medmindre de skubbes; genstande forsvinder eller vises ikke andetsteds. Men i kvanteteori er partikler i stand til bare at udføre sådanne tricks.
Newtonsk mekanik varede 250 år og blev styrtet i 1925, da Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger og deres kolleger udviklede kvanteteori. Generelt vil teleportering nogensinde blive realiseret, takket være Quantum-teorien. Lad os derfor se nærmere på det.
Salgsfremmende video:
Kvanteteori
En af de vigtigste ligninger i teleportering er Schrödinger-bølgeforligningen (se foto). Der er måske et sted at tale om, hvordan det så ud. Erwin holdt en gang et foredrag om et interessant fænomen, hvor det blev sagt, at elektroner opfører sig på samme måde som bølger. Peter Debye, en af fysikerkollegerne i rummet, stillede spørgsmålet: "Hvis et elektron kan beskrives som en bølge, hvordan ser dens bølgeforligning ud?"
På det tidspunkt, takket være Newton, kendte alle allerede differentieringsberegning, fysikere beskrev en hvilken som helst bølge på differentielt sprog. ligninger. Derfor tog Schrödinger dette spørgsmål som en udfordring og besluttede at udvikle en lignende ligning for elektronen. Og han gjorde det, da Maxwell engang afledte sine ligninger for Faraday-felterne, Schrödinger afledte ligningen for de Broglie-bølgen (den såkaldte elektronbølge).
En lille afvigelse fra emnet: Videnskabshistorikere har brugt en masse indsats på at finde ud af, hvor Schrödinger var, og hvad han gjorde, da han opdagede sin berømte ligning. Det viste sig, at han var tilhænger af fri kærlighed og ofte rejste på ferie med sine elskerinner. Han førte endda en detaljeret dagbog, hvor han gik ind i alle sine elskerinner og markerede hvert møde med en kompleks kode. Det menes, at weekenden, hvor ligningen blev opdaget, tilbragte Schrödinger i Alperne i Villa Herwig med en af hans kærester. Så kvinder kan undertiden hjælpe med at stimulere mental aktivitet;)
Men det er ikke så enkelt. Hvis elektronet beskrives som en bølge, hvad vibrerer der i det? Svaret antages i øjeblikket at være følgende Max Born-tese: Disse bølger er intet andet end bølger af sandsynlighed. Det vil sige, et elektron er en partikel, men sandsynligheden for at detektere denne partikel er indstillet af de Broglie-bølgen. Det viser sig, at pludselig i selve fysikens centrum - en videnskab, der plejede at give os nøjagtige forudsigelser og detaljerede bane af ethvert objekt fra planeter og kometer til kanonkugler - var begreberne chance og sandsynlighed! Derfor optrådte Heisenberg-usikkerhedsprincippet: det er umuligt at vide den nøjagtige hastighed, den nøjagtige placering af elektronet og dens energi på det samme øjeblik. På kvantniveau kan elektroner gøre helt ufattelige ting: forsvinde, vises derefter igen, være på to steder på samme tid. Nå, lad os nu gå direkte til teleportering.
Teleportering og kvante teori
Når folk bliver spurgt: "Hvordan kan du forestille dig processen med teleportering?", Siger de fleste, at de er nødt til at komme ind i en speciel kabine, der ligner en elevator, der fører dem til et andet sted. Men nogle forestiller sig det anderledes: de indsamler information fra os om atomer, elektroner osv. i vores krop overføres alle disse oplysninger til et andet sted, hvor de ved hjælp af disse oplysninger indsamler dig igen, men på et andet sted. Denne mulighed er måske umulig på grund af Heisenberg-usikkerhedsprincippet: vi vil ikke være i stand til at finde ud af den nøjagtige placering af elektroner i et atom. Imidlertid kan dette princip overvindes på grund af en interessant egenskab ved to elektroner: hvis to elektroner oprindeligt vibrerer sammen (denne tilstand kaldes kohærent), er de i stand til at opretholde bølgesynkronisering selv i stor afstand fra hinanden. Selv hvis disse elektroner er lysår væk. Hvis der sker noget med den første elektron, overføres informationen om dette straks til den anden elektron. Dette fænomen kaldes kvanteforvikling. Udnyttelse af dette fænomen har fysikere gennem de seneste år været i stand til at teleportere hele atomer af cæsium, og snart kan de muligvis teleportere DNA-molekyler og vira. For øvrig var det muligt at bevise den grundlæggende mulighed for teleportering matematisk i 1993. forskere fra IBM under ledelse af Charles Bennett. Så de ved ikke kun, hvordan man laver processorer, hvis nogen ikke vidste:)Udnyttelse af dette fænomen har fysikere gennem de seneste år været i stand til at teleportere hele atomer af cæsium, og snart kan de muligvis teleportere DNA-molekyler og vira. For øvrig var det muligt at bevise den grundlæggende mulighed for teleportering matematisk i 1993. forskere fra IBM under ledelse af Charles Bennett. Så de ved ikke kun, hvordan man laver processorer, hvis nogen ikke vidste:)Udnyttelse af dette fænomen har fysikere gennem de seneste år været i stand til at teleportere hele atomer af cæsium, og snart kan de muligvis teleportere DNA-molekyler og vira. For øvrig var det muligt at bevise den grundlæggende mulighed for teleportering matematisk i 1993. forskere fra IBM under ledelse af Charles Bennett. Så de ved ikke kun, hvordan man laver processorer, hvis nogen ikke vidste:)
I 2004 kunne fysikere ved universitetet i Wien teleportere lette partikler i en afstand af 600 m under Donau-floden via fiberoptisk kabel og således sætte en ny afstandsrekord. I 2006 blev et makroskopisk objekt brugt for første gang i sådanne eksperimenter. Fysikere fra Niels Bohr Institute og Max Planck Institute lykkedes at sammenfiltrere en lysstråle og en gas, der var sammensat af cæsiumatomer. Mange billioner atomer deltog i denne begivenhed!
Desværre er det meget vanskeligt at bruge denne metode til at teleportere faste og relativt store genstande, så teleportering uden sammenfiltring vil sandsynligvis udvikle sig hurtigere. Lad os analysere det nedenfor.
Teleportation uden sammenfiltring
Forskning på dette område vinder hurtigt fart. I 2007 blev der fundet en vigtig opdagelse. Fysikere har foreslået en metode til teleportering, der ikke kræver sammenfiltring. Når alt kommer til alt er dette det mest komplekse element i kvanteteleportering, og hvis du formår ikke at bruge det, vil du være i stand til at undgå mange relaterede problemer. Så her er kernen i denne metode: Videnskabsfolk tager en stråle af rubidiumatomer, oversætter al dens oplysninger til en lysstråle, sender denne stråle ned af et fiberoptisk kabel og gendanner derefter den originale atomsstråle et andet sted. Ansvarlig for denne undersøgelse, Dr. Aston Bradley, kaldte denne metode klassisk teleportation.
Men hvorfor er denne metode mulig? Det er muligt på grund af den nyligt opdagede stoftilstand "Bose-Einstein kondensat" eller KBE (på billedet til venstre er det løsrevet i en ellipsoid fælde). Det er et af de koldeste stoffer i hele universet. I naturen kan den laveste temperatur findes i rummet: 3 Kelvin, dvs. tre grader over absolut nul. Dette skyldes den resterende varme fra Big Bang, der stadig fylder universet. Men CBE findes fra en million til en milliarddel af en grad over absolut nul. Denne temperatur kan kun opnås på et laboratorium.
Når stoffet afkøles til CBE-tilstand, falder alle atomer til det laveste energiniveau og begynder at vibrere unisont (bliver sammenhængende). Bølgefunktionerne i alle disse atomer overlapper hinanden, så på en vis måde ligner CBE et kæmpe "superatom". Forekomsten af dette stof blev forudsagt af Einstein og Schatiendranath Bose i 1925, men dette kondensat blev kun opdaget i 1995 i laboratorierne ved Massachusetts Institute of Technology og University of Colorado.
Så lad os nu overveje selve princippet om teleportering med deltagelse af KBE. Først opsamles et superkoldt stof fra rubidiumatomer i CBE-tilstand. Derefter sendes almindelige rubidiumatomer til denne BEC, hvor elektronerne også begynder at falde til det laveste energiniveau, mens de udsender lyskvanta, som igen transmitteres gennem fiberoptikledningen. Desuden indeholder denne stråle alle de nødvendige oplysninger til at beskrive den indledende stofstråle. Efter at have passeret gennem kablet, kommer lysstrålen ind i en anden BEC, der gør det til den indledende strøm af stof.
Forskere finder denne metode yderst lovende, men der er egne problemer. F.eks. Er CBE meget vanskeligt at få til, selv på et laboratorium.
Produktion
Kan vi med alt hvad der er opnået indtil videre sige, hvornår vi selv modtager denne fantastiske evne? I de kommende år håber fysikere at teleportere komplekse molekyler. Derefter vil det sandsynligvis tage flere årtier at udvikle en måde at teleportere DNA, eller måske en slags virus. De tekniske udfordringer, der skal overvindes på vej til en sådan præstation, er imidlertid fantastiske. Det er sandsynligt, at mange århundreder vil gå, før vi kan teleportere almindelige objekter, hvis det overhovedet er muligt.
Brugt materiale: Michio Kaku "Physics of the Impossible"