Teleportasi, atau kemampuan untuk memindahkan orang dan objek secara langsung dari satu tempat ke tempat lain, dapat dengan mudah mengubah arah perkembangan peradaban dan seluruh dunia secara umum. Sebagai contoh, teleportasi akan mengubah prinsip peperangan, menjadikan semua alat pengangkutan tidak perlu, dan bahagian terbaik: percutian tidak lagi menjadi masalah. Siapa yang tidak mahu mempunyai teleport peribadi mereka sendiri di rumah?
Mungkin, atas sebab inilah kemampuan ini adalah yang paling diingini di kalangan manusia. Sudah tentu, lambat laun akan menjadi fizik yang harus mewujudkan impian ini. Baiklah, mari kita lihat apa yang sudah dimiliki manusia pada zaman kita?
Saya ingin memulakan dengan petikan dari saintis terkenal:
Sungguh indah kita menghadapi paradoks. Sekarang kita boleh berharap untuk terus maju.
Niels Bohr
Teleportasi menurut Newton
Dalam kerangka teori Newton, teleportasi adalah mustahil. Undang-undang Newton didasarkan pada gagasan bahawa materi terdiri dari bola biliar keras kecil. Objek tidak bergerak melainkan ditolak; objek tidak hilang atau muncul semula di tempat lain. Tetapi dalam teori kuantum, zarah mampu melakukan muslihat seperti itu.
Mekanik Newtonian bertahan selama 250 tahun dan digulingkan pada tahun 1925 ketika Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger dan rakan-rakan mereka mengembangkan teori kuantum. Secara amnya, jika teleportasi akan dapat dilaksanakan, ini akan berkat teori Quantum. Oleh itu, mari kita perhatikan dengan lebih terperinci.
Video promosi:
Teori kuantum
Salah satu persamaan yang paling penting dalam teleportasi adalah persamaan gelombang Schrödinger (lihat foto). Mungkin ada tempat untuk membincangkan bagaimana ia muncul. Erwin pernah memberi ceramah mengenai fenomena menarik di mana dikatakan bahawa elektron berperilaku sama seperti gelombang. Peter Debye, salah satu rakan fizik yang hadir di dewan, mengajukan soalan: "Sekiranya elektron dapat digambarkan sebagai gelombang, lalu bagaimana persamaan gelombangnya?"
Pada masa itu, terima kasih kepada Newton, semua orang sudah tahu kalkulus pembezaan, ahli fizik menggambarkan gelombang dalam bahasa pembezaan. persamaan. Oleh itu, Schrödinger menganggap soalan ini sebagai cabaran dan memutuskan untuk mengembangkan persamaan yang serupa untuk elektron. Dan dia melakukannya, kerana Maxwell pernah memperoleh persamaannya untuk medan Faraday, Schrödinger memperoleh persamaan untuk gelombang de Broglie (gelombang elektron yang disebut).
Sedikit penyimpangan dari topik: Sejarawan sains telah menghabiskan banyak usaha untuk mencari tahu di mana Schrödinger berada dan apa yang dia lakukan ketika dia mengetahui persamaannya yang terkenal. Ternyata dia adalah penyokong cinta bebas dan sering bercuti dengan perempuan simpanannya. Dia bahkan menyimpan buku harian terperinci, di mana dia memasukkan semua perempuan simpanannya dan menandakan setiap pertemuan dengan kod yang rumit. Dipercayai bahawa pada hujung minggu ketika persamaan itu ditemui, Schrödinger menghabiskan waktu di Pegunungan Alpen, di Villa Herwig, bersama salah seorang teman wanitanya. Oleh itu wanita kadang-kadang dapat membantu merangsang aktiviti mental;)
Tetapi ia tidak semudah itu. Sekiranya elektron digambarkan sebagai gelombang, maka apa yang bergetar di dalamnya? Jawapannya pada masa ini dipercayai sebagai tesis Max Born berikut: Gelombang ini tidak lebih dari gelombang kebarangkalian. Artinya, elektron adalah zarah, tetapi kebarangkalian mengesan zarah ini ditentukan oleh gelombang de Broglie. Ternyata secara tiba-tiba di pusat fizik - sains yang digunakan untuk memberi kita ramalan yang tepat dan lintasan terperinci mengenai sebarang objek, dari planet dan komet hingga bola meriam - ada konsep peluang dan kebarangkalian! Oleh itu, prinsip ketidakpastian Heisenberg muncul: mustahil untuk mengetahui kelajuan yang tepat, kedudukan elektron yang tepat dan tenaganya pada masa yang sama. Pada tahap kuantum, elektron dapat melakukan perkara yang tidak dapat dibayangkan sepenuhnya: hilang, kemudian muncul semula, berada di dua tempat pada masa yang sama. Nah, sekarang mari kita beralih terus ke teleportasi.
Teori teleportasi dan kuantum
Ketika orang ditanya: "Bagaimana anda membayangkan proses teleportasi?", Sebilangan besar mengatakan bahawa mereka harus masuk ke dalam kabin khas, mirip dengan lif, yang akan membawa mereka ke tempat lain. Tetapi ada yang membayangkannya secara berbeza: mereka mengumpulkan maklumat dari kita mengenai kedudukan atom, elektron, dll. di dalam badan kita, semua maklumat ini dipindahkan ke tempat lain, di mana, dengan menggunakan maklumat ini, mereka mengumpulkan anda lagi, tetapi di tempat yang berbeza. Pilihan ini mungkin mustahil kerana prinsip ketidakpastian Heisenberg: kita tidak akan dapat mengetahui lokasi tepat elektron dalam atom. Walau bagaimanapun, prinsip ini dapat diatasi kerana sifat dua elektron yang menarik: jika dua elektron pada mulanya bergetar secara serentak (keadaan ini disebut koheren), maka mereka dapat mengekalkan penyegerakan gelombang walaupun pada jarak yang sangat jauh antara satu sama lain. Walaupun elektron ini berada dalam jarak beberapa tahun cahaya. Sekiranya sesuatu berlaku pada elektron pertama, maka maklumat mengenai ini akan segera dihantar ke elektron lain. Fenomena ini disebut keterikatan kuantum. Dengan memanfaatkan fenomena ini, ahli fizik sejak beberapa tahun kebelakangan ini dapat meneleportasi seluruh atom cesium, dan tidak lama lagi mereka dapat melakukan teleport molekul DNA dan virus. By the way, adalah mungkin untuk membuktikan kemungkinan asas teleportasi secara matematik pada tahun 1993. saintis dari IBM di bawah pimpinan Charles Bennett. Jadi mereka bukan sahaja tahu bagaimana membuat pemproses, jika seseorang tidak tahu:)Dengan memanfaatkan fenomena ini, ahli fizik sejak beberapa tahun kebelakangan ini dapat meneleportasi seluruh atom cesium, dan tidak lama lagi mereka dapat melakukan teleport molekul DNA dan virus. By the way, adalah mungkin untuk membuktikan kemungkinan asas teleportasi secara matematik pada tahun 1993. saintis dari IBM di bawah pimpinan Charles Bennett. Jadi mereka bukan sahaja tahu bagaimana membuat pemproses, jika seseorang tidak tahu:)Dengan memanfaatkan fenomena ini, ahli fizik sejak beberapa tahun kebelakangan ini dapat meneleportasi seluruh atom cesium, dan tidak lama lagi mereka dapat melakukan teleport molekul DNA dan virus. By the way, adalah mungkin untuk membuktikan kemungkinan asas teleportasi secara matematik pada tahun 1993. saintis dari IBM di bawah pimpinan Charles Bennett. Jadi mereka bukan sahaja tahu bagaimana membuat pemproses, jika seseorang tidak tahu:)
Pada tahun 2004, ahli fizik di University of Vienna dapat melakukan teleport zarah cahaya pada jarak 600m di bawah Sungai Danube melalui kabel gentian optik, sehingga menetapkan catatan jarak baru. Pada tahun 2006, objek makroskopik digunakan untuk pertama kalinya dalam eksperimen tersebut. Ahli fizik dari Institut Niels Bohr dan Institut Max Planck berjaya merangkul seberkas cahaya dan gas yang terdiri daripada atom cesium. Banyak trilion atom mengambil bahagian dalam acara ini!
Malangnya, menggunakan kaedah ini untuk teleport objek padat dan agak besar sangat menyusahkan, jadi teleportasi tanpa keterlibatan cenderung berkembang lebih cepat. Mari kita analisis di bawah.
Teleportasi tanpa keterlibatan
Penyelidikan di kawasan ini dengan cepat mendapat momentum. Pada tahun 2007, penemuan penting dibuat. Ahli fizik telah mencadangkan kaedah teleportasi yang tidak memerlukan keterlibatan. Lagipun, ini adalah elemen teleportasi kuantum yang paling kompleks, dan jika anda tidak menggunakannya, anda akan dapat mengelakkan banyak masalah yang berkaitan. Oleh itu, inilah inti kaedah ini: Para saintis mengambil sebilangan atom rubidium, menerjemahkan semua maklumatnya ke dalam seberkas cahaya, menghantar sinar itu ke kabel gentian optik, dan kemudian mencipta sinar atom yang asli di tempat lain. Bertanggungjawab untuk kajian ini, Dr. Aston Bradley, memanggil teknik ini sebagai teleportasi klasik.
Tetapi mengapa kaedah ini boleh dilakukan? Ini mungkin disebabkan oleh keadaan jirim "Bose-Einstein condensate", atau KBE yang baru ditemui (Dalam gambar di sebelah kiri, ia tidak terikat dalam perangkap elipsoid). Ia adalah salah satu bahan paling sejuk di seluruh alam semesta. Secara semula jadi, suhu terendah dapat dijumpai di ruang angkasa: 3 Kelvin, iaitu tiga darjah di atas sifar mutlak. Ini disebabkan oleh sisa panas Big Bang, yang masih memenuhi alam semesta. Tetapi CBE wujud dari sepersejuta hingga seperseratus darjah di atas sifar mutlak. Suhu ini hanya boleh didapati di makmal.
Apabila bahan disejukkan ke keadaan CBE, semua atom jatuh ke tahap tenaga terendah dan mula bergetar secara serentak (menjadi koheren). Fungsi gelombang semua atom ini bertindih, jadi dari satu segi, CBE menyerupai "superatom" raksasa. Keberadaan bahan ini diramalkan oleh Einstein dan Schatiendranath Bose pada tahun 1925, tetapi kondensat ini hanya ditemui pada tahun 1995 di makmal Institut Teknologi Massachusetts dan University of Colorado.
Jadi, sekarang mari kita fikirkan prinsip teleportasi dengan penyertaan KBE. Pertama, bahan supercold dikumpulkan dari atom rubidium di negara CBE. Kemudian atom rubidium biasa dihantar ke BEC ini, elektronnya juga mulai jatuh ke tahap tenaga terendah, sambil memancarkan kuanta cahaya, yang seterusnya dihantar melalui kabel serat optik. Lebih-lebih lagi, rasuk ini mengandungi semua maklumat yang diperlukan untuk menerangkan pancaran jirim awal. Setelah melalui kabel, pancaran cahaya memasuki BEC lain, yang mengubahnya menjadi aliran jirim awal.
Para saintis menganggap kaedah ini sangat menjanjikan, tetapi ada masalah sendiri. Contohnya, CBE sangat sukar diperoleh walaupun di makmal.
Pengeluaran
Dengan semua yang telah dicapai sejauh ini, dapatkah kita mengatakan kapan kita sendiri akan menerima kemampuan luar biasa ini? Pada tahun-tahun mendatang, ahli fizik berharap dapat teleport molekul kompleks. Selepas itu, mungkin memerlukan beberapa dekad untuk mengembangkan cara untuk meneleport DNA, atau mungkin sejenis virus. Walau bagaimanapun, cabaran teknikal yang perlu diatasi dalam menuju pencapaian seperti itu sangat mengagumkan. Kemungkinan banyak abad akan berlalu sebelum kita dapat meneleport objek biasa, jika mungkin.
Bahan yang digunakan: Michio Kaku "Fizik yang Tidak Mungkin"
