Вторник, 27 сентября, 2022

Система простая: нажал на кнопку — и дома

Время на чтение 5 мин.

Как часто, стоя в пробке, вы думали, что было бы здорово не дышать сейчас выхлопными газами, а нажать на кнопочку — и дома? Или, собираясь в отпуск, проклинали дорогу в аэропорт, ожидание в аэропорту, перелет длиной в несколько часов под детский плач и еще одну дорогу, только теперь из аэропорта? Тут бы тоже очень пригодилась волшебная кнопочка, позволяющая телепортироваться из одного места в другое. Но как ее сконструировать?

Что значит «телепортироваться»?

Чем же телепортация отличается от перемещения в пространстве? Научное определение говорит, что телепортация — это такое изменение координат объект в пространстве (проще говоря, перемещение), которое не может быть математически описано непрерывной функцией времени. Иными словами, объект попадает из точки А в точку Б мгновенно. В фильме «Кин-дза-дза» у пришельца, который забросил главных героев на планету Плюк, имелась машинка перемещения. Достаточно было нажать на кнопку — и можно было мгновенно попасть в любую точку Вселенной. В идеале, именно так и должна работать телепортация.

И, что удивительно, работает. Но для того, чтобы перейти к описанию технологию, нужно, как всегда, немного продраться сквозь дебри квантовой физики.

Пятое состояние

В 1924 году профессор университет в Дакке, специализировавшийся на математической физике, Шатьендранат Бозе́ отправил письмо самому Альберту Эйнштейну. В письме индийский ученый описывал квантовую статистику фотонов (то есть исследовал, какой диапазон значений может принимать энергия этих частиц). Эйнштейн так впечатлился этой работой, что перевел ее с английского на немецкий, после чего она была опубликована в Zeitschrift für Physik. Основываясь на работе Бозе, Эйнштейн расширил ее выводы на системы атомов и предсказал существование такого состояния вещества, которое позже назвали конденсатом Бозе — Эйнштейна.

Если группу фотонов, или других бозонов (группа элементарных частиц с целым спином), или целых атомов, или даже молекул охладить до очень низкой температуры (реально очень низкой, всего несколько нанокельвинов), то все атомы перейдут в самое низкое квантовое состояние (это и называют «конденсацией»). При этом они начинают вести себя как бы как один большой атом. Таким образом, в состоянии конденсата Бозе — Эйнштейна макрообъекты ведут себя как объекты микромира, демонстрируя квантовые свойства.

Хотя существование этого агрегатного состояния было теоретически предсказано в 1925 году, экспериментально получить его удалось только в 1995 году. До сих пор неясно, может ли существовать конденсат Бозе — Эйнштейна в естественных условиях. Самая низкая температура во Вселенной, температура реликтового излучения, составляет три кельвина. А это намного, намного больше, чем необходимая для получения конденсата.

Физики Эрик Корнелл и Карл Вимен из Национального института стандартов и технологий США смогли охладить две тысячи атомов рубидия до температуры 20 нанокельвинов. И эти атомы стали вести себя как одна большая элементарная частица, то есть продемонстрировали свойства конденсата Бозе — Эйнштейна. Спустя четыре месяца Вольфганг Кеттерле получил такой же результат из атомов натрия. С тех пор из чего только ни получали конденсат Бозе — Эйнштейна — и из отдельных изотопов, и из фотонов, и даже провели подобный опыт на МКС. В 2021 году ученые из Чикагского университета смогли создать молекулярный конденсат.

Путешествие по волнам

Когда какой-то ничего не подозревающий атом встречается с конденсатом Бозе — Эйнштейна, он присоединяется к нему, переходя в самое низкое квантовое состояние. Этот переход сопровождается выделением «лишней» энергии в виде фотонов. Так произойдет с любым объектом, который значительно меньше по массе, чем конденсат Бозе — Эйнштейна.

Эта энергия содержит всю необходимую нам информацию о том объекте, который ее излучил. Собственно, в этом и состоит идея телепортации с использованием конденсата Бозе — Эйнштейна. Завариваем (вернее, замораживаем) достаточное количество конденсата, кидаем в него телепортируемый объект. Ловим излучение атомов и передаем ее на расстояние любым доступным способом, например по оптоволокну или с помощью радиопередатчика. В приемники завариваем еще конденсата, который по массе меньше, чем наш объект. Облучаем его переданным светом, и атомы из конденсата, получив энергию, возвращаются в исходное квантовое состояние, формируя телепортированный объект. Вуаля, мы переместились со скоростью света.

Эту схему предложила группа физиков под руководством доктора Эштона Брэдли из австралийского Университета Квинсленда.

Поднимайте нас, мистер Скотт! Или уже не нас?

Разумеется, технология телепортация макрообъектов не будет реализована в ближайшие десятилетия (или даже столетия). В первую очередь это связано со сложностью получения и удержания конденсата Бозе — Эйнштейна. Хотя в 2018 году группа физиков под руководством Игоря Ткачева предположила, что могут существовать объекты размером со звезду, в которых бозоны, взаимодействуя посредством гравитации, могут формировать конденсат. Но это гипотеза.

Даже если ученым в какой-то момент удастся подойти к телепортации человека, непременно возникнет вопрос: а будет ли то, что получится на выходе, тем же человеком? Да, мы полностью передадим информацию об атомах и соберем из них точную копию. Но что делать с психикой? Будет ли это та же личность, а не лишенный какого-либо сознания дубль, как в «Понедельнике начинается в субботу»?

Разумеется, это вопрос философский, а не физический. Но ответ на него нужно будет найти.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь

Enter Captcha Here : *

Reload Image