что такое телепортация человека
Физика невозможного: Телепортация
Прекрасно, что мы встретились с парадоксом. Теперь можно надеяться на продвижение вперёд. © Нильс Бор
Телепортация по Ньютону
В рамках теории Ньютона телепортация просто невозможна. Законы Ньютона базируются на представлении о том, что вещество состоит из крошечных твердых бильярдных шариков. Объекты не приходят в движение, если их не толкнуть; объекты не исчезают и не появляются заново в другом месте. Но в квантовой теории частицы способны проделывать именно такие фокусы.
Ньютоновская механика продержалась у власти 250 лет и была свергнута в 1925г., когда Вернер Гейзенберг, Эрвин Шрёдингер и их коллеги разработали квантовую теорию. В общем, если и телепортация когда-нибудь и будет реализована, то благодаря Квантовой теории. Поэтому давайте рассмотрим её поподробнее.
Квантовая теория
Небольшое отклонение от темы: историки науки потратили немало усилий, пытаясь выяснить где был и чем занимался Шрёдингер, когда открыл своё знаменитое уравнение. Оказалось, что он был сторонником свободной любви и ездил на отдых часто со своими любовницами. Он даже вел подробный дневник, в который заносил всех своих любовниц и сложным шифром обозначал каждую встречу. Считается, что те выходные, когда было открыто уравнение, Шрёдингер провёл в Альпах, на вилле «Хервиг», с одной из своих подружек. Так что женщины иногда могут способствовать стимуляции умственной деятельности 😉
Но не всё так просто. Если электрон описывается, как волна, то что же в нём колеблется? Ответом в настоящее время считается следующий тезис Макса Борна: эти волны представляют собой не что иное, как волны вероятности. То-есть электрон — это частица, но вероятность обнаружить эту частицу задаётся волной де Бройля. Получается, что внезапно в самом центре физики — науки, которая прежде давала нам точные предсказания и подробные траектории любых объектов, начиная с планет и комет и заканчивая пушечными ядрами, — оказались понятия шанса и вероятности! Отсюда появился принцип неопределённости Гейзенберга: невозможно знать точную скорость, точное положение электрона и его энергию в один и тот же момент. На квантовом уровне электроны могут делать совершенно невообразимые вещи: исчезать, потом снова появляться, быть в двух местах одновременно. Ну а теперь перейдём непосредственно к телепортации.
Телепортация и квантовая теория
Когда у людей спрашивают: «Как Вы представляете себе процесс телепортации?», большинство говорят, что они должны сесть в какую-нибудь специальную кабину, похожую на лифт, которая унесёт их в другое место. Но некоторые представляют себе это иначе: с нас собирают информацию о положении атомов, электронов и т.п. в нашем теле, всю эту информацию передают в другое место, где, воспользовавшись этой информацией, вас собирают заново, но уже в другом месте. Этот вариант пожалуй невозможен из-за принципа неопределённости Гейзенберга: мы не сможем узнать точное расположение электронов в атоме. Однако этот принцип можно преодолеть благодаря интересному свойству двух электронов: если два электрона первоначально колеблются в унисон(такое состояние называют когерентным), то они способны сохранить волновую синхронизацию даже на большом расстоянии друг от друга. Даже если эти электроны будут находится на расстоянии световых лет. Если с первым электроном что-то произойдёт, то информация об этом будет немедленно передана другому электрону. Это явление называется квантовой запутанностью. Пользуясь этим явлением физики за прошедшие годы смогли телепортировать целые атомы цезия, а скоро, возможно, смогут телепортировать молекулы ДНК и вирусы. Кстати, доказать принципиальную возможность телепортации математически удалось в 1993г. учёным из IBM под руководством Чарльза Беннетта. Так что они не только процессоры делать умеют, если кто не знал 🙂
В 2004 году физики Венского университета сумели телепортировать частицы света на расстояние 600м под рекой Дунай по оптоволоконному кабелю, установив таким образом новый рекорд расстояния. В 2006 году впервые в подобных экспериментах был задействован макроскопический объект. Физики из института Нильса Бора и института Макса Планка сумели запутать луч света и газ, состоящий из атомов цезия. В этом событии участвовали многие триллионы атомов!
К сожалению, использование подобного метода для телепортации твёрдых и относительно больших объектов ужасно неудобно, поэтому скорее всего быстрее разовьётся телепортация без запутывания. Разберём её ниже.
Телепортация без запутывания
Исследования в этой области стремительно набирают ход. В 2007 году было сделано важное открытие. Физики предложили метод телепортации, не требующий запутывания. Ведь это наиболее сложный элемент квантовой телепортации и если удастся его не использовать, то удастся избежать много сопутствующих проблем. Итак, вот в чём суть этого метода: учёные берут пучок атомов рубидия, переводят всю его информацию в луч света, посылают этот луч по оптоволоконному кабелю, а затем воссоздают первоначальный пучок атомов в другом месте. Ответственный за это исследование доктор Астон Брэдли назвал этот метод классической телепортацией.
Но из-за чего данный метод возможен? Он возможен из-за недавно открытого состояния вещества «конденсат Бозе-Эйнштейна», или КБЭ(На изображении слева он раскручен в эллипсоидной ловушке). Это одна из самых холодных субстанций во всей Вселенной. В природе самую низкую температуру можно обнаружить в космосе: 3 Кельвина, т.е. на три градуса выше абсолютного нуля. Это благодаря остаточной теплоте Большого взрыва, которая до сих пор заполняет Вселенную. Но КБЭ существует от одной миллионной до одной миллиардной градуса выше абсолютного нуля. Такую температуру можно получить только в лаборатории.
Когда вещество охлаждают до состояния КБЭ, все атомы сваливаются на самый низкий энергетический уровень и начинают вибрировать в унисон(становятся когерентными). Волновые функции всех этих атомов перекрываются, поэтому в каком-то смысле КБЭ напоминает гигантский «сверхатом». Существование этого вещества предсказали ещё Эйнштейн и Шатьендранат Бозе в 1925г., но этот конденсат был открыт только в 1995 в лабораториях Массачусетского технологического института и Университета Колорадо.
Итак, теперь рассмотрим сам принцип телепортации с участием КБЭ. Сначала набираются суперхолодная субстанция из атомов рубидия в состоянии КБЭ. Затем на это КБЭ направляются обычные атомы рубидия, электроны которых также начинают падать на самый низкий энергетический уровень, испуская при этом кванты света, которые в свою очередь передаются по оптоволоконному кабелю. Причём, этот луч содержит всю необходимую информацию для описания первоначального пучка вещества. Пройдя по кабелю, световой луч попадает в уже другой КБЭ, который превращает его в первоначальный поток вещества.
Учёные считают этот метод чрезвычайно многообещающим, но есть и свои проблемы. Например КБЭ очень сложно получить даже в лаборатории.
Вывод
Можем ли мы сказать с учетом всего уже достигнутого, когда мы сами получим эту удивительную способность? В ближайшие годы физики надеются телепортировать сложные молекулы. После этого несколько десятилетий наверняка уйдёт на разработку способа телепортации ДНК или, может быть, какого-нибудь вируса. Однако технические проблемы, которые необходимо будет преодолеть на пути к подобному достижению, поражают воображение. Скорее всего пройдёт немало столетий, прежде чем мы сможем телепортировать обычные предметы, если это вообще возможно.
Довольно много комментариев на эту тему Вы можете найти здесь.
P.S. Если Вы заметили какое-то наглое враньё в статье, то заранее прошу прощения, так как большинство идей, которые здесь описаны взяты из книжки. Поэтому спорить нужно не со мной, а с её автором. Благодарю.
Используемый материал: Митио Каку «Физика невозможного»
Вопрос. Ответьте, пожалуйста, на небольшой вопрос. Представьте, что у вас дома есть устройство, которое способно телепортировать вас в любое место нашей Галактики. Какие места Вы бы посетили в первую очередь? Я бы хотел побывать на планете «Марс» и в кабинете Сергея Брина: чайку бы с ним попить и по душам поговорить о дальнейшей судьбе человечества.
Как научиться телепортации человека
Многие люди хотят научиться телепортироваться как в фантастических фильмах. Перемещаться в мгновение ока из одной точки в другую. Звучит как что-то невероятное, но в истории бывали случаи телепортации.
Что такое телепортация простыми словами
На википедии или в энциклопедических словарях можно найти серьезное определение телепортации.
Телепортация – это гипотетическое изменение координат объекта (перемещение), при котором траектория объекта не может быть описана математически непрерывной функцией времени.
Но есть более понятное объяснение – это перемещение человека в пространстве, когда он может мгновенно переместиться из точки А в точку Б. При этом точки могут находиться не только в зоне видимости, но и на разных континентах.
Такое умение поможет сэкономить время и деньги во время путешествий. Так что было бы неплохо научиться этому.
Выдумка или реальность
В век цифровых технологий, когда научные открытия за 20-30 лет шагнули на невиданное расстояние, сложно отличить вымысел от правды. Особенно в таком неоднозначном вопросе.
Официально нет никаких разработок или вещественных доказательств, что телепортация возможна. Но если последние столетия это было чем-то полностью фантастическим и невозможным, то теперь дела обстоят иначе.
Говорят, что к 2080 году изобретут устройство для телепортации.
Документально подтвержденных перемещений еще не было. Может быть люди просто не хотят становиться подопытными крысами, поэтому скрывают свои умения.
Технологии телепортации
Уже существует несколько технологий, которые похожи на телепортацию – они перемещают неживые объекты в другое место. Есть только одна сложность – оригинал при этом уничтожается. Поэтому к людям этот метод не применим.
Но ученые находятся все ближе к разработке безопасных способов телепортироваться. По самым оптимистическим прогнозам получится создать телепорт уже в 2035 году.
Реальная телепортация в жизни
Помимо технологических устройств есть истории и обычных людей, которые способны перемещаться в пространстве без технологий. А силой мысли.
И это лишь малая часть историй, которые стали известны общественности. Намного больше телепортаций происходит вне общестенности. Или историям не верят.
Существует задокументированный эпизод телепортации человека.
Может быть это монтаж, а может быть человек телепортировался, чтобы спасти незнакомца от аварии.
Как научиться телепортации
Как видно из примеров выше, очень часто люди телепортируются непроизвольно. В стрессовой ситуации или просто чувствуют слабость, а в следующую секунду оказываются в другом месте.
Но можно попробовать развить в себе скрытые таланты. Ведь существует теория, что раньше все люди умели телепортироваться по своему желанию. Но со временем перестали пользоваться способностью, а навык дремлет внутри. И его можно пробудить в домашних условиях.
Тренируйтесь по 45 минут через день, чтобы не перенапрягаться. Когда получится в первый раз на близком расстоянии, увеличивайте дальность. Но главное – вы должны в точности представлять место, где планируете оказаться.
Нельзя точно сказать, сможете ли вы научиться телепортироваться. Кто-то обладает этим талантом и сможет развить в себе дар, благодаря этим советам. Но в любом случае верьте в свои силы – если вы скептически относитесь к телепортации, то у вас точно ничего не получится.
Исчез по щелчку: что такое телепортация и где она сегодня применяется
Что такое телепортация
Телепортация (от греческого «далеко» и латинского «нести») — гипотетическое мгновенное перемещение объекта на любое расстояние со скоростью быстрее скорости света. Этот термин ввел в употребление американский публицист, исследователь «непознанного», Чарльз Хой Форт после публикации в 1931 году книги «Вулканы небес» о парапсихологии и сверхъестественном. Правда тогда понятие имело мало общего с наукой.
Когда мы думаем о способах телепортации, первое, что приходит в голову — кротовые норы (они же червоточины), которые не отрицает теория относительности. Согласно ней, наша Вселенная изгибается в четвертом пространственном измерении, и в некоторых местах возможны пограничные зоны, где пространство удалено друг от друга, но при этом приближается довольно близко друг к другу сквозь четвертое измерение. При определенных условиях две разные точки трехмерного пространства сольются в одну через дополнительное измерение, образуя тоннель. Шагнул в такое — и переместился мгновенно на миллиарды световых лет. Казалось бы, все просто, но для того, чтобы человека в этом тоннеле не «размазало», его стенки нужно укрепить специальной материей, которая и будет держать их в стабильном состоянии. А такой материи у людей пока нет.
Второй способ телепортации — квантовый. Доказал, что она возможна, создатель теории относительности Альберт Эйнштейн, который, однако, пытался заявление о возможности телепортации опровергнуть. О том, что такое квантовая телепортация и как она работает, поговорим подробнее.
Квантовая телепортация
Квантовая телепортация означает возможность мгновенной передачи состояния с одной частицы на другую независимо от того, как далеко друг от друга они находятся. Обязательным условием для проведения квантовой телепортации является наличие набора одинаковых атомов в точке отправления состояния и в точки получения состояния. То есть квантовая телепортация не имеет ничего общего с материальным перемещением объекта.
Эйнштейн открыл это явление в 1935 году в соавторстве с физиками Борисом Подольским и Натаном Розеном. Ученые доказали, что состояние двух частиц А и Б, однажды провзаимодейстовавших и разлетевшихся в разные направления после соударения, зависит друг от друга на любом расстоянии и эта зависимость проявляется мгновенно. Например, у нас есть две частицы А и Б, они однажды были во взаимодействии, и мы знаем, что сумма их спинов (моментов импульса) всегда равна нулю, при этом спин частицы А направлен вверх, а спин Б — вниз. Как бы далеко мы не разнесли эти частицы, при изменении спина частицы А вниз, спин частицы Б будет мгновенно направляться вверх.
Примеры телепортации
В мире есть много нашумевших примеров телепортации, которые на деле оказались фейками. Один из самых громких примеров — телепортация матки муравьев атта. Данное явление было открыто натуралистом Айвеном Сандерсоном. Он проводил серию опытов — помещал женскую особь насекомого, отмеченную красной краской, в бункер. Когда бункер был открыт, особь оставалась в нем, но как только бункер закрывали, матка тут же исчезала и ученые находили ее в нескольких метрах от места опыта. Впрочем, современная наука не допускает возможности телепортации макроскопических тел; физики не подтвердили опыты Сандерсона.
Еще один пример — телепортация американского военного корабля. По легенде, в 1943 году ВМС США проводил эксперимент с эсминцем «Элдридж», который вначале находился в американском городе Норфолке и в этот же день «телепортировался» на 320 км в Филадельфию. Факт проведения эксперимента по телепортации ВМС США опровергли, а «мгновенное» перемещение корабля мореплаватели объяснили наличием канала, по которому эсминец мог быстро добраться из одного города в другой.
Но есть и реальные случаи телепортации — квантовой, — возможность которых доказана и объяснена физиками. В 1997 году под руководством Антона Цайлингера из Инсбрукского университета и Франческо де Мартини из Римского университета прошла первая в мире экспериментальная квантовая телепортация поляризационного состояния фотона. А уже в 2004 году физики Венского университета телепортировали фотоны на расстояние 600 м через Дунай.
Возможна ли телепортация?
Отсюда ответ на главный вопрос — да, телепортация сегодня возможна, но ограничена законами физики.
«Несмотря на многообещающее название, квантовая телепортация — это всего лишь процедура, в результате которой получатель в ходе согласованного классического сеанса связи с отправителем может восстановить на своей стороне квантовое состояние, которое было у отправителя. Исходное квантовое состояние отправителя при этом уничтожается. То есть возможна лишь передача квантовой информации, а не макрообъектов», — объясняет сотрудник лаборатории квантовой информатики Университета ИТМО Роман Гончаров.
Как объясняет Гончаров, есть ряд проблем с осуществлением квантовой телепортации, чаще всего связанных с несовершенством оборудования, и не позволяющих в полной мере переложить теорию на эксперимент. «Отсюда и возникают ограничения, например, по расстоянию. И хотя различные научные группы активно работают над усовершенствованием текущих схем и ищут новые подходы, в ближайшие несколько лет навряд ли получится приблизиться к серьезным изменениям. Оборудование может быть «идеальным» только в простых теоретических моделях», — добавляет ученый.
Что касается мгновенного перемещения живых существ, то руководитель научной группы «Квантовая оптика» в Российском квантовом центре и профессор Оксфордского университета Александр Львовский объясняет: теоретически наука не опровергает возможность квантовой телепортации человека, т.к. мы сами состоим из кислорода, водорода и углерода с небольшой добавкой других химических веществ.
«Если мы соберем нужное количество атомов нужных элементов, а затем с помощью телепортации приведем их в состояние, идентичное их состоянию в теле телепортируемого человека — получится тот самый человек. Я, конечно, предельно утрирую — от телепортации человека нас отделяет целая вечность. Однако суть вопроса именно в этом: идентичные квантовые частицы встречаются везде, а вот привести их в нужное квантовое состояние совсем непросто», — заявил он изданию N+1.
Но телепортировать живого человека у ученых едва ли получится и через века — как отмечает Гончаров из ИТМО, «оригинал при телепортации уничтожается».
Телепортация в России и в мире сегодня
Опрошенные эксперты утверждают: у квантовой телепортации есть колоссальный технологический потенциал, и лежит он, в основном, в области связи и вычислительной техники. По словам руководителя научной группы «Квантовые информационные технологии» в Российском квантовом центре Алексея Федорова, одно из направлений, которым сегодня занимаются физики — увеличение расстояния для квантовых коммуникаций. Ученым это необходимо для создания криптографических ключей, которые используются для интернет-соединения и в мобильных банках.
«Сегодня для выработки криптографических ключей используются определенные классы математических алгоритмов, однако такой способ будет неустойчивым для атак с квантовым компьютером. Когда появится квантовый компьютер достаточной мощности, мы не сможем использовать нынешнее поколение математических алгоритмов, а вот квантовое распределение ключей абсолютно устойчивое», — говорит Федоров.
Одно из технических ограничений для использования квантового распределения ключей — это расстояние, на которое ключ может быть передан. «Сейчас максимальное расстояние распределения ключей с разумной скоростью составляет 100-200 км, и связано это с затуханием в канале передачи квантовых состояний (например, оптоволокне), то есть часть фотонов просто теряется. Чтобы это предотвратить, нужны квантовые повторители, которые могут строиться на основе квантовой телепортации. Поэтому эксперименты с квантовой телепортацией могут помочь нам увеличить расстояние для квантового распределения криптографических ключей», — объясняет Федоров.
За последние десятилетия ученые в мире регулярно делают новые открытия в квантовых коммуникациях. В конце 2019 года исследователи из Бристольского университета в Великобритании и Датского технического университета впервые смогли передать состояние между двумя чипами. Эти чипы, по заявлению ученых, способны кодировать квантовую информацию в свете и обрабатывать ее с высокой эффективностью и низким уровнем шума. Изобретение поможет человечеству создавать более сложные схемы для квантовых вычислений и коммуникаций.
Одним из научных центров в России, где сегодня изучают квантовую телепортацию, является Российский квантовый центр; там исследования ведутся группой ученых под руководством Александра Львовского. Схожие эксперименты проходят в лаборатории квантовой оптики Московского государственного университета.
На мировом уровне квантовой телепортацией занимается группа Юджина Ползика в институте Нильса Бора в Копенгагене, группа Антона Цайлингера в Австрии, Михаила Лукина в Гарвардском университете и группа Цзянь-Вэй Пана в Китае. Последней принадлежит рекорд по расстоянию передачи квантовой телепортации на 1 200 км.
Автор фото, Getty Images
И хотя многие известные физики сомневаются, что нам когда-либо удастся телепортировать людей, некоторые эксперты настроены куда более оптимистично и уверяют, что телепорты станут реальностью уже через несколько десятилетий.
Этот материал подготовлен в качестве ответа на один из вопросов о научных достижениях , присланных нашими читателями.
«Ложь, слухи и небылицы»
Само слово придумал в 1931 году американский публицист Чарльз Форт, увлекавшийся исследованием паранормальных явлений. По аналогии с «телевидением», произошедшим от греческого τῆλε («далеко») и латинского video («видеть»), в своей книге «Вулканы небес» он изобрел термин для описания необъяснимых перемещений объектов в пространстве (латинское porto значит «переносить»).
Тот самый эсминец, якобы переместившийся в пространстве
Однако на поверку все подобные истории оказываются не более чем домыслами конспирологов, по мнению которых власти скрывают от широкой общественности любые свидетельства о случаях телепортации как военную тайну.
На самом деле всё наоборот: любые достижения в этой области широко обсуждаются в научном сообществе. Например, буквально неделю назад американские ученые рассказали о новом успешном опыте квантовой телепортации.
Давайте же перейдем от городских легенд и фантастической литературы к строгой науке.
«Из пункта А в пункт В. «
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
Давайте попробуем разобраться, как это происходит.
Играет ли Бог в кости?
Автор фото, Getty Images
О необъяснимом феномене запутанных частиц Альберт Эйнштейн много лет спорил с одним из отцов-основателей квантовой теории Нильсом Бором (слева). В ходе одного из таких споров Эйнштейн произнес свою знаменитую фразу «Бог не играет в кости», на что получил от Бора ответ: «Альберт, не указывай Богу, что ему делать!»