Мгновенное перемещение или же более привычная нам телепортация — это явление, реальность которого смогла бы изменить мир и, вероятно, каждому бы хотелось наблюдать за данным процессом. В этой статье мы рассмотрим имеющиеся данные и попробуем ответить на вопрос о существовании мгновенного перемещения.
Ключевые слова : квантовая телепортация, мгновенное перемещение, телепортация.
Телепортацией называют гипотетическое изменение координат (то есть, перемещение) объекта из одной точки пространства в другую.
Сам термин «телепортация» был введён в 1931 году американским писателем Чарльзом Фортом с целью отображения необычных исчезновений и паранормальных явлений, которые по его мнению, имели нечто общее.
К сожалению, перемещение материальных объектов, в особенности имеющие большие размеры и массу, остаётся антинаучной фантастикой и на то есть некоторые причины:
1) Ограничение по скорости
Согласно теории относительности, не один объект, состоящий из материи, не может иметь скорость, превышающую скорость света.
Под мгновенным перемещением часто представляют исчезновение некоторого материального объекта в одном месте, и его появление в другом, а также нередко представляют это как «перемещение в мгновение ока» — последний случай рассмотрим подробнее. Чтобы достичь такого результата, перемещение не должно быть видно глазу наблюдателя (им может быть кто угодно, не обязательно человек), а как известно, пределом скорости Вселенной является скорость света (с=299 792 458 метров в секунду). Соответственно, для получения необходимого результата, материальный объект, который необходимо переместить мгновенно, должен иметь скорость, равную или превышающую предел скорости Вселенной. Второй вариант невозможен, ведь это отрицается теорией относительности [3].
2) Не существует промежуточного пространства
Здесь мы рассмотрим случай, когда под мгновенным перемещением представляют внезапное исчезновение объекта и его появление в другом месте. (Хорош пример с порталами, которые нередко можно увидеть в фильмах жанра «фантастика»).
Под промежуточным пространством в случае с мгновенным перемещением можно подразумевать некоторое пространство, где не будет измеряться время. Хорошим сравнительным примером будет служить промежуточная страна при перелёте на дальние расстояния авиарейсом. То есть, рассматривается две различные координаты и для перемещения из одной в другую, необходимо пройти промежуточный «пункт». В случае с мгновенным перемещением, данный промежуточный пункт не должен иметь времени, в отличии от примера с рейсом самолёта, иначе перемещение не будет считаться мгновенным. Такого промежуточного пространства просто не существует и не могло бы существовать вообще. Данное представление о телепортации в корне неверно, поскольку отрицается теорией относительности, которая имеет стойкое убеждение, что на любое перемещение потребуется время (также стоит заметить, что формула для расчёта скорости — V=S/t, (в данном случае это формула для расчёта равномерного движения из которой математически выражена скорость), содержит в себе время. Тогда получается, что при расчёте скорости тела в данном промежуточном пространстве у нас будет получаться 0, ведь в рассматриваемом ранее промежуточном пункте было указано условие, что время там измеряться не должно. Более корректным представлением могло бы стать то промежуточное пространство, которое «сжимает» время, но тогда наше перемещение не будет подходить под описание рассматриваемого представления.
3) Законы классической механики
В рамках классической механики, а именно теории Ньютона, телепортация абсолютно невозможна. Объекты не приходят в движение, если к ним не были приложены силы (Согласно первого закона Ньютона, так называемого закона инерции: любое тело будет оставаться в состоянии покоя или двигаться равномерно и прямолинейно, если на него не действуют внешние силы), а также материальный объект не может исчезнуть внезапно и появиться в любом другом месте (Это связано с тем, что законы Ньютона базируются на представлении о том, что вещество состоит из крошечных твёрдых шариков, но об этом поговорим чуть позже). В рассмотренных ранее представлениях о мгновенном перемещении, на тело, которое должно было мгновенно переместится, не действовало никаких сил (не было задано в условии), тогда получается, что такой вид телепортации невозможен с точки зрения классической механики. Также тело не может просто исчезнуть, ведь согласно молекулярно-кинетической теории, все тела состоят из частиц — атомов, молекул. А разве могут тела, имеющие молекулярное или атомное строение просто в буквальном смысле «испариться в пространстве»? Очевидно, что нет, точно также как и появиться в другом месте.
4) Особенности строения объектов
В прошлом пункте было сказано, что тело, имеющее молекулярное или атомное строение не может испариться в пространстве, именно из этого суждения прямым образом вытекает четвёртая причина невозможности телепортации рассматриваемого вида объектов. Под исчезновением в пространстве (конкретно в данном случае), мы представляем мгновенное «испарение» материального объекта. Тело, которое в силу данного представления должно пропасть, не сможет этого сделать как минимум потому что абсолютно всё взаимосвязано. Справедливо высказывание, что частицы, из которых состоит материальное тело, будут тесно связаны между собой. Мы можем рассуждать и прийти к решению, что в момент исчезновения объекта, составляющие его частицы просто теряют связь, которую через мгновение необходимо будет восстановить. (Мгновенное перемещение в данном представлении будет описываться в несколько этапов: 1) мгновенный разрыв связи между частицами; 2) перемещение частиц в определённое место; 3) восстановление связи между частицами). Стоит заметить, что сами по себе частицы не смогут разорвать и восстановить связь. Также весьма вероятно, что все связи объекта невозможно будет восстановить и получить в результате то, что было в начальном виде.
По словам профессора физики Института Нильса Бора в Копенгагене Юджина Ползика, телепорту крупного объекта мешает то, что учёные не могут увидеть все его связи одновременно. То есть, невозможно увидеть все связи объекта, поэтому возникают трудности с его телепортацией, что делает её вовсе невозможной [4].
Рассмотрев эти причины, мы теперь можем сделать вывод, что телепортация материального объекта невозможна в реальном мире, то есть на практике, но что же касается теории? В теории это будет возможным, если у вас будет машина, способная переместить объект (то есть, приложит силу) в другое место со скоростью, не превышающую скорость света.
Неужели тогда, телепортация вообще невозможна? На самом деле, возможна. Такая телепортация называется квантовой.
Квантовая телепортация– это процесс передачи квантового состояния на некоторое расстояние при помощи классического канала связи. При этом состояние разрушается в точке отправки и воссоздается в точке приёма. (Термин впервые был использован в журнале «Physical Review Letters» в 1993 году).
Также можно рассмотреть определение квантовой телепортации как процедуры, 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 [5].
Квантовая телепортация также основана на квантовой запутанности, поэтому мы должны рассмотреть еще и определение для данного явления.
Квантовая запутанность — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. То есть, если взять частицу из определённого множества частиц и повлиять на неё любым способом, то изменится состояние и остальных частиц, даже если они находятся в совершенно иных условиях [6].
Для некоторого собственного представления, можно представить такую ситуацию: у нас есть 2 фотона, (Фотон — квант электромагнитного излучения) один синий, а другой зелёный. Если их разнести на расстояния таким образом, что один останется у нас, а другой мы видеть не будем, то если у нас будет синий фотон, то очевидно, что тот, который мы не видим, будет зелёным. Квантовый случай отличается тем, что состояние которое пришло к нам до измерения, оно не синее и не зелёное–оно в суперпозиции синего и зелёного (Суперпозиция в квантовой физике — это фундаментальный принцип, который позволяет частице или квантовой системе находиться в нескольких состояниях одновременно) [7].
Реальность данного явления пытался опровергнуть Альберт Эйнштейн, который не мог смириться с мыслью, что квантово запутанные частицы мгновенно влияют друг на друга на условно бесконечных расстояниях. Ведь тогда, частицы должны «передавать информацию» со скоростью, превышающей скорость света. Но на самом деле он ошибался, ведь швейцарские учёные провели эксперимент, который может служить почти абсолютным доказательством реальности эффекта квантовой запутанности [8].
Полезно также изучить еще одно определение, поскольку оно встречается в определении квантовой телепортации, а именно «квантовое состояние».
Квантовым состоянием является любое возможное состояние, в котором может находится квантовая система (чистое квантовое состояние может быть описано: в волновой механике– волновой функцией, в матричной механике– полным набором квантовых чисел для определённой системы) [9].
Рассмотрев определения и получив некоторые представления о описанных явлениях, можно перейти к части рассуждения и обработки имеющихся данных непосредственно касающихся самой квантовой телепортации.
Элементарные частицы тесно связаны между собой на неким уровне за пределами времени и пространства. Если спровоцировать образование двух частиц одновременно, то они окажутся связанными друг с другом, или, как говорят физики, будут находится в состоянии суперпозиции. Если мы затем выстреливаем их в противоположные концы Вселенной и через некоторое время тем или иным образом изменяем состояние одной из частиц, вторая частица тоже мгновенно изменится, чтобы прийти в такое же состояние. Телепортация — это, по сути своей, копирование состояния частиц без передачи энергии и самого вещества. То есть, квантовая телепортация не передаёт энергию или вещество на расстояние, а лишь телепортирует информацию и происходит это не быстрее скорости света, а значит не нарушает принципы современной физики и не противоречит теории относительности. Стоит также уточнить, что обязательным условием для проведения квантовой телепортации является наличие набора одинаковых атомов в точке отправления состояния и в точки получения состояния.
Реальность квантовой телепортации была доказана и подтверждена учёными. Впервые получила экспериментальную реализацию 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 метров через Дунай [10].
Что касается перемещения живых объектов, то чисто теоретически, наука не опровергает возможность квантовой телепортации человека, так как его тело состоит из кислорода, водорода и углерода с небольшой добавкой других химических веществ. По мнению руководителя научной группы «Квантовая оптика» в Российском квантовом центре и профессора Оксфордского университета Александра Львовского, если собрать нужное количество атомов нужных элементов, а затем с помощью телепортации привести их в состояние, идентичное их состоянию в теле телепортируемого человека — получится тот же самой человек [11].
Но от телепортации человека нас отделяет целая вечность, поскольку идентичные квантовые частицы встречаются везде, а вот привести их в нужное квантовое состояние совсем непросто. Также важно подметить, что оригинал при квантовой телепортации уничтожается. Это следует из теоремы о запрете клонирования, которая запрещает одновременное существование двух копий одной и той же информации. А также объект-оригинал уничтожается в ходе квантовой телепортации, потому что квантовую систему невозможно скопировать, не разрушив её [12].
Рассмотрев два вида перемещения (мгновенное перемещение материального объекта и квантовую телепортацию), мы можем подвести итоги и ответить на некоторые вопросы:
1) Возможна ли телепортация? –Да, на сегодняшний день возможна квантовая телепортация.
2) Удастся ли телепортировать живого человека? — У учёных едва ли получится это и через века.
3) Будет ли «цифровой двойник» предмета или человека идентичным ему самому? — Да, он будет идентичен, но очевидно, что, пока люди не изучат в совершенстве строение физических объектов и не изобретут способ картировать их, ни о какой телепортации не может быть и речи [13].
Тогда мы можем предположить, что через большой промежуток времени учёные, возможно, научатся телепортировать и людей методом квантовой телепортации. Однако навряд ли такие опыты будут проводиться, поскольку подобные эксперименты опасны для человека, ведь как было сказано ранее: «Оригинал при телепортации уничтожается», то есть, результатом такой работы будет просто двойник.
Литература:
- «Квантовая физика. Для тех, кто хочет все успеть»
- «Физика невозможного» ‐ Митио Каку
- https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.428c9785–670535d2–3efdc89b-74722d776562/https/www.wired.com/story/why-cant-people-teleport/
- https://vm.ru/technology/640224-fizik-rasskazal-pochemu-nevozmozhno-teleportirovat-cheloveka
- https://trends.rbc.ru/trends/futurology/60dd92df9a794747def7ca3c
- https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Квантовая_запутанность
- https://habr.com/ru/companies/postnauka/articles/398045/
- https://pikabu.ru/story/yeynshteyn_oshibalsya_yeffekt_kvantovoy_zaputannosti_dokazan_yeksperimentalno_10242494
- https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Квантовое_состояние
- https://habr.com/ru/articles/764018/
- https://laudachoir.ru/social-studies/kvantovaya-teleportaciya-cheloveka-vs-chto-nuzhno-znat-pro-kvantovuyu.html
- https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Теорема_о_запрете_клонирования
- https://nauka.tass.ru/nauka/16136185?utm_source=yandex.ru&utm_medium=organic&utm_campaign=yandex.ru&utm_referrer=yandex.ru
