La teletransportación, o la capacidad de mover instantáneamente personas y objetos de un lugar a otro, puede cambiar fácilmente la dirección del desarrollo de la civilización y del mundo entero en general. Por ejemplo, la teletransportación cambiaría de una vez por todas los principios de la guerra, haría innecesarios todos los medios de transporte, y la mejor parte: las vacaciones ya no serían un problema. ¿Quién no quiere tener su propio teletransporte personal en casa?
Probablemente, es por esta razón que esta habilidad es la más deseable entre la humanidad. Por supuesto, tarde o temprano será la física la que tendrá que hacer realidad este sueño. Bueno, veamos lo que ya tiene la humanidad en nuestro tiempo.
Me gustaría comenzar con una cita de un científico famoso:
Es maravilloso que nos enfrentemos a una paradoja. Ahora podemos esperar seguir adelante.
norte
Niels Bohr
Teletransportación según Newton
En el marco de la teoría de Newton, la teletransportación es simplemente imposible. Las leyes de Newton se basan en la idea de que la materia está formada por pequeñas bolas de billar duras. Los objetos no se mueven a menos que sean empujados; los objetos no desaparecen ni reaparecen en otro lugar. Pero en la teoría cuántica, las partículas son capaces de hacer esos trucos.
La mecánica newtoniana duró 250 años y fue derrocada en 1925 cuando Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger y sus colegas desarrollaron la teoría cuántica. En general, si la teletransportación alguna vez se realizará, será gracias a la teoría cuántica. Por lo tanto, veámoslo con más detalle.
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Teoría cuántica
Una de las ecuaciones más importantes en la teletransportación es la ecuación de onda de Schrödinger (ver foto). Quizás haya un lugar para hablar sobre cómo apareció. Erwin una vez dio una conferencia sobre un fenómeno interesante en el que se decía que los electrones se comportan de la misma manera que las ondas. Peter Debye, uno de los colegas físicos presentes en la sala, hizo la pregunta: "Si un electrón puede describirse como una onda, ¿cómo es su ecuación de onda?"
Para entonces, gracias a Newton, todo el mundo ya conocía el cálculo diferencial, los físicos describían cualquier onda en el lenguaje del diferencial. ecuaciones. Por lo tanto, Schrödinger tomó esta pregunta como un desafío y decidió desarrollar una ecuación similar para el electrón. Y lo hizo, ya que Maxwell una vez derivó sus ecuaciones para los campos de Faraday, Schrödinger derivó la ecuación para la onda de De Broglie (la llamada onda de electrones).
Una ligera desviación del tema: los historiadores de la ciencia se han esforzado mucho en tratar de averiguar dónde estaba Schrödinger y qué estaba haciendo cuando descubrió su famosa ecuación. Resultó que era partidario del amor libre y, a menudo, se iba de vacaciones con sus amantes. Incluso mantuvo un diario detallado, en el que ingresaba a todas sus amantes y marcaba cada encuentro con un código complejo. Se cree que el fin de semana en que se descubrió la ecuación, Schrödinger pasó en los Alpes, en la Villa Herwig, con una de sus novias. Entonces, las mujeres a veces pueden ayudar a estimular la actividad mental;)
Pero no es tan simple. Si el electrón se describe como una onda, ¿qué vibra en él? Actualmente se cree que la respuesta es la siguiente tesis de Max Born: estas ondas no son más que ondas de probabilidad. Es decir, un electrón es una partícula, pero la probabilidad de detectar esta partícula viene determinada por la onda de De Broglie. Resulta que de repente, en el centro mismo de la física, una ciencia que solía darnos predicciones precisas y trayectorias detalladas de cualquier objeto, desde planetas y cometas hasta balas de cañón, ¡estaban los conceptos de azar y probabilidad! De ahí surgió el principio de incertidumbre de Heisenberg: es imposible conocer la velocidad exacta, la posición exacta del electrón y su energía en el mismo momento. A nivel cuántico, los electrones pueden hacer cosas completamente inimaginables: desaparecer, luego reaparecer, estar en dos lugares al mismo tiempo. Bueno, ahora pasemos directamente a la teletransportación.
Teletransportación y teoría cuántica
Cuando se les pregunta a las personas: "¿Cómo imaginas el proceso de teletransportación?", La mayoría dice que tienen que meterse en alguna cabina especial, similar a un ascensor, que los llevará a otro lugar. Pero algunos lo imaginan de manera diferente: recopilan información de nosotros sobre la posición de los átomos, electrones, etc. en nuestro cuerpo, toda esta información es transferida a otro lugar, donde, usando esta información, te recolectan nuevamente, pero en un lugar diferente. Esta opción es quizás imposible debido al principio de incertidumbre de Heisenberg: no podremos averiguar la ubicación exacta de los electrones en un átomo. Sin embargo, este principio puede superarse debido a una propiedad interesante de dos electrones: si dos electrones inicialmente vibran al unísono (este estado se llama coherente), entonces son capaces de mantener la sincronización de ondas incluso a una gran distancia entre sí. Incluso si estos electrones están a años luz de distancia. Si algo le sucede al primer electrón, la información sobre esto se transmitirá inmediatamente al otro electrón. Este fenómeno se llama entrelazamiento cuántico. Aprovechando este fenómeno, los físicos en los últimos años han podido teletransportar átomos enteros de cesio, y pronto podrán teletransportar moléculas de ADN y virus. Por cierto, fue posible probar matemáticamente la posibilidad fundamental de la teletransportación en 1993. científicos de IBM bajo el liderazgo de Charles Bennett. Entonces no solo saben cómo hacer procesadores, si alguien no lo sabía:)Aprovechando este fenómeno, los físicos en los últimos años han podido teletransportar átomos enteros de cesio, y pronto podrán teletransportar moléculas de ADN y virus. Por cierto, fue posible probar matemáticamente la posibilidad fundamental de la teletransportación en 1993. científicos de IBM bajo el liderazgo de Charles Bennett. Entonces no solo saben cómo hacer procesadores, si alguien no lo sabía:)Aprovechando este fenómeno, los físicos en los últimos años han podido teletransportar átomos enteros de cesio, y pronto podrán teletransportar moléculas de ADN y virus. Por cierto, fue posible probar matemáticamente la posibilidad fundamental de la teletransportación en 1993. científicos de IBM bajo el liderazgo de Charles Bennett. Entonces no solo saben cómo hacer procesadores, si alguien no lo sabía:)
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En 2004, los físicos de la Universidad de Viena pudieron teletransportar partículas de luz a una distancia de 600 m bajo el río Danubio a través de un cable de fibra óptica, estableciendo así un nuevo récord de distancia. En 2006, se utilizó por primera vez un objeto macroscópico en tales experimentos. Los físicos del Instituto Niels Bohr y el Instituto Max Planck lograron entrelazar un haz de luz y un gas formado por átomos de cesio. ¡Muchos billones de átomos participaron en este evento!
Desafortunadamente, usar este método para teletransportar objetos sólidos y relativamente grandes es terriblemente inconveniente, por lo que es probable que la teletransportación sin enredos se desarrolle más rápido. Analicémoslo a continuación.
Teletransportación sin enredos
La investigación en esta área está ganando impulso rápidamente. En 2007, se hizo un descubrimiento importante. Los físicos han propuesto un método de teletransportación que no requiere enredos. Después de todo, este es el elemento más complejo de la teletransportación cuántica, y si logras no usarlo, podrás evitar muchos problemas relacionados. Así que aquí está la esencia de este método: los científicos toman un haz de átomos de rubidio, traducen toda su información en un haz de luz, envían ese haz por un cable de fibra óptica y luego recrean el haz original de átomos en otra parte. El responsable de este estudio, el Dr. Aston Bradley, llamó a este método teletransportación clásica.
Pero, ¿por qué es posible este método? Es posible debido al estado de la materia recientemente descubierto "condensado de Bose-Einstein", o KBE (en la imagen de la izquierda, está desenrollado en una trampa elipsoide). Es una de las sustancias más frías de todo el universo. En la naturaleza, la temperatura más baja se puede encontrar en el espacio: 3 Kelvin, es decir, tres grados por encima del cero absoluto. Esto se debe al calor residual del Big Bang, que aún llena el universo. Pero CBE existe desde una millonésima a una mil millonésima de grado por encima del cero absoluto. Esta temperatura solo se puede obtener en un laboratorio.
Cuando la sustancia se enfría al estado de CBE, todos los átomos caen al nivel de energía más bajo y comienzan a vibrar al unísono (se vuelven coherentes). Las funciones de onda de todos estos átomos se superponen, por lo que, en cierto sentido, el CBE se asemeja a un "superátomo" gigante. La existencia de esta sustancia fue predicha por Einstein y Schatiendranath Bose en 1925, pero este condensado fue descubierto solo en 1995 en los laboratorios del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Colorado.
Entonces, ahora consideremos el principio mismo de la teletransportación con la participación de KBE. Primero, se recolecta una sustancia súper fría de los átomos de rubidio en el estado CBE. Luego, los átomos de rubidio ordinarios se envían a este BEC, cuyos electrones también comienzan a caer al nivel de energía más bajo, mientras emiten cuantos de luz, que a su vez se transmiten a través del cable de fibra óptica. Además, este rayo contiene toda la información necesaria para describir el rayo inicial de materia. Después de atravesar el cable, el haz de luz entra en otro BEC, que lo convierte en el flujo inicial de materia.
Los científicos encuentran que este método es extremadamente prometedor, pero tiene sus propios problemas. Por ejemplo, CBE es muy difícil de obtener incluso en un laboratorio.
Salida
Con todo lo que se ha logrado hasta ahora, ¿podemos decir cuándo recibiremos esta asombrosa habilidad? En los próximos años, los físicos esperan teletransportar moléculas complejas. Después de eso, probablemente tomará varias décadas desarrollar una forma de teletransportar el ADN, o tal vez algún tipo de virus. Sin embargo, los desafíos técnicos que deberán superarse en el camino hacia tal logro son asombrosos. Es probable que pasen muchos siglos antes de que podamos teletransportar objetos ordinarios, si es posible.
Material utilizado: Michio Kaku "Física de lo imposible"
