Linksmas pokalbis apie teleportaciją

Sausio 31 d. Rehovoto mokslinės fantastikos klube skaitydavau pranešimą apie kvantinę teleportaciją ir kitus keistus dalykus. Man buvo paprašyta parašyti pirmąją pranešimo dalį, kurioje svarstau, ką reiškia „teleportacija“ ir kiek tai iš tiesų gali būti sudėtinga. Neteigiu, kad tai yra galutinis atsakymas į šį klausimą – tai tik mano mintys šia tema. Mano pačio mokslinių tyrimų interesai iš tikrųjų susiję su fundamentaliais kvantiniais reiškiniais, o už šios srities ribų aš esu toks pat nežinantis kaip ir kiti. Pradžiai paklauskime, ką mes galime turėti omenyje terminu „teleportacija“. Juk jei kas nors prieitų prie jūsų ir pasakytų: „Žiūrėk, aš pagaliau tai padariau! Aš atradau, kaip teleportuotis...“, norėtume sugebėti nuspręsti, ar mes apskritai kalbame ta pačia kalba. Gerai, aš mačiau „Star Trek®“, todėl manau, kad galiu pabandyti jį apibrėžti:

Teleportacija yra tam tikras momentinis „beformis“ transportavimas.

Palaukite, aš tuo netikiu! Einšteino reliatyvumo teorija – kurią visiškai patvirtina dešimtmečius trukę eksperimentiniai tyrimai – teigia, kad didžiausias greitis yra šviesos greitis. Jei laikysime tai normatyvinės mokslo dalimi, tuomet turėsime nedelsiant pakeisti apibrėžimą į: Teleportacija yra tam tikras „beformis“ transportas. (Bent jau kol kas.) Na, tai šiek tiek geriau, bet aš buvau gana nekonkretus, ką turiu omenyje sakydamas „beformis“. Galbūt turėčiau leisti, kad žemiau pateiktas paveikslas būtų geriausias gidas, paaiškinantis, ką tai galėtų reikšti:

Manau, jei šiek tiek pamąstysiu apie šį apibrėžimą, pradėsiu suprasti, kad kasdien aplink mus jau yra daug teleportacijos pavyzdžių:

• telefonas: perduoda garso bangas elektros pavidalu.

• faksas: perduoda vaizdą.

• Pasaulinis tinklas: ...

Na, ar tai laikoma teleportacija? Tai iš tikrųjų kopijavimo procesai. Jie palieka garsą, vaizdą ar ką ten dar ir siunčia kopiją per erdvę kokiu nors nematerialiu būdu. Hmmmm, ar turėtume tuo tikėti? Jie nepalieka kopijos mūsų mėgstamoje TV laidoje. Na, galbūt jie būtent tai ir daro. Jie turi kokią nors mašiną, kuri matuoja visos žmogaus būtybės atomų padėtis, greičius ir tipus, o tada siunčia tą informaciją (sakykime, radijo bangomis) į vietą, kur kūnas yra atkuriamas kitos mašinos. Na, televizijoje jie taip pat išmoko, kaip atkurti žmogų iš informacijos, matyt, be mašinos, kuri ją priimtų. (Viską po vieną, prašau!)

O kas nutiktų su originalu? Na, galbūt mašina, kuri matuoja visus tuos atomus, turėtų žmogų supjaustyti gabalais, kad tai padarytų. Manau, tai būtų panašu į kopijavimo aparatą su per karšta blykstės lempa (kuri išgarintų originalą). Tai nebūtų absoliučiai būtina. Kai tik kas nors išsiaiškintų, kaip sukurti švelnesnį kopijavimo procesą, originalą būtų galima palikti. Ar kas nors to norėtų? Ar būtų kopijuojama siela? Ar kopija vis tiek turėtų mokėti mokesčius, jei originalas vis dar egzistuotų? Manau, kad negaliu atsakyti į visus aktualius klausimus.

Žinoma, jei kada nors išmoktume tai daryti, galbūt atrastume naujas tyrimų sritis, pavyzdžiui, „eksperimentinę religiją“. Kas žino?

O apie kokį informacijos kiekį iš tikrųjų kalbame? Na, JAV Nacionalinio sveikatos instituto projektui „Visible Human“ reikia apie 10 gigabaitų (tai sudaro maždaug 10^11 = 100 000 000 000 „bitų“ arba „taip“/„ne“ atsakymų; tai atitinka maždaug dešimt CD-ROM diskų), kad būtų galima pateikti išsamius trimatės žmogaus figūros duomenis su 1 milimetro skiriamąja geba kiekviena kryptimi. Jei pamirštume atomų atpažinimą ir jų greičio matavimą ir tiesiog pritaikytume tai vieno atomo ilgio skiriamajai gebai kiekviena kryptimi, tai sudarytų apie 10^32 bitų (vienas, po kurio eina trisdešimt du nuliai). Tai tokia didžiulė informacijos apimtis, kad net ir naudojant geriausius įmanomus optinius skaidulus, visos šios informacijos perdavimui prireiktų daugiau nei šimto milijonų amžių! Būtų lengviau nueiti pėsčiomis! Jei visą tą informaciją sudėtume į CD-ROM diskus, ji tilptų į kubą, kurio kraštinė būtų beveik 1000 kilometrų! Ar tai pakankamai aišku?

Ei, bet jūs ten visi šaukiate: „O kaip dėl neapibrėžtumo principo, ar tikrai galima matuoti taip tiksliai?“ Na, kvantinė teorija mums sako, kad tikslumas, su kuriuo galime matuoti bet kurios dalelės padėtį ir greitį, yra ribojamas labai paprasta formule:

Jei norime išmatuoti kiekvieną atomą su tipiniu atomo dydžio tikslumu, tai reiškia, kad greičiai bus neapibrėžti maždaug 300 metrų per sekundę (jei dalelė sveria tiek pat, kiek, tarkime, vandenilio atomas).

Tai skamba greitai, bet nėra taip blogai. Įprastas mūsų atomų virpėjimas, atsirandantis dėl to, kad esame kambario temperatūroje, yra tris ar daugiau kartų didesnis už šį. Kitaip tariant, neapibrėžtumo principas neatrodo pernelyg ribojantis, kalbant apie tai, kaip gerai galime išmatuoti tuos atomus.

Žinoma, tai dar ne viskas. O kaip dėl tų atomų „kvantinės būsenos“? Ar svarbu, kokiuose energijos lygiuose jie visi yra? Ar cheminėms reakcijoms reikia šios informacijos, kad jos vyktų, kai mes iš naujo surinksime atomus, kad sukurtume žmogų? Na, mano nuomone – ne! Taip pat mano ir keli kiti mokslininkai, kurių paklausiau. Bet tai vargu ar yra galutinis atsakymas. Manau, kad mane įtikina tai, jog norint nukopijuoti žmogų ir sukurti naują iš dalinės informacijos, nebūtina tiksliai žinoti detalų kvantinį būvį, nes žmonės nuolat eina į ligonines atlikti BMR (branduolinio magnetinio rezonanso) ir ESR (elektronų sukinio rezonanso) tyrimų, kad galėtų pamatyti, kas vyksta jų viduje. Šios procedūros sumaišo bent jau didelio skaičiaus atomų ir branduolių, priklausančių tiriamajam asmeniui, kvantines būsenas, tačiau tai, atrodo, netrikdo jų apetito (mano nuomone, tai reiškia, kad jie vis dar yra žmonės). Taigi ir čia mūsų atomų bei molekulių kvantinė prigimtis, atrodo, neatmeta kopijavimo metodo kaip teleportacijos galimybės.

Tačiau vien informacijos kiekis, susijęs su šiuo procesu, vis dar glumina protą! Galbūt turėtume pradėti nuo ko nors mažesnio...

Originalus straipsnis: https://www-users.york.ac.uk/~sb54/tport.html