Teleportacija - stvarnost: izvan naučne fantastike

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Za junake naučnofantastičnih filmova teleportacija je uobičajena stvar. Jedan pritisak na dugme - i rastvaraju se u vazduhu, tako da se za par sekundi nađu stotinama i hiljadama kilometara dalje: u drugoj zemlji ili čak na drugoj planeti.

Je li takav pokret zaista moguć ili će teleportacija zauvijek ostati san pisaca i scenarista? Sprovode li se neka istraživanja u ovoj oblasti - i jesmo li još malo bliže implementaciji tehnologije tako poznate junacima fantastičnih akcionih filmova?

Kratak odgovor na ovo pitanje je da, eksperimenti su u toku, i to vrlo aktivno. Štaviše, naučnici redovno objavljuju članke u naučnim časopisima o uspešnim eksperimentima u kvantnoj teleportaciji - na sve veće i veće udaljenosti.

I iako mnogi poznati fizičari sumnjaju da ćemo ikada moći teleportirati ljude, neki stručnjaci su mnogo optimističniji i uvjeravaju da će teleportacije postati stvarnost za nekoliko decenija.

Laži, glasine i priče

Prvo, hajde da razjasnimo o čemu je tačno reč. Pod teleportacijom podrazumijevamo trenutno kretanje objekata na bilo kojoj udaljenosti, idealno brže od brzine svjetlosti.

Samu riječ izmislio je 1931. američki publicista Charles Fort, koji je volio istraživati paranormalno. Po analogiji sa "televizijom", izvedenom iz grčkog τῆλε ("daleko") i latinskog video ("videti"), u svojoj knjizi "Vulkani neba" izmislio je termin koji opisuje neobjašnjiva kretanja objekata u svemiru (Latinski porto znači "nositi") …

"U ovoj knjizi prvenstveno gledam na dokaze da postoji neka vrsta sile transfera, koju ja nazivam teleportacijom. Biću optužen za spajanje otvorenih laži, glasina, bajki, podvala i praznovjerja. Na neki način, tako mislim sebe. I na neki način, ne. Ja samo pružam podatke", piše Fort.

Zaista postoji mnogo mitova o takvim kretanjima - na primjer, široko rasprostranjena legenda o eksperimentu u Filadelfiji iz 1943. godine, tokom kojeg je američki razarač Eldridge navodno teleportiran 320 km.

Međutim, u praksi se sve takve priče ispostavljaju ništa drugo do nagađanje teoretičara zavjere, prema kojima vlasti kriju od šire javnosti svaki dokaz o slučajevima teleportacije kao vojnu tajnu.

U stvari, tačno je suprotno: o svim dostignućima u ovoj oblasti se naširoko raspravlja u naučnoj zajednici. Na primjer, prije samo tjedan dana američki naučnici su govorili o novom uspješnom eksperimentu u kvantnoj teleportaciji.

Pređimo od urbanih legendi i fantastične literature do rigorozne nauke.

Od tačke A do tačke B…

Priča o stvarnoj, a ne izmišljenoj teleportaciji započela je 1993. godine, kada je američki fizičar Charles Bennett matematički - koristeći formule - dokazao teorijsku mogućnost trenutnih kvantnih pomaka.

Naravno, to su bili čisto teoretski proračuni: apstraktne jednačine koje nemaju praktičnu primjenu. Međutim, na isti način - matematički - već su, na primjer, otkrivene crne rupe, gravitacijski valovi i drugi fenomeni čije je postojanje mnogo kasnije eksperimentalno potvrđeno.

Tako su Benetove kalkulacije postale prava senzacija. Naučnici su počeli aktivno provoditi istraživanja u ovom smjeru - i prvi uspješan eksperiment kvantne teleportacije izveden je u roku od nekoliko godina.

Ovdje treba naglasiti da je riječ o kvantnoj teleportaciji, a to nije baš ista stvar koju smo navikli gledati u naučnofantastičnim filmovima. S jednog mjesta na drugo ne prenosi se sam materijalni objekt (na primjer, foton ili atom - uostalom, sve se sastoji od atoma), već informacija o njegovom kvantnom stanju. Međutim, u teoriji, ovo je dovoljno da se originalni objekt "vrati" na novu lokaciju, nakon što dobijete njegovu tačnu kopiju. Štoviše, takvi se eksperimenti već uspješno izvode u laboratorijama - ali o tome u nastavku.

U svijetu na koji smo navikli, ovu tehnologiju je najlakše usporediti s fotokopir aparatom ili faksom: ne šaljete sam dokument, već informacije o njemu u elektronskom obliku - ali kao rezultat, primalac ima tačnu kopiju. Sa bitnom razlikom što se u slučaju teleportacije sam poslani materijalni objekat uništava, odnosno nestaje – i ostaje samo kopija.

Hajde da pokušamo da shvatimo kako se to dešava.

Igra li Bog kockice?

Jeste li čuli za Schrödingerovu mačku - onu koja sjedi u kutiji ni živa ni mrtva? Ovu originalnu metaforu izmislio je austrijski fizičar Erwin Schrödinger kako bi opisao misteriozno svojstvo elementarnih čestica - superpoziciju. Činjenica je da kvantne čestice mogu istovremeno biti u nekoliko stanja odjednom, na koja smo u svijetu navikli da se međusobno potpuno isključuju. Na primjer, elektron se ne okreće oko jezgra atoma, kao što smo mislili, već se nalazi istovremeno u svim tačkama orbite (sa različitim vjerovatnoćama).

Sve dok nismo otvorili mačju kutiju, odnosno nismo izmjerili karakteristike čestice (u našem primjeru nismo odredili tačnu lokaciju elektrona), mačka koja tamo sjedi nije samo živa ili mrtva – ona je oboje živ i mrtav u isto vreme. Ali kada je kutija otvorena, odnosno izvršeno mjerenje, čestica je u jednom od mogućih stanja - i više se ne mijenja. Naša mačka je ili živa ili mrtva.

Ako ste u ovom trenutku potpuno prestali išta razumjeti - ne brinite, niko ovo ne razumije. Prirodu kvantne mehanike dugi niz decenija nisu objasnili najsjajniji fizičari na svetu.

Fenomen kvantne isprepletenosti koristi se za teleportaciju. To je kada dvije elementarne čestice imaju isto porijeklo i nalaze se u međuzavisnom stanju - drugim riječima, postoji neka neobjašnjiva veza između njih. Zbog toga, zapletene čestice mogu "komunicirati" jedna s drugom, čak i na velikoj udaljenosti jedna od druge. A kada saznate stanje jedne čestice, možete sa apsolutnom sigurnošću predvidjeti stanje druge čestice.

Zamislite da imate dvije kockice koje uvijek daju sedam. Istresao si ih u čašu i jednu kost bacio iza leđa, a drugu ispred sebe i pokrio je dlanom. Podižući ruku, vidjeli ste da ste bacili, recimo, šesticu - i sada možete sa sigurnošću tvrditi da vam je druga kost iza leđa ispala jedna gore. Na kraju krajeva, zbir dva broja mora biti jednak sedam.

Zvuči nevjerovatno, zar ne? S kockicama na koje smo navikli, toliki broj neće raditi, ali zamršene čestice se ponašaju upravo tako - i samo ovako, iako priroda ovog fenomena također prkosi objašnjenju.

"Ovo je najnevjerovatniji fenomen kvantne mehanike, nemoguće ga je ni shvatiti", kaže profesor MIT-a Walter Levin, jedan od najcjenjenijih fizičara na svijetu. Sve što možemo reći je da očigledno tako funkcionira naš svijet."

Međutim, to uopće ne znači da se ovaj misteriozni fenomen ne može koristiti u praksi - uostalom, to se više puta potvrđuje i formulama i eksperimentima.

Praktična teleportacija

Praktični eksperimenti o teleportaciji počeli su prije 10-ak godina na Kanarskim otocima pod vodstvom austrijskog fizičara, profesora na Univerzitetu u Beču Antona Zeilingera.

U laboratoriji na ostrvu Palma, naučnici stvaraju par isprepletenih fotona (A i B), a zatim se jedan od njih šalje pomoću laserskog zraka u drugu laboratoriju koja se nalazi na susednom ostrvu Tenerife, udaljenom 144 km. Štaviše, obe čestice su u stanju superpozicije – odnosno još nismo „otvorili mačju kutiju“.

Zatim se treći foton (C) povezuje sa kućištem - onaj koji treba teleportirati - i oni ga dovode u interakciju s jednom od upletenih čestica. Zatim fizičari mjere parametre ove interakcije (A + C) i rezultujuću vrijednost prenose u laboratoriju na Tenerifima, gdje se nalazi drugi zapleteni foton (B).

Neobjašnjiva veza između A i B omogućit će da se B pretvori u tačnu kopiju čestice C (A + C-B) - kao da se trenutno kretala s jednog ostrva na drugo bez prelaska okeana. Odnosno, teleportirala se.

„Mi na neki način izdvajamo informacije koje original nosi – i stvaramo novi original na drugom mestu“, objašnjava Zeilinger, koji je već teleportovao hiljade i hiljade elementarnih čestica na ovaj način.

Da li to znači da će u budućnosti naučnici na ovaj način moći da teleportuju bilo koje objekte, pa čak i ljude - uostalom, i mi smo sastavljeni od takvih čestica?

U teoriji, ovo je vrlo moguće. Samo trebate stvoriti dovoljan broj isprepletenih parova i nositi ih na različita mjesta, stavljajući ih u "teleportacijske kabine" - recimo u Londonu i Moskvi. Ulazite u treću kabinu, koja radi kao skener: kompjuter analizira kvantno stanje vaših čestica, upoređujući ih sa zapetljanim, i šalje te informacije u drugi grad. I tu se odvija suprotan proces - i vaša tačna kopija se ponovo stvara od upletenih čestica.

Osnovni problemi riješeni

U praksi su stvari malo komplikovanije. Činjenica je da u našem tijelu postoji oko 7 oktiliona atoma (nakon sedam ima 27 nula, odnosno sedam milijardi milijardi milijardi) - to je više od zvijezda u vidljivom dijelu Univerzuma.

I na kraju krajeva, potrebno je analizirati i opisati ne samo svaku pojedinačnu česticu, već i sve veze između njih - na kraju krajeva, na novom mjestu one moraju biti sakupljene u idealno ispravnom redoslijedu.

Gotovo je nemoguće prikupiti i prenijeti toliku količinu informacija - barem na sadašnjem nivou razvoja tehnologije. Nije poznato kada će se pojaviti računari sposobni za obradu takve količine podataka. Sada se, u svakom slučaju, radi na povećanju udaljenosti između laboratorija, a ne broja teleportabilnih čestica.

Zbog toga mnogi naučnici smatraju da je san o ljudskoj teleportaciji teško ostvariv. Iako je, na primjer, profesor na New York City Collegeu i poznati popularizator nauke Michio Kaku uvjeren da će teleportacija postati stvarnost do kraja 21. vijeka - a možda čak i 50 godina kasnije. Bez navođenja konkretnih datuma, neki drugi stručnjaci se uglavnom slažu s njim.

"Ovo je pitanje poboljšanja tehnologije, poboljšanja kvaliteta. Ali rekao bih da su fundamentalni problemi riješeni - i nema granice daljem savršenstvu", kaže Eugene Polzik, profesor na Niels Bohr institutu na Univerzitetu u Kopenhagenu.

Međutim, mnoga druga pitanja se nameću na tom putu. Na primjer, hoće li "moja kopija" dobivena kao rezultat takve teleportacije biti pravi ja? Hoće li razmišljati na isti način, imati ista sjećanja? Uostalom, kao što je ranije spomenuto, original poslane stavke se uništava kao rezultat kvantne analize.

"Za kvantnu teleportaciju, uništenje teleportabilnog objekta u tom procesu je apsolutno neophodno i neizbježno", potvrđuje Edward Farhi, koji je bio na čelu Centra za teorijsku fiziku na MIT-u od 2004. do 2016. i sada radi u Googleu. "Mislim da biste jednostavno pretvoriti se u gomilu neutrona, protona i elektrona. Ne biste izgledali najbolje."

S druge strane, čisto materijalistički gledano, ne određuju nas čestice od kojih smo napravljeni, već njihovo stanje - a te informacije, kažu naučnici, prenose se izuzetno precizno.

Voleo bih da verujem da je to tako. I da se san čovječanstva o teleportaciji neće pretvoriti u stvarnost u poznatom horor filmu, gdje glavni lik nije primijetio kako je muva slučajno uletjela u njegovu kabinu za teleportaciju…