เทเลพอร์ต - ความเป็นจริง: เหนือกว่านิยายวิทยาศาสตร์

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

สำหรับฮีโร่ในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ การเคลื่อนย้ายมวลสารเป็นเรื่องปกติ กดปุ่มเพียงครั้งเดียว - และพวกมันจะสลายไปในอากาศ ดังนั้นในไม่กี่วินาทีพวกเขาจะพบว่าตัวเองอยู่ห่างออกไปหลายร้อยหลายพันกิโลเมตร: ในประเทศอื่นหรือแม้แต่บนดาวดวงอื่น

การเคลื่อนไหวดังกล่าวเป็นไปได้จริงหรือ หรือ teleportation จะเป็นความฝันของนักเขียนและนักเขียนบทตลอดไปหรือไม่? มีการวิจัยในด้านนี้หรือไม่ - และเรามีความใกล้ชิดกับการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้กับฮีโร่ในภาพยนตร์แอ็คชั่นที่น่าอัศจรรย์มากขึ้นหรือไม่?

คำตอบสั้นๆ สำหรับคำถามนี้คือใช่ การทดลองกำลังดำเนินการอยู่ และกระตือรือร้นมาก นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังตีพิมพ์บทความในวารสารทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการทดลองที่ประสบความสำเร็จในการเคลื่อนย้ายควอนตัม ไปสู่ระยะทางที่ไกลและไกลยิ่งขึ้น

และถึงแม้ว่านักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงหลายคนสงสัยว่าเราจะสามารถเคลื่อนย้ายผู้คนได้ แต่ผู้เชี่ยวชาญบางคนมองโลกในแง่ดีมากกว่าและมั่นใจว่าการเคลื่อนย้ายมวลสารจะกลายเป็นความจริงในอีกไม่กี่ทศวรรษ

เรื่องโกหกข่าวลือและเรื่องราว

อันดับแรก เรามาทำความเข้าใจกันก่อนว่าเรากำลังพูดถึงอะไรกันแน่ โดยการเทเลพอร์ต เราหมายถึงการเคลื่อนที่ในทันทีของวัตถุในทุกระยะ ซึ่งเร็วกว่าความเร็วแสงในอุดมคติ

คำนี้ถูกคิดค้นขึ้นในปี 1931 โดยนักประชาสัมพันธ์ชาวอเมริกัน Charles Fort ผู้ชื่นชอบการค้นคว้าเรื่องอาถรรพณ์ โดยการเปรียบเทียบกับ "โทรทัศน์" ที่ได้มาจากภาษากรีก τῆλε ("ไกล") และวิดีโอละติน ("ดู") ในหนังสือของเขา "ภูเขาไฟแห่งสวรรค์" เขาได้คิดค้นคำศัพท์เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศที่อธิบายไม่ได้ (ลาติน ปอร์โต แปลว่า "พกพา") …

“ในหนังสือเล่มนี้ ข้าพเจ้าดูหลักฐานเบื้องต้นว่ามีแรงโอนบางอย่าง ซึ่งข้าพเจ้าเรียกว่า การเคลื่อนย้ายทางไกล ฉันจะถูกกล่าวหาว่ามั่วสุม ข่าวลือ นิทาน การหลอกลวง และไสยศาสตร์ ในทางใดทางหนึ่ง ฉันคิดว่าอย่างนั้น ตัวฉันเอง และในแง่หนึ่ง ฉันแค่ให้ข้อมูล Fort เขียน

มีตำนานมากมายเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวดังกล่าว ตัวอย่างเช่น ตำนานที่แพร่หลายเกี่ยวกับการทดลองในฟิลาเดลเฟียในปี 1943 ในระหว่างที่เรือพิฆาตอเมริกัน Eldridge ถูกกล่าวหาว่าเทเลพอร์ต 320 กม.

อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เรื่องราวดังกล่าวทั้งหมดกลับกลายเป็นเพียงการคาดเดาของนักทฤษฎีสมคบคิด ซึ่งทางการได้ซ่อนหลักฐานใดๆ ของคดีการเคลื่อนย้ายมวลสารว่าเป็นความลับทางการทหารจากสาธารณชนทั่วไป

อันที่จริง สิ่งที่ตรงกันข้ามคือความจริง: ความสำเร็จใดๆ ในพื้นที่นี้ได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวางในชุมชนวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันพูดถึงการทดลองใหม่ที่ประสบความสำเร็จในการเคลื่อนย้ายควอนตัม

มาเปลี่ยนจากตำนานเมืองและวรรณกรรมที่น่าอัศจรรย์ไปสู่วิทยาศาสตร์ที่เข้มงวด

จากจุด A ถึงจุด B …

เรื่องราวของการเคลื่อนย้ายทางไกลที่แท้จริงไม่ใช่เรื่องสมมติเริ่มขึ้นในปี 1993 เมื่อนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันชื่อ Charles Bennett ใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ พิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ทางทฤษฎีของการกระจัดของควอนตัมในทันที

แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้เป็นการคำนวณทางทฤษฎีล้วนๆ: สมการนามธรรมที่ไม่มีการใช้งานจริง อย่างไรก็ตาม ในทำนองเดียวกัน - ในทางคณิตศาสตร์ - ตัวอย่างเช่น หลุมดำ คลื่นความโน้มถ่วง และปรากฏการณ์อื่น ๆ ได้ถูกค้นพบแล้ว ซึ่งการมีอยู่ของมันได้รับการยืนยันจากการทดลองในภายหลัง

ดังนั้นการคำนวณของเบนเน็ตต์จึงกลายเป็นความรู้สึกที่แท้จริง นักวิทยาศาสตร์เริ่มทำการวิจัยอย่างแข็งขันในทิศทางนี้ และการทดลองที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกของการเคลื่อนย้ายควอนตัมได้ดำเนินการภายในเวลาไม่กี่ปี

ควรเน้นที่นี่ว่าเรากำลังพูดถึงการเคลื่อนย้ายควอนตัม และนี่ไม่ใช่สิ่งเดียวกับที่เราเคยเห็นในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ไม่ใช่วัตถุที่เป็นวัตถุ (เช่น โฟตอนหรืออะตอม ท้ายที่สุดแล้ว ทุกอย่างประกอบด้วยอะตอม) แต่ข้อมูลเกี่ยวกับสถานะควอนตัมของมัน อย่างไรก็ตาม ตามทฤษฎีแล้ว การดำเนินการนี้เพียงพอที่จะ "กู้คืน" วัตถุเดิมในตำแหน่งใหม่ โดยได้รับสำเนาที่ถูกต้องของวัตถุนั้น ยิ่งกว่านั้น การทดลองดังกล่าวได้ดำเนินการสำเร็จแล้วในห้องปฏิบัติการ - แต่เพิ่มเติมจากด้านล่าง

ในโลกที่เราคุ้นเคย เทคโนโลยีนี้ง่ายที่สุดในการเปรียบเทียบกับเครื่องถ่ายเอกสารหรือแฟกซ์: คุณไม่ได้ส่งเอกสารเอง แต่เป็นข้อมูลเกี่ยวกับมันในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ - แต่ด้วยเหตุนี้ ผู้รับจึงมีสำเนาที่ถูกต้อง ด้วยความแตกต่างที่สำคัญที่ว่าในกรณีของการเคลื่อนย้ายวัตถุ วัตถุที่ส่งไปนั้นจะถูกทำลาย นั่นคือมันหายไป และเหลือเพียงสำเนาเท่านั้น

ลองคิดดูว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

พระเจ้าเล่นลูกเต๋าหรือไม่?

คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับแมวของชโรดิงเงอร์ - แมวที่อยู่ในกล่องไม่มีชีวิตหรือไม่ตาย? คำอุปมาดั้งเดิมนี้คิดค้นโดยนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Erwin Schrödinger เพื่ออธิบายคุณสมบัติลึกลับของอนุภาคมูลฐาน - การซ้อนทับ ความจริงก็คืออนุภาคควอนตัมสามารถอยู่ในหลายสถานะพร้อมกันได้ ซึ่งในโลกนี้เราคุ้นเคยกับการแยกกันโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนไม่ได้หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมอย่างที่เราเคยคิด แต่ตั้งอยู่ทุกจุดของวงโคจรพร้อม ๆ กัน (ด้วยความน่าจะเป็นต่างกัน)

จนกว่าเราจะเปิดกล่องของแมวนั่นคือเราไม่ได้วัดคุณสมบัติของอนุภาค (ในตัวอย่างของเราเราไม่ได้ระบุตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอน) แมวนั่งอยู่ตรงนั้นไม่ใช่แค่มีชีวิตอยู่หรือตาย - เป็นทั้งสองอย่าง มีชีวิตอยู่และตายไปพร้อม ๆ กัน แต่เมื่อเปิดกล่อง นั่นคือ ทำการวัด อนุภาคอยู่ในสถานะที่เป็นไปได้อย่างใดอย่างหนึ่ง - และจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป แมวของเรายังมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว

หาก ณ จุดนี้คุณไม่เข้าใจอะไรเลย - ไม่ต้องกังวลไม่มีใครเข้าใจสิ่งนี้ ธรรมชาติของกลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้อธิบายโดยนักฟิสิกส์ที่เก่งที่สุดในโลกมาหลายทศวรรษแล้ว

ปรากฏการณ์ของการพัวพันควอนตัมใช้สำหรับเทเลพอร์ต นี่คือเมื่ออนุภาคมูลฐานสองอนุภาคมีต้นกำเนิดเหมือนกันและอยู่ในสถานะที่พึ่งพาซึ่งกันและกัน - กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีความเชื่อมโยงบางอย่างที่ไม่สามารถอธิบายได้ระหว่างอนุภาคเหล่านี้ ด้วยเหตุนี้ อนุภาคที่พันกันจึงสามารถ "สื่อสาร" ระหว่างกันได้ แม้จะอยู่ห่างจากกันมากก็ตาม และเมื่อคุณทราบสถานะของอนุภาคหนึ่งแล้ว คุณสามารถทำนายสถานะของอนุภาคอื่นได้อย่างแม่นยำ

ลองนึกภาพคุณมีลูกเต๋าสองลูกที่รวมกันเป็นเจ็ดเสมอ คุณเขย่าพวกมันในแก้วแล้วโยนกระดูกข้างหนึ่งไปข้างหลังและอีกชิ้นหนึ่งข้างหน้าคุณแล้วเอามือปิดไว้ ยกมือขึ้น คุณเห็นว่าคุณได้โยน พูด หก - และตอนนี้คุณสามารถยืนยันได้อย่างมั่นใจว่ากระดูกที่สองที่ด้านหลังของคุณหลุดออกมาหนึ่งชิ้น ผลรวมของตัวเลขสองตัวต้องเท่ากับเจ็ด

ฟังดูเหลือเชื่อใช่มั้ย? ด้วยลูกเต๋าที่เราคุ้นเคย ตัวเลขดังกล่าวจะไม่ทำงาน แต่อนุภาคที่พันกันมีพฤติกรรมในลักษณะนี้ และมีเพียงวิธีนี้เท่านั้น แม้ว่าธรรมชาติของปรากฏการณ์นี้จะขัดต่อคำอธิบายก็ตาม

"นี่เป็นปรากฏการณ์ที่น่าทึ่งที่สุดของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเข้าใจ" ศาสตราจารย์ MIT Walter Levin หนึ่งในนักฟิสิกส์ที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในโลก กล่าว เราสามารถพูดได้เพียงว่าโลกของเราทำงานอย่างไร"

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าปรากฏการณ์ลึกลับนี้ไม่สามารถนำมาใช้ในทางปฏิบัติได้ แต่อย่างใด ได้รับการยืนยันซ้ำแล้วซ้ำอีกทั้งจากสูตรและการทดลอง

เทเลพอร์ตในทางปฏิบัติ

การทดลองเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายทางไกลเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 10 ปีที่แล้วในหมู่เกาะคานารีภายใต้การแนะนำของนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเวียนนา Anton Zeilinger

ในห้องปฏิบัติการบนเกาะปัลมา นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโฟตอนที่พันกัน (A และ B) จากนั้นหนึ่งในนั้นจะถูกส่งโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ไปยังห้องปฏิบัติการอื่นที่ตั้งอยู่บนเกาะเตเนริเฟที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งอยู่ห่างออกไป 144 กม.นอกจากนี้ อนุภาคทั้งสองยังอยู่ในสถานะซ้อนทับ นั่นคือ เรายังไม่ได้ "เปิดกล่องของแมว"

จากนั้นโฟตอนที่สาม (C) จะเชื่อมต่อกับเคส - โฟตอนที่ต้องเคลื่อนย้าย - และพวกมันทำให้มันโต้ตอบกับหนึ่งในอนุภาคที่พันกัน จากนั้นนักฟิสิกส์จะวัดพารามิเตอร์ของการโต้ตอบนี้ (A + C) และส่งค่าผลลัพธ์ไปยังห้องปฏิบัติการในเตเนรีเฟซึ่งมีโฟตอนพัวพันที่สอง (B)

การเชื่อมต่อที่อธิบายไม่ได้ระหว่าง A และ B จะทำให้สามารถเปลี่ยน B เป็นสำเนาที่แน่นอนของอนุภาค C (A + C-B) ราวกับว่ามันย้ายจากเกาะหนึ่งไปยังอีกเกาะหนึ่งทันทีโดยไม่ต้องข้ามมหาสมุทร นั่นคือเธอเทเลพอร์ต

“เราคัดแยกข้อมูลที่ต้นฉบับมีอยู่ - และสร้างต้นฉบับใหม่ที่อื่น” Zeilinger ผู้ซึ่งได้เคลื่อนย้ายอนุภาคมูลฐานเป็นพัน ๆ ด้วยวิธีนี้แล้ว

นี่หมายความว่าในอนาคตนักวิทยาศาสตร์จะสามารถเคลื่อนย้ายวัตถุใด ๆ และแม้แต่ผู้คนด้วยวิธีนี้ - ท้ายที่สุดแล้วเราก็ประกอบด้วยอนุภาคดังกล่าวด้วยหรือไม่?

ในทางทฤษฎี เป็นไปได้มาก คุณเพียงแค่ต้องสร้างคู่ที่พัวพันให้เพียงพอและนำพวกเขาไปยังสถานที่ต่าง ๆ โดยวางไว้ใน "บูธเทเลพอร์ต" - พูดในลอนดอนและมอสโก คุณเข้าไปในบูธที่สามซึ่งทำงานเหมือนกับเครื่องสแกน: คอมพิวเตอร์จะวิเคราะห์สถานะควอนตัมของอนุภาคของคุณ เปรียบเทียบกับสิ่งที่พันกัน และส่งข้อมูลนี้ไปยังเมืองอื่น และมีกระบวนการที่ตรงกันข้าม - และสำเนาที่ถูกต้องของคุณถูกสร้างขึ้นใหม่จากอนุภาคที่พันกัน

ปัญหาพื้นฐานได้รับการแก้ไข

ในทางปฏิบัติ สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย ความจริงก็คือว่าร่างกายของเรามีอะตอมประมาณ 7 octillion (หลังจากเจ็ดมีศูนย์ 27 ตัวนั่นคือเจ็ดพันล้านพันล้าน) - นี่เป็นมากกว่าดวงดาวในส่วนที่สังเกตได้ของจักรวาล

และท้ายที่สุด จำเป็นต้องวิเคราะห์และอธิบายไม่เพียงแต่อนุภาคแต่ละตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเชื่อมโยงทั้งหมดระหว่างพวกมันด้วย - ท้ายที่สุด พวกมันจะต้องถูกรวบรวมในที่ใหม่ตามลำดับที่ถูกต้องตามอุดมคติ

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรวบรวมและส่งข้อมูลปริมาณดังกล่าว - อย่างน้อยก็ในระดับการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบัน ไม่ทราบว่าเมื่อใดที่คอมพิวเตอร์ที่สามารถประมวลผลข้อมูลปริมาณดังกล่าวจะปรากฏขึ้น ไม่ว่าในกรณีใด งานกำลังดำเนินการเพื่อเพิ่มระยะห่างระหว่างห้องปฏิบัติการ ไม่ใช่จำนวนอนุภาคที่เคลื่อนย้ายได้

นั่นคือเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าความฝันของการเคลื่อนย้ายมวลสารของมนุษย์นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้ ตัวอย่างเช่น ศาสตราจารย์ที่วิทยาลัยนิวยอร์กซิตี้ และนักวิทยาศาตร์ชื่อดังอย่าง มิชิโอะ คาคุ เชื่อว่าการเคลื่อนย้ายมวลสารจะกลายเป็นความจริงภายในสิ้นศตวรรษที่ 21 - และอาจถึง 50 ปีต่อมาด้วยซ้ำ ผู้เชี่ยวชาญคนอื่นๆ มักจะเห็นด้วยกับเขาโดยไม่ระบุวันที่

Eugene Polzik ศาสตราจารย์จากสถาบัน Niels Bohr แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนกล่าวว่า "นี่เป็นเรื่องของการปรับปรุงเทคโนโลยี การปรับปรุงคุณภาพ แต่ฉันจะบอกว่าปัญหาพื้นฐานได้รับการแก้ไขแล้ว และไม่มีการจำกัดความสมบูรณ์แบบอีกต่อไป"

อย่างไรก็ตาม คำถามอื่นๆ มากมายเกิดขึ้นระหว่างทาง ตัวอย่างเช่น "สำเนาของฉัน" ที่ได้รับจากการเคลื่อนย้ายมวลสารจะเป็นตัวฉันจริงหรือไม่? เธอจะคิดแบบเดียวกัน มีความทรงจำเหมือนกันไหม? ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ต้นฉบับของรายการที่ส่งจะถูกทำลายอันเป็นผลมาจากการวิเคราะห์ควอนตัม

“สำหรับการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัม การทำลายวัตถุเคลื่อนย้ายได้ในกระบวนการนั้นมีความจำเป็นอย่างยิ่งและหลีกเลี่ยงไม่ได้” เอ็ดเวิร์ด ฟาร์ฮี หัวหน้าศูนย์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ MIT ระหว่างปี 2547 ถึง 2559 และปัจจุบันทำงานที่ Google ยืนยัน “ฉันคิดว่าคุณคงทำได้แค่เพียง กลายเป็นนิวตรอน โปรตอน และอิเลคตรอน คุณจะไม่ดูดีที่สุด"

ในทางกลับกัน จากมุมมองที่เป็นรูปธรรมล้วนๆ เราไม่ได้ถูกกำหนดโดยอนุภาคที่เราถูกสร้างขึ้น แต่โดยสถานะของพวกมัน - และนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าข้อมูลนี้ถูกส่งอย่างแม่นยำอย่างยิ่ง

ฉันอยากจะเชื่อว่าเป็นเช่นนี้ และความฝันของมนุษยชาติเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายมวลสารจะไม่กลายเป็นความจริงในภาพยนตร์สยองขวัญที่มีชื่อเสียงซึ่งตัวละครหลักไม่ได้สังเกตว่ามีแมลงวันบินเข้าไปในห้องโดยสารของเขาโดยไม่ได้ตั้งใจ …