Teleportasi, atau kemampuan untuk secara instan memindahkan orang dan objek dari satu tempat ke tempat lain, dapat dengan mudah mengubah arah perkembangan peradaban dan seluruh dunia secara umum. Misalnya, teleportasi akan sekali dan untuk selamanya mengubah prinsip peperangan, membuat semua alat transportasi tidak diperlukan, dan bagian terbaiknya: liburan tidak lagi menjadi masalah. Siapa yang tidak ingin memiliki teleportasi pribadi di rumah?
Mungkin, karena alasan inilah kemampuan ini paling diinginkan di antara umat manusia. Tentu saja, cepat atau lambat, fisika yang harus mewujudkan impian ini. Nah, mari kita lihat apa yang sudah dimiliki umat manusia di zaman kita ini?
Saya ingin memulai dengan kutipan dari seorang ilmuwan terkenal:
Sungguh menakjubkan bahwa kita dihadapkan pada sebuah paradoks. Sekarang kami bisa berharap untuk terus maju.
Niels Bohr
Teleportasi menurut Newton
Dalam kerangka teori Newton, teleportasi tidak mungkin dilakukan. Hukum Newton didasarkan pada gagasan bahwa materi terdiri dari bola biliar kecil yang keras. Objek tidak bergerak kecuali didorong; benda tidak menghilang atau muncul kembali di tempat lain. Tapi dalam teori kuantum, partikel mampu melakukan trik seperti itu.
Mekanika Newton berlangsung selama 250 tahun dan digulingkan pada tahun 1925 ketika Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger dan rekan mereka mengembangkan teori kuantum. Secara umum, jika teleportasi akan terwujud, itu berkat teori Quantum. Oleh karena itu, mari kita lihat lebih detail.
Video promosi:
Teori kuantum
Salah satu persamaan terpenting dalam teleportasi adalah persamaan gelombang Schrödinger (lihat foto). Mungkin ada tempat untuk membicarakan bagaimana hal itu muncul. Erwin pernah memberikan kuliah tentang fenomena menarik di mana dikatakan bahwa elektron berperilaku seperti gelombang. Peter Debye, salah satu rekan fisikawan di ruangan itu, mengajukan pertanyaan: "Jika sebuah elektron dapat digambarkan sebagai gelombang, lalu seperti apa persamaan gelombangnya?"
Pada saat itu, berkat Newton, semua orang sudah mengetahui kalkulus diferensial, fisikawan mendeskripsikan gelombang apa pun dalam bahasa diferensial. persamaan. Oleh karena itu, Schrödinger mengambil pertanyaan ini sebagai tantangan dan memutuskan untuk mengembangkan persamaan yang serupa untuk elektron. Dan dia melakukannya, karena Maxwell pernah mendapatkan persamaannya untuk medan Faraday, Schrödinger menurunkan persamaan untuk gelombang de Broglie (yang disebut gelombang elektron).
Sedikit penyimpangan dari topik: Sejarawan sains telah menghabiskan banyak upaya untuk mencari tahu di mana Schrödinger berada dan apa yang dia lakukan ketika dia menemukan persamaannya yang terkenal. Ternyata dia adalah pendukung cinta bebas dan sering pergi berlibur bersama selingkuhannya. Dia bahkan menyimpan buku harian terperinci, di mana dia memasukkan semua gundiknya dan menandai setiap pertemuan dengan kode yang rumit. Diyakini bahwa akhir pekan ketika persamaan itu ditemukan, Schrödinger menghabiskan waktu di Pegunungan Alpen, di Villa Herwig, dengan salah satu pacarnya. Jadi wanita terkadang dapat membantu merangsang aktivitas mental;)
Tapi tidak sesederhana itu. Jika elektron digambarkan sebagai gelombang, lalu apa yang bergetar di dalamnya? Jawabannya saat ini diyakini sebagai tesis Max Born berikut: Gelombang-gelombang ini tidak lebih dari gelombang probabilitas. Artinya, elektron adalah sebuah partikel, tetapi probabilitas untuk mendeteksi partikel ini ditentukan oleh gelombang de Broglie. Ternyata tiba-tiba di tengah-tengah fisika - ilmu yang biasanya memberi kita prediksi akurat dan lintasan terperinci dari objek apa pun, dari planet dan komet hingga bola meriam - ada konsep peluang dan probabilitas! Oleh karena itu muncul prinsip ketidakpastian Heisenberg: tidak mungkin untuk mengetahui kecepatan yang tepat, posisi yang tepat dari elektron dan energinya pada saat yang bersamaan. Pada tingkat kuantum, elektron dapat melakukan hal-hal yang sama sekali tidak terbayangkan: menghilang, kemudian muncul kembali, berada di dua tempat pada waktu yang sama. Nah, sekarang mari langsung beralih ke teleportasi.
Teleportasi dan teori kuantum
Ketika orang-orang ditanya: "Bagaimana Anda membayangkan proses teleportasi?", Kebanyakan mengatakan bahwa mereka harus masuk ke dalam kabin khusus, mirip lift, yang akan membawa mereka ke tempat lain. Tetapi beberapa membayangkannya secara berbeda: mereka mengumpulkan informasi dari kami tentang posisi atom, elektron, dll. di dalam tubuh kita, semua informasi ini ditransfer ke tempat lain, di mana, dengan menggunakan informasi ini, mereka mengumpulkan Anda lagi, tetapi di tempat yang berbeda. Pilihan ini mungkin tidak mungkin karena prinsip ketidakpastian Heisenberg: kita tidak akan dapat menemukan lokasi pasti elektron dalam sebuah atom. Namun, prinsip ini dapat diatasi karena sifat yang menarik dari dua elektron: jika dua elektron awalnya bergetar serempak (keadaan ini disebut koheren), maka mereka mampu mempertahankan sinkronisasi gelombang bahkan pada jarak yang sangat jauh satu sama lain. Bahkan jika elektron-elektron ini berjarak beberapa tahun cahaya. Jika sesuatu terjadi pada elektron pertama, maka informasi tentang ini akan segera dikirim ke elektron lain. Fenomena ini disebut belitan kuantum. Mengambil keuntungan dari fenomena ini, fisikawan selama beberapa tahun terakhir telah mampu menteleportasikan seluruh atom cesium, dan segera mereka mungkin dapat menteleportasikan molekul DNA dan virus. Ngomong-ngomong, itu mungkin untuk membuktikan kemungkinan fundamental teleportasi secara matematis pada tahun 1993. ilmuwan dari IBM di bawah kepemimpinan Charles Bennett. Jadi mereka tidak hanya tahu cara membuat prosesor, jika seseorang tidak tahu:)Mengambil keuntungan dari fenomena ini, fisikawan selama beberapa tahun terakhir telah mampu menteleportasikan seluruh atom cesium, dan segera mereka mungkin dapat menteleportasikan molekul DNA dan virus. Ngomong-ngomong, itu mungkin untuk membuktikan kemungkinan fundamental teleportasi secara matematis pada tahun 1993. ilmuwan dari IBM di bawah kepemimpinan Charles Bennett. Jadi mereka tidak hanya tahu cara membuat prosesor, jika seseorang tidak tahu:)Mengambil keuntungan dari fenomena ini, fisikawan selama beberapa tahun terakhir telah mampu menteleportasikan seluruh atom cesium, dan segera mereka mungkin dapat menteleportasikan molekul DNA dan virus. Ngomong-ngomong, itu mungkin untuk membuktikan kemungkinan fundamental teleportasi secara matematis pada tahun 1993. ilmuwan dari IBM di bawah kepemimpinan Charles Bennett. Jadi mereka tidak hanya tahu cara membuat prosesor, jika seseorang tidak tahu:)
Pada tahun 2004, fisikawan di Universitas Wina mampu melakukan teleportasi partikel cahaya pada jarak 600m di bawah Sungai Danube melalui kabel serat optik, sehingga membuat rekor jarak baru. Pada tahun 2006, benda makroskopik digunakan untuk pertama kalinya dalam percobaan semacam itu. Fisikawan dari Niels Bohr Institute dan Max Planck Institute berhasil menjerat seberkas cahaya dan gas yang terdiri dari atom cesium. Triliunan atom berpartisipasi dalam acara ini!
Sayangnya, menggunakan metode ini untuk teleportasi benda padat dan relatif besar sangat merepotkan, jadi teleportasi tanpa keterikatan kemungkinan besar akan berkembang lebih cepat. Mari kita analisis di bawah ini.
Teleportasi tanpa keterikatan
Penelitian di bidang ini mendapatkan momentumnya dengan cepat. Pada tahun 2007, sebuah penemuan penting dibuat. Fisikawan telah mengusulkan metode teleportasi yang tidak memerlukan keterikatan. Bagaimanapun, ini adalah elemen teleportasi kuantum yang paling kompleks, dan jika Anda berhasil untuk tidak menggunakannya, Anda akan dapat menghindari banyak masalah terkait. Jadi, inilah inti dari metode ini: Para ilmuwan mengambil berkas atom rubidium, menerjemahkan semua informasinya menjadi berkas cahaya, mengirimkan berkas itu ke kabel serat optik, dan kemudian membuat berkas atom asli di tempat lain. Penanggung jawab penelitian ini, Dr. Aston Bradley, menyebut metode teleportasi klasik ini.
Tetapi mengapa metode ini mungkin? Hal ini dimungkinkan karena keadaan materi yang baru ditemukan "kondensat Bose-Einstein", atau KBE (Pada gambar di sebelah kiri, ia terlepas dalam perangkap ellipsoid). Ini adalah salah satu zat terdingin di seluruh alam semesta. Di alam, suhu terendah dapat ditemukan di luar angkasa: 3 Kelvin, yaitu. tiga derajat di atas nol mutlak. Hal ini disebabkan panas sisa Big Bang, yang masih memenuhi alam semesta. Tetapi CBE ada dari satu juta hingga satu miliar derajat di atas nol absolut. Temperatur ini hanya bisa didapatkan di laboratorium.
Ketika zat didinginkan ke keadaan CBE, semua atom jatuh ke tingkat energi terendah dan mulai bergetar serempak (menjadi koheren). Fungsi gelombang dari semua atom ini tumpang tindih, jadi dalam arti tertentu, CBE menyerupai "superatom" raksasa. Keberadaan zat ini diprediksi oleh Einstein dan Schatiendranath Bose pada tahun 1925, tetapi kondensat ini baru ditemukan pada tahun 1995 di laboratorium Institut Teknologi Massachusetts dan Universitas Colorado.
Jadi, sekarang mari kita pertimbangkan prinsip teleportasi dengan partisipasi KBE. Pertama, zat super dingin dikumpulkan dari atom rubidium dalam keadaan CBE. Kemudian atom rubidium biasa dikirim ke BEC ini, yang elektronnya juga mulai turun ke tingkat energi terendah, sambil memancarkan kuanta cahaya, yang selanjutnya disalurkan melalui kabel serat optik. Selain itu, berkas ini berisi semua informasi yang diperlukan untuk menggambarkan berkas awal materi. Setelah melewati kabel, berkas cahaya memasuki BEC lain, yang mengubahnya menjadi aliran awal materi.
Para ilmuwan menganggap metode ini sangat menjanjikan, tetapi ada masalah tersendiri. Misalnya, CBE sangat sulit didapat bahkan di laboratorium.
Keluaran
Dengan semua yang telah dicapai selama ini, dapatkah kita mengatakan kapan kita sendiri akan menerima kemampuan yang luar biasa ini? Di tahun-tahun mendatang, fisikawan berharap dapat melakukan teleportasi molekul kompleks. Setelah itu, mungkin perlu beberapa dekade untuk mengembangkan cara teleportasi DNA, atau mungkin sejenis virus. Namun, tantangan teknis yang perlu diatasi untuk mencapai pencapaian seperti itu luar biasa. Tampaknya berabad-abad akan berlalu sebelum kita dapat memindahkan objek biasa, jika memungkinkan.
Bahan yang digunakan: Michio Kaku "Physics of the Impossible"
