Nienawidzę portali... czyli teleportacja w fantastycę i w rzeczywistości!

    Jak powszechnie wiadomo – orły to bardzo kapryśny środek transportu, miotły przyciągają armie szemranych typów w łachmanach a hipernapęd potrafi się najzwyczajniej w świecie zepsuć zostawiając kolejny biedny statek na pastwę Imperium.

Ale, ale! Fantastyka specjalnie na takie okazje wymyśliła coś niezawodnego i niezwykle komfortowego  – teleportację.

No dobrze, ale jak zdefiniowalibyśmy teleportację?

Zaprzągając nasze najprzedniejsze ścisłe umysły to tego zadania otrzymalibyśmy zapewne odpowiedź w stylu:

przemieszczanie obiektu z punktu A do punktu B olewając wszystkie punkty przestrzeni między tymi punktami

Poza tym, do skutecznej teleportacji wymagany jest najczęściej specjalny zwój, kamień, stary zniszczony but lub jeden z przemiłych przedstawicieli klas magicznych, zawsze skorych wysłać swoich kompanów gdzieś w cholerę żeby móc dalej w spokoju kontemplować kolejne butel… ekhem,  księgi.

Skoro już wiemy czym jest teleportacja i jak działa w literaturze zastanówmy się czy i w jaki sposób można ją zaobserwować w naszej ziemskiej rzeczywistości.

Odpowiedź brzmi: TAK! 

*ale nie do końca taka jaką byśmy chcieli

O czym mówię? Wyobraźmy sobie najprostszą molekułę we wszechświecie - wodór. Wodór składa się z jednego protonu i jednego elektronu. Elektron krąży wokół protonu i w dodatku obraca się wokół własnej osi niczym kręcący się globus. Te szalone obroty elektronu wokół własnej osi nazywamy spinem i może on przyjmować tylko wybiórcze (czy jak to się w fizyce mówi, „skwantowane”) wartości. W przypadku atomu wodoru spin może wynosić +1/2 i -1/2. I teraz najważniejsze – taki elektron możemy połączyć niewidzialną nicią przeznaczenia z innym elektronem (czyli je ze sobą splątać) dzięki czemu kiedy zmierzymy spin jednego elektronu jego mroczny brat bliźniak od razu przyjmuje wartość odwrotną. Ba, tak splątane elektrony możemy spotkać o każdej porze dnia i nocy ponieważ w takiej właśnie formie najczęściej występują w atomach, gdzie znajdują się na orbitalach obsadzonych według określonych zasad. Na tym efekcie opiera się cała gałąź dopiero raczkujących technologii kwantowych. Dlaczego? Ponieważ teleportacja jak wszyscy wiedzą jest natychmiastowa, zatem jakiekolwiek obliczenia w takim systemie zachodzą praktycznie w jednej chwili. I nie mam tu na myśli zadań typu Jasiu kupił 10 jabłek a 3 zjadła mu Kasia tylko złożone zagadnienia z fizyki teoretycznej, ekonomii, geologii, astronomii a przede wszystkim – kryptografii, dzięki której zmieniające się raz po raz szyfry chronią nasze konta bankowe przez kradzieżą…

Pomimo tego wszystkiego – trochę słabo, co nie? 

Gdzie te epickie wrota do innych wymiarów i nudności po skorzystaniu z portali?

Zastanówmy się zatem czy jesteśmy w stanie coś przeteleportować idąc troszkę.. na około.

Jakie w rzeczywistym świecie występują ograniczenia związane z przemiszczaniem?

Przede wszystkim - prędkość światła, czyli 300 000 kilometrów na sekundę. Żeby sobie jakoś tą prędkość wyobrazić posłużmy się przykładem. Gdybyśmy strzelili laserem z Ziemii żeby rozwalić Księżyc, lub przynajmniej znajdującą się tam bazę nazistów, wiązka lasera wędrowałaby około 1,3 sekundy zanim rozległyby się pierwsze pogróżki w języku naszych zachodnich sąsiadów. Najbardziej memiczny fizyk w historii czyli Albert Einstein udowodnił (teoretycznie, na kartce, jak porządny fizyk teoretyk z początku XX wieku, eksperymentalnie udowodniono to wiele lat później) że żaden obiekt materialny (czyt. atomy, związki chemiczne, ślimaki, taborety a nawet statki kosmiczne) nie może poruszać się z prędkością większą niż prędkość światła. Jedynym wyjątkiem od tej reguły są plotki, ale one, oczywiście, bytem materialnym nie są.

Czy możemy rozpędzić jakiś obiekt materialny do prędkości światła nie niszcząc go?

Prawie, na Ziemii istnieje kilka wielkich akceleratorów cząsteczek elementarnych zdolnych do rozpędzenia protonów i innych molekuł to prędkości równych 0.9997 prędkości światła. Takie cudeńka wykorzystuje się do badań dotyczących formowania się naszego wszechświata czy odkrywanie nowych egzotycznych cząsteczek o tak chwytliwych nazwach jak gluon, neutrino czy Higgs, które powstają na przykład przy zderzaniu się gwiazd. Ah, zapomniałbym, akceleratory cząsteczek są z natury wielgachne, rozmiarem porównywalne do kopalni Moria. Wystrojem wnętrz i wyglądem mieszkańców zresztą również. Poza tym, lista rzeczy które możemy rozpędzać w takich zabawkach niestety zamyka się na obiektach subatomowych, ponieważ rozpędzenie całego atomu do takich prędkości wymagałoby praktycznie nieskończonej energii, z której pozyskiwaniem nadal mamy spory problem. Także jeżeli nie jesteście neutrinem albo innym nerdonem to niestety – idziecie z buta.

Czyli nie ma żadnej nadziei? Nie możemy się teleportować?

Niestety nie. Ale nie ma co się załamywać, środki transportu stają się coraz szybsze a w nadchodzących kilkunastu latach wśród nich nastąpi kolejny przełom (i nie, nie mam na myśli kolejnej plagi hulajnóg elektrycznych które w wielu miastach można znaleźć już nie tylko na chodnikach ale i znakach, sygnalizatorach świetlnych czy płotach) dzięki kolejom próżniowym takich firm jak Hyperloop, które mają osiągać prędkości nawet 8 000 kilometrów na godzinę, więc kto wie może za kilkadziesiąt lat z Zakopanego do Ustki dojedziemy w 4 minuty i unikniemy tak uwielbianego przez wszystkich stania w korkach.

No ale weź… na pewno się nie da?

No dobra. Przychodzi mi do głowy jeden sposób który teoretycznie mógłby zadziałać. Wyobraźmy sobie Hansa, jednego z sierżantów pracującego w tajnej bazie nazistów po ciemnej stronie księżyca, i jego ukochany wygodny fotel w którym spędza długie godziny kiedy odwiedza babunie w Lipsku. Dla uproszczenia załóżmy że fotel ten jest w 100% z węgla (w końcu Śląsk nie tak daleko). Całkowitą informację o strukturze atomowej tej fotela można zamienić na przykład na kod binarny czyli ciąg zer i jedynek. Następnie ten kod możemy zapisać w wielu parametrach fotonów, czyli cząstek-fal światła, takich jak ich częstotliwość drgań, polaryzacja i tym podobne. Następnie te fotony wysyłamy z do bazy na księżycu. Tamtejszy komputer rozszyfrowuje kod i podłączona do niego drukarka 3D odtwarza idealnie strukturę ukochanego fotelu. Czy zadziałałoby to dla organizmów żywych? Obawiam się, że nie. Jeszcze wiele lat minie zanim zrozumiemy do końca w jaki sposób jak funkcjonują nawet najprostsze z nich i o wiele więcej, zanim nauczymy się je drukować molekuła po molekule. Ale pewna firma na I mogłaby na pewno na takiej usłudze sporo zarobić…

 

Żródła:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement

[2] Quantum Entanglement, Strange metals, and black holes, lecture by Subir Sachdev, Harvard University

[3] https://home.cern/resources/faqs/facts-and-figures-about-lhc

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Vactrain