Страница 10 из 42
Перемещение, правда, не мгновенное — нужно время на воссоздание объекта, да и скорость сигналов хотя и очень велика (300 тысяч километров в секунду), но не бесконечна. С этим можно было бы примириться, хуже другое — квантовая физика доказала, и это было многократно подтверждено на опыте, что описать предмет абсолютно точно, со всеми деталями, принципиально невозможно. Знаменитое соотношение неопределенностей, открытое почти 80 лет назад немецким физиком Гейзенбергом, утверждает, что точно измерив координаты тела, мы не сможем узнать его скорость. Измерение координат "размазывает" скорость, и та может иметь любое значение. А если мы попытаемся измерить скорость, то сразу же "размажется", станет неопределенным положение тела.
Телепортация: успехи впереди!
В 1997 году к австрийскому физику Антону Цаилингеру (род. 1945) пришла мировая известность: е эксперименте, проведенном им, удалось впервые телепортировать фотоны (см. "Знание — сила", 2000, Ns В). В конце 2003 года на страницах немецкого журнала "Бильд дер Виссеншафт" появилось интервью с А. Цайлингером, профессором Института экспериментальной физики при Венском университете и автором популярной на Западе книги "Под покровом Эйнштейна. Новый мир квантовой физики". Выдержки из этого интервью мы предлагаем вам сегодня.
* "БдВ": — Вы телепортируете элементарные частицы на большое расстояние, проводите квантовые эксперименты с молекулами, состоящими из семидесяти атомов углерода, а теперь планируете провести подобные опыты с вирусами. В связи с этим хочется спросить, не грозят ли нам новые опасности? Что если спецслужбы или террористы захотят, например, телепортировать к своим жертвам чрезвычайно вирулентные вирусы?
Цайлингер: — Вирусы? При телепортации транслируется не материя, а информация. Пока нам удавалось телепортировать только частицы света — фотоны. Мы даже не знаем, сколько времени понадобится, чтобы поставить такие же опыты с более крупными объектами. Даже если мы проводим какие-то квантовые эксперименты с молекулами, мы еще очень далеки от того, чтобы телепортировать их. Здесь, кстати, надо пояснить, почему мы можем говорить о телепортации исходной частицы, когда мы вроде бы передавали лишь информацию об ее состоянии. Дело в том, что в этот момент исходная частица теряет свои прежние свойства, а Другая частица, которую мы называем телепортированной, приобретает эти свойства и теперь уже ничем не отличается от оригинала.
* "БдВ": — В вашей новой книге "Под покровом Эйнштейна" вы заявляете, что "информация — это первородное вещество Вселенной" и что "действительность и информация — это одно и то же". Может ли информация, по вашему мнению, существовать отдельно от материи и энергии, и не сводятся ли, чего доброго, последние к голой информации?
Цайлингер: — Для меня действительность и информация неразделимы как две стороны одной медали.
В конце концов, в один прекрасный день, возможно, удастся выразить на языке информации все физические процессы, да и вообще все содержимое естественных наук.
* "БдВ": — Не ведет ли ваша интерпретация квантовой физики — а здесь вы следуете традиции Нильса Бора — к субъективизму, ведь в итоге оказывается, что все зависит от сознания?
Цайлингер: — В квантовой физике и впрямь роль наблюдателя гораздо выше, чем прежде, однако его влияние нельзя назвать неограниченным. Единичные события совершаются абсолютно случайно и не подвержены нашей воле.
* "БдВ": — Если информация неизбежно зависит от наблюдателя и субъекта, то каким же образом физики приходят к объективным результатам? Ведь квантовая физика все же не образчик своеволия?
Цайлингер: — Информацию нельзя назвать чем-то исключительно субъективным. Конечно, информация — это то, чем кто-либо обладает, но в то же время это — информация о чем- то, то есть о самой действительности. * "БдВ": — Нильс Бор сказал однажды: кто не шокирован квантовой физикой, тот не понял ее. А Ричард Фейнман обмолвился даже, что квантовую физику не понимает никто. Проводя свои изощренные эксперименты, вы проникли в причудливый мир квантовой физики глубже, чем большинство других людей. Стала ли она для вас еще загадочнее? Цайлингер: — Проблема, о которой говорили Бор и Фейнман, заключается в следующем: с одной стороны, положения квантовой физики с невероятной точностью подтверждаются в экспериментах, вдобавок они очень красивы с математической точки зрения; с другой же стороны, этому разделу науки недостает какого-то понятного всем основополагающего принципа, из которого проистекала бы вся теория. Подобные принципы есть, например, в частной и общей теории относительности Эйнштейна.
Я думаю, что проблема тут в односторонне понятом реализме и надеюсь, что, прекратив разделять действительность и информацию, мы сделаем шаг в нужном направлении.
Итак, чем точнее измеряем координату, тем больше размазка скорости, и наоборот. Для макроскопических тел это остается фактически незаметным, а вот для молекул, атомов и других микрочастиц нельзя одновременно точно измерить скорость и координату. Поэтому описать предназначенное к транспортами тело можно лишь приближенно, какими бы изощренными не были способы измерений. Транспортированная реплика тела лишь похожа, но не идентична оригиналу.
Впрочем, практически это может быть вполне достаточным. Если передать внешние габариты куска железа и формулы, описывающие его атомы, это позволит изготовить приближенную копию, которую, опять-таки в силу гейзенберговского запрета на абсолютно точные измерения параметров, мы не отличим от исходного оригинала. Конечно, кусок железа — это предельно простой случай, но и в предельно сложном случае телепортации человека тоже возможен приближенный подход. Зачем передавать, например, точное расположение атомов его пищевода? Достаточно информировать адресата о структуре биологических тканей и их расположении в пищеводе. Мы знаем, что человек с протезом ног, почки, даже сердца не перестает быть самим собой. Насколько далеко можно пойти по этому пути?
На какой "красной черте" будут разрушены память и собственное "Я" оригинала? И вообще, что это будет — почти клон или всего лишь близнец? Сегодня эти вопросы из области фантастики. Тем не менее в отличие от чисто умозрительной "паранормальной транспортами" приближенная "винеровская телепортация" в принципе осуществима.
Наконец, есть еще квантовая телепортация, которая сегодня интенсивно обсуждается в самых серьезных физических журналах. Для того чтобы понять, в чем тут дело, нам придется еще раз поговорить о главной особенности квантовой физики.
Загадка, придуманная Эйнштейном
Квантовая механика — очень трудная наука, выводы которой часто противоречат здравому смыслу и нашему повседневному опыту. Неискушенному человеку трудно поверить в "придуманные физиками" соотношения неопределенностей. Кому придет в голову сомневаться в том, что у катящейся по столу горошины есть одновременно координата и скорость? Казалось бы, то же должно быть и для любой микрочастицы. Что из того, что она маленькая? Нужно просто научиться точным измерениям.
А вот опыты с микрочастицами говорят, что это не так. Пытаясь при измерении координаты "приколоть" частицу к точке, мы всякий раз передаем ей импульс. На тяжелую горошину это почти не оказывает влияния, а, например, легкий электрон, как живчик, прыгает при этом от одной точки к другой. Получается, что говорить одновременно о координате и скорости просто бессмысленно. Это — несовместимые понятия. Если измерена координата, мы можем говорить о частице, если же точно известна скорость — мы имеем дело фактически с распределенной в пространстве волной, которую не опишешь одной- единственной координатой.