Сколько же энергии потребуется, чтобы двигать человеком, словно лучом прожектора? Ответ снова неутешителен для современной науки. В тысячи раз больше того количества энергии, что израсходовано за всю историю человечества! Какой же источник энергии нужен, чтобы исполнить подобный замысел? Нет, похоже, природа и впрямь поставила неодолимый барьер, препятствуя сложным объектам без всякого ущерба для себя переходить из одной формы материи в другую и наоборот.
В особенности нас убеждает в этом третье возражение, гласящее, что все наши попытки с предельной точностью описать составные части человека, то бишь отдельные его атомы, заранее обречены на неудачу. Это – проблема принципиального характера.
Поведение атомов вообще не поддается точному описанию. Этому препятствует принцип неопределенности Гейзенберга. Согласно ему, мы можем знать, например, либо местонахождение частицы, либо ее скорость. Если нам известно, как быстро движется частица, мы не в силах сказать, где она точно находится, и наоборот.
Создатели «Star Тгеск» искусно обошли проблему неопределенности в мире элементарных частиц, придумав так называемый компенсатор Гейзенберга. Когда научного консультанта фильма спросили о том, как действует эта вещица, он ограничился лишь одним словечком: «Хорошо!»
Ученые не могут так просто отмахнуться от этой проблемы. Тем интереснее узнать об опыте, который поставил австрийский физик, профессор Антон Цайлингер из Инсбрукского университета. Впервые в истории науки он сумел телепортировать элементарную частицу! Для этого ему пришлось «поступиться знанием»: он не стал измерять характеристики перемещаемой частицы.
Проблему, стоявшую перед ним и его коллегами, можно образно выразить так: попробуйте-ка перевезти из пункта А в пункт Б мешок… нет, не с котом, а с Протеем, который «разные виды начнет принимать и являться вам станет всем, что ползет по земле, и водою, и пламенем жгучим», стоит лишь вам развязать путы мешка. Где гарантия, что Протей сохранит свой облик неизменным? Как доставить в пункт Б «неведомо что»? Может быть, не развязывать мешок и сдать это «неведомо что» в целости и сохранности, не интересуясь тем, как оно выглядит, ибо облик его превосходит разумение человека? Именно так и поступил австрийский физик, готовя свой опыт.
Человек превратился в компьютер?
Необычайно быстрое развитие компьютерных технологий, пишет американский профессор Александр Болонки н, открывает перед человечеством совершенно неожиданный путь к индивидуальному бессмертию, «Человек как личность – это не более чем память, программы, привычки». Если сохранить эту информацию, записав ее на более стойкие носители (например, чипы), это и будет означать бессмертие. Человек возродится в электронном обличи и. Но ведь у него теперь не останется ничего человеческого? Нет, это только на первый взгляд. Все, что заложено в его мозгу – сознание, память, представления и привычки, – по-прежнему при нем; вот только хрупкие биомолекулы будут заменены чипами. Что касается внешнего вида, то его электронный человек может выбрать по своему желанию.
Уже «в 2020 – 2030 годах бессмертие станет доступным для жителей развитых стран, а еще спустя десять – двадцать лен и для основной массы человечества».
Будет ли подобное существо идентично своему предшественнику с его эмоциями и чувствами? В первый момент – да.
Но дальнейшее предсказать трудно…
Александр Зайцев
Так бывает в науке
Предваряя рассказ об опыте Цайлингера, поговорим еще немного о квантовом мире. В нем вообще много странностей. На наш обыденный взгляд, он фантастичен- Возьмем хотя бы принцип «суперпозиции» – наложения состояний – и поясним его с помошью бытового примера.
В нашем мире зрители, пришедшие на футбольный матч, на какой бы трибуне они ни сидели, видят, что спортсмены играют мячом одного и того же – допустим, белого – цвета. В квантовом мире тот же самый мяч мог бы одним болельщикам казаться белым, другим – черным, например, половина наблюдателей видела бы одно, половина – другое. Предсказать, что увидит некий господин N, нельзя. Мяч, словно мифический Протей, будет без устали принимать один облик за другим, не повинуясь законам, к которым привыкли мы, жители макромира.
Еще одна странность. В квантовом мире одна и та же частица может одновременно пребывать в двух разных точках пространства. Точнее говоря, две разлетающиеся в стороны частицы могут вести себя так. словно это одна и та же частица. Их полная противоположность – «негативные близнецы». Это частицы, которые на любом расстоянии ведут себя наперекор друг другу. Что-то их связывает. Как только на одном конце этой незримой нити возникает некая сущность, на другом появляется ее антипод. Если вернуться к нашим бело-черным мячам, вот что с ними будет происходить. Стоит нам увидеть, что первый мяч окрашен в черный цвет, как в тот же миг другой мяч, летящий в неведомой дали, станет белым, и наоборот.
В свое время эта «странная телепатия», действующая быстрее света, побудила Альберта Эйнштейна назвать квантовую механику ошибочной. Лишь в начале восьмидесятых годов группа французских ученых доказала, что описанная нами «молниеносная» связь частиц является реальным фактом, а вовсе не порождением фантазирующего ума. «Негативные близнецы», или, говоря научным языком, «антисимметрично коррелированные частицы», стали частью научного обихода. Они-то и сыграли главную роль в опыте Цайлингера.
В устройстве для расщепления светового тучно фотоны А и С образуют «антисимметрично коррелированную» пару.
Слева направо: Харольд Вайнфуртер, Дик Баумистер и Антон Цайлингер сидят перед своим рабочим лазером.
Еще в 1993 году группа американских физиков из лаборатории IBM во главе с Чарлзом Беннеттом придумала метод, позволяющий «телепортировать» частицы (или, строго говоря, информацию о них) на любое расстояние. Схема была такова. Чтобы «тедепортировать» частицу С, надо «связать» ее с другой частицей (обозначим ее А) и эту же частицу А «связать» с третьей частицей – В. Тоша свойства частицы С передадутся частице В.
Тут, конечно, нужны подробности.
В принципе, за любой нашей репликой могла бы следовать череда поправок, уточнений, замечаний, пояснений, которая завела бы нас в бесконечный тупик, если бы не одно обстоятельство. Сказанное нами, как правило, и так бывает известно нашему собеседнику, а потому не требует особых комментариев. В данном же случае мы вынуждены вновь и вновь уточнять схему необычного опыта, дополняя ее хоть какими-то подробностями, словно размечая путь в туманном мире квантовой физики.
Итак, чем мы располагаем? У нас есть фотон С (для своих опытов Цайлингер выбрал именно эту элементарную частицу). Мы намерены «телепортировать» его в иную точку пространства. В «доквантовом» мире мы бы переслали, переместили, передвинули наш объект в ту точку со скоростью, меньшей скорости света. Теперь можно сделать по-другому. Если в той точке пространства окажется такая же частица – фотон, то нам достаточно.
Так выглядит устройство для телепортации фотонов.
Лазер излучает фотон О неопределенной поляризации (что помечено скрещенными стрелками). После того как фотон минует кристолл, образуются два новых фотона (А и В) – также неопределенной поляризации. Обе эти частицы являются «антисимметрично коррелированной» парой. Поместив возле кристалла зеркало, мы получим еще одну пару фотонов (С и D). Поляризатор придает фотону С вертикальную поляризацию. В «аппарате Белла» (устройстве для расщепления светового пучка) фотоны А и С встречаются и образуют еще одну связанную друг с другом пору. Поэтому фотон А вынужден принять совершенно иную, противоположную поляризацию, нежели фотон С, – то есть горизонтальную поляризацию. В свою очередь, фотон В также вынужден принять противоположную – вертикальную – поляризацию (как и фотон С).