Science-Fiction Oder Fakten: Werden Teleporter Uns Jemals Strahlen Lassen?

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Werden wir jemals über große entfernungen teleportieren können?

In dieser wöchentlichen Serie bewertet Life's Little Mysteries die Plausibilität populärer Science-Fiction-Konzepte.

Möchten Sie sofort von hier nach dort gelangen, auch wenn "dort" Meilen und Meilen entfernt ist? Wenn einige Science-Fiction-Geschichten es richtig machen, müssen Sie nur einen Schalter umdrehen und Presto, Sie werden zu Ihrem Ziel teleportieren.

Das bekannteste Beispiel für Teleportationstechnologie ist der Transporter in der Fernsehsendung "Star Trek". Die Schöpfer der Originalserie entwickelten diesen schimmernden Spezialeffekt, da sie nicht das Budget hatten, um eine Landung auf einem Raumschiff auf verschiedenen Planeten zu zeigen.

Gibt es eine Chance, dass Sie bald nach oben oder unten strahlen werden? Wissenschaftlich gesehen steht die Teleportation vor extremen Hindernissen, von denen selbst der unbesiegbare Montgomery Scott Schwierigkeiten haben könnte, um sich zu arbeiten.

"Mit der Teleportation eines großen Objekts stoßen Sie auf ein konzeptionelles Nein", sagte Sidney Perkowitz, Physiker an der Emory University in Atlanta.

Auf atomarer Ebene wurde jedoch bereits eine Art Teleportation erreicht, die zu weniger phantasievollen, aber immer noch beeindruckenden Technologien wie Quantencomputern führen könnte.

Ein Quantenweg

Die Teleportationsforschung macht Fortschritte. Erst vor ein paar Jahren stellten Wissenschaftler einen Rekordwert von fast 10 Meilen auf. Sie transportierten jedoch keine Materie, sondern teleportierten Quanteninformationen zwischen Photonen.

Zu den vielen Kuriositäten der quantenmechanischen Physik gehört, dass Teilchen und sogar winzige Diamanten, wie Forscher entdeckt haben, "verschränkt" werden können. Das heißt, Teilchen, die physikalisch zusammenwirken, sind oft so miteinander verbunden, dass eine Aktion, die an einem Element ausgeführt wird, das andere beeinflusst, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Albert Einstein hat dieses bizarre Phänomen unauslöschlich als "gruselige Fernwirkung" bezeichnet.

Das Hauptproblem besteht darin, alle Atome an den richtigen Ort zu bringen. Um die verschränkten Teilchen (d. H. Ihren Körper) an beiden Enden eines beabsichtigten Transports zusammenzubringen, muss der Quantenzustand des Originals durch alltägliche Kommunikationsmittel, z. B. eine Funkwelle, an das andere Ende weitergeleitet werden. Mit anderen Worten, Sie können keine Informationen über große interstellare Entfernungen in einem Augenblick aufnehmen.

"Eine Transportvorrichtung würde Sie niemals schneller transportieren als Lichtgeschwindigkeit", sagte Edward Farhi, Direktor des Center for Theoretical Physics des Massachusetts Institute of Technology.

Problematischer ist, dass die zweite Hälfte eines verwickelten Teilchenpaares (oder Paare) ebenfalls an seinem Ziel ankommen muss, bevor der Teleportationsvorgang stattfinden kann. Mit anderen Worten, damit Captain Kirk per Quantenteleportation auf die Oberfläche eines Planeten herabgestrahlt werden kann, müssten dort ohnehin alle erforderlichen Atome angeordnet werden, um ihn wieder herzustellen.

"Hier gibt es kein kostenloses Mittagessen", sagte Farhi. "Sie müssen den ganzen Satz von Partikeln senden, die die Sache bilden, die Sie teleportieren möchten."

"Star Trek" -Transporter verwenden diese Art von Sender und Empfänger nicht. Stattdessen tritt Kirk einfach auf ein Transporter-Pad und geht weg, um am Ziel zu rematerialisieren. "Sie müssten zwei Ausrüstungsteile einsetzen - einen Verschränkungsgenerator in Punkt A und einen Verschränkungsempfänger in Punkt B", sagte Perkowitz.

Diese Anforderungen setzen natürlich den Zweck der Verwendung eines Transporters gegenüber herkömmlichen Fortbewegungsmitteln in erster Linie weitgehend außer Kraft.

Datenüberlastung

Das beschriebene Teleportationsschema hört sich an, als würde es am Ziel einen Klon ergeben; Der Körper am Ursprungspunkt würde nicht einfach in einer wunderschön funkelnden Kaskade entmaterialisieren.

Der Prozess der Messung der Quantenzustände der Körperatome würde sie jedoch stören, was möglicherweise etwas Tötendes auslösen könnte. Der Quantenzustand eines Partikels am Punkt A, gemessen zur Rekonstitution eines identischen Partikels am Punkt B, ist nicht mehr so, wie er vor der Messung war. Der Quantenzustand des Quellteilchens wird "zerstört", sagte Farhi.

Der Quantenzustand jedes Atoms in einem Menschen, der zum Scheitern verurteilt ist, um ihn oder ihr Molekül für Molekül wieder zu beleben, ist jedoch selbst eine monumentale Herausforderung. Unser Körper besteht aus 10 27 Atomen und vielleicht 10 45 Bit Informationen - letztere entspricht einer Milliarde Billionen Billionen Billionen Terabyte großen Computerfestplatten.

Die Sammlung dieser Informationen und das Übertragen über das breiteste Breitband auf praktische, zeitnahe Weise grenzt an unglaublich, sagen Wissenschaftler.

"Die einzige Teleportation, die beobachtet wurde, war nur ein Quantenparameter, wie der Spin eines Elektrons oder die Ausrichtung des elektrischen Feldes eines Photons", sagte Perkowitz. "Es ist ein binäres Bit, eine Null oder eine Eins, links oder rechts, aufwärts oder abwärts. Wenn Sie es mit der Anzahl der Moleküle in einem makroskopischen Objekt multiplizieren, ist die Datenmenge [die zu teleportieren ist] erstaunlich."

Heisenberg wedelt mit dem Finger

In der Quantenmechanik gibt es noch das Heisenbergsche Unschärferprinzip. Je mehr Informationen Sie über die Position eines Partikels haben, desto weniger wissen Sie über seinen Impuls und umgekehrt. [Die lustigsten Theorien in der Physik]

In einem sich ständig wandelnden, dynamischen System wie einer Zelle, ganz zu schweigen von den Billionen von Zellen in einem menschlichen Körper, erscheint die Aufnahme einer vollständigen Momentaufnahme all dieser gleichzeitigen Aktivität als unmöglich.

"Sie könnten niemals einen exakten Klon eines Objekts erstellen und eine Komplexität haben", sagte Perkowitz. (Die Autoren von "Star Trek" wichen der letzten Ausgabe mit dem sogenannten Heisenberg-Kompensator des Transportersystems aus.)

Wurming

Ein völlig anderer, wenn auch nicht weniger spekulativer Weg, um zu teleportieren, wäre, das Gewebe des Universums selektiv aufzubrechen. Wurmlöcher - theoretische Tunnel durch die Raumzeit - könnten den Trick schaffen.

Die Wissenschaftler vermuten am besten, dass das Laichen eines Wurmlochs exotische physische Kräfte erfordert, von denen wir nicht träumen können. In Perkowitz 'Fazit: "Teleportation ist nach heutigem Wissen unmöglich."

Um in absehbarer Zeit lange und kurze Strecken zurücklegen zu können, scheint es, als müssten wir uns auf den Transport der altmodischen Vielfalt verlassen - Fahrzeug oder Fußgänger. Ein Shuttle scheint eine gute Option zu sein, um eines Tages auf die Oberfläche einer fremden neuen Welt zu steigen.

"Es scheint so, als wäre es einfach, Kirk von hier nach dort zu bringen", sagte Farhi, "ihn einfach zu schicken."

Plausibilitätswert: Die Physik blickt tief auf einen Transporter wie "Star Trek" und als Sci-Fi-Fahrmethode wirken die bekannten Teleportationsmittel undurchführbar und unpraktisch. Wir teleportieren daher einen von vier möglichen Rocketboys.


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