Тайны открытий XX века - Александр Волков

Подобную цифру можно оценить лишь в сравнении. Все книги мира, собранные вместе, содержат всего-навсего десять в двенадцатой степени килобайт информации — в десять миллионов миллиардов раз меньше, чем требуется для той — уникальной и неповторимой — книги, чьим содержанием станет некий Иванов или Джонсон, пришедший к физикам грядущих дней с простенькой просьбой: «Зашлите меня куда-нибудь на Марс!»

Чтобы транслировать такой объем информации, самая быстродействующая современная машина будет без устали работать не один миг, как хотелось бы оптимисту, не пару недель, на что заранее согласился бы пессимист, не несколько лет, что способны выдержать друзья убывшего в космический круиз, а 30 000 миллиардов лет. Возраст всей нашей Вселенной в две тысячи раз меньше, чем срок, отведенный современной физикой на такой вот перелет, точнее, на передачу данных о путешественнике.

«Машина пространства», если бы удалось ее построить, в действительности стала бы «машиной времени», способной уносить человека лишь в будущее.

За эти миллиарды лет исчезнут и желанный Марс, и родимая Земля. Понятно, что фигура заказчика так и не воскреснет в пыльном марсианском воздухе. Он не увидит у себя над головой темно-фиолетовое, почти черное небо. Не всмотрится в звезды, горящие над Марсом даже в дневную пору. Не увидит, как Земля, подобно привычной нам Венере, вспыхивает на небосводе то вечерней, то утренней звездой. Не разглядит Уран и Нептун, доступные даже невооруженным взорам будущих покорителей Марса. Нет, за то недолгое время, что отведено нашим планетам, он успеет перенестись на Марс разве что… на мизинец.

Продолжим наши рассуждения. Допустим, многие поколения владельцев «незримого тела» окажутся людьми в высшей степени порядочными и щепетильными. Тот самый компьютер, где хранится образ и опись чужого, одолженного заказчиком тела, они будут носить с собой везде: с Земли, выжженной раздувшимся Солнцем, на космическую станцию, а оттуда в новый, населенный людьми мир. Что ж, поверим в их удивительную способность везде и всюду не расставаться с компьютером, продолжающим (уже неизвестно куда) транслировать горемычное тело наивного заказчика, который по простоте души своей (или по отсутствию оной) доверил необычной фирме свое «механическое» тело. Допустим, что когда-нибудь, как «бог из машины», из новейшего физического оборудования возникнет живший когда-то человек, «ходячая коллекция атомов».

Но скажите, каким образом эта коллекция когда-то, во время оно, распалась на элементы? Вот вам и возражение номер два.

Чтобы «дематериализовать» человека, то есть разорвать силы, скрепляющие части атомных ядер, нужно, по расчетам ученых, разогреть тело до температуры, что в миллион раз выше, чем в центре Солнца. Только при этой температуре материя превратится в излучение. (Что испытает человек, вмиг сожженный на костре научной теории, не беремся сказать. Успокоим себя мыслью о том, что он все же возродится из света, «аки птица феникс, иже из пепла ся воставляет».) Световой луч со скоростью, ему одному присущей, перенесется в любую точку пространства, доставляя туда искателя легких путей, позволившего произвести над собой подобные манипуляции.

* * *

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, стоит измерить ее координаты, как неопределенной становится скорость.

Создатели сериала «Звездный путь» 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 физик Антон Цайлингер из Инсбрукского университета. Впервые в истории науки он сумел телепортировать элементарную частицу! Для этого ему пришлось «поступиться знанием»: он не стал измерять параметры 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» (Гомер, пер. В.А. Жуковского), 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.

Так бывает в науке

Еще в 1993 году группа американских физиков из исследовательского центра IBM во главе с Чарлзом Беннеттом придумала метод, позволяющий «телепортировать» частицы (или, строго говоря, информацию о них, их квантовое состояние, например, значение спина у электрона или атомного ядра, поляризацию у фотона) из одного места в другое на любое расстояние. Главные роли в этом эксперименте должны были играть «негативные близнецы» — частицы, которые на любом расстоянии ведут себя наперекор друг другу, как будто их что-то «связывает». Схема была такова. Чтобы «телепортировать» частицу С, надо «связать» («сцепить») ее с другой частицей (обозначим ее А), и эту же частицу А «связать» с третьей частицей — В. Тогда свойства частицы С, — помните, «минус на минус дает плюс»? — 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» речи, 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 эту точку со скоростью, не превышающей скорость света. Теперь можно сделать по-другому. Если в той точке пространства будет пребывать такая же частица — фотон, то нам достаточно, чтобы она изменила свои параметры и стала выглядеть точь-в-точь как частица C. Череда мгновенных превращений — вот лучший транспорт квантового мира! Фотон C и безликий фотон B, что воплотит чужой образ, — это начало и конец пути, это старт и финиш. Из пункта C в пункт B путешествует не сам герой, а его «паспорт». В квантовом мире эта «бумажка» воистину важнее любой букашки. Только с ее обретением элементарная частица принимает законченный вид.

Как видите, наша задача изменилась. Мы не частицу собираемся перемещать, мы лишь похитим ее «паспорт» и молниеносно подкинем его другой участнице опыта. В микромире фальшивых документов не бывает. Что записано в них, такова и частица.

Квантовый мир — это мир отрицаний и вычетов. Здесь обретенное «я» непременно означает упущенные возможности — свои и чужие. Если мяч, лежащий у вас в руках, окрашивается в черный цвет, значит, в ту же секунду в руках человека, живущего за тридевять земель от вас, точно такой же мяч белеет. Из двух возможностей воплотились обе: одна — здесь, одна — там.

А если продолжить нашу цепочку? В ней появится еще один человек, сидящий с мячом, загадочно меняющим цвет. Тогда срабатывает «закон отрицания отрицания»: черное — белое — черное. Таков результат мгновенных перемен. «Паспорт» передан. Объект, пребывающий в точке В, теперь выглядит так же, как его прототип С.

Телепортация фотонов в Венском университете 

Для того чтобы это случилось, нужен посредник — фотон А, то есть «негативный близнец» фотонов С и В. Мы можем прибегнуть к еще одному развернутому сравнению. Представьте себе, что в точке С пребывает частица, а в точке А находится зеркало. Что бы ни происходило с фотоном, зеркало А повторит его образ, чуть переиначив его, поменяв местами «левое» и «правое». Где-то в глубине нашей воображаемой лаборатории стоит еще одно зеркало (В). Оно «копирует» копию, оно повторяет ее гримасы и фортели, снова меняя местами «левое» и «правое». Теперь они совпадают: исходная частица и ее образ, отразившийся в одном из зеркал.