TELEPORTAREA CUANTICA
Unul dintre mijloacele de transport inventate de scriitorii de SF este teleportarea. Oricine a vazut o imagine dintr-un film al unei teleportari. Subiectii se asaza in niste camere speciale, si . dispar incetul cu incetul, pentru ca sa apara vii si nevatamati in alta locatie. Cred ca nimeni nu a putut sa uite o asemenea imagine.
Asa cum apare ea in imaginea scriitorilor de SF, teleportarea are mai multe faze: scanarea subiectului - transmiterea informatiilor - recrearea subiectului. Lucruri ce par relativ simple. Oamenii de stiinta au gasit insa cateva impedimente.
Primul dintre ele se refera la posibilitatile de scanare. In lumea cuantica nu putem masura parametrii unei particule cu o valoare precisa datorita principiului nedeterminismului, ci doar probabilistic. Astfel daca am dori sa aflam viteza unei particule nu vom sti nimic despre pozitia ei.
Apare apoi un alt impediment reprezentat de argumentul Penrose. Acesta spune ca nu putem masura o stare cuantica fara distrugerea ei. Deci pentru a obtine informatiile necesare teleportarii va trebui sa distrugem originalul.
Astfel teleportarea ar fi de fapt o secventa de tipul scanarea subiectului - distrugerea lui - transmiterea informatiei - recrearea subiectului. Recent insa a aparut un paradox care pare a da speranta ca in viitorul indepartat va putea fi realizata teleportarea cel putin a obiectelor daca nu a oamenilor. Este vorba despre efectul Einstein - Podolski - Rosen (efect EPR).
Cu totii stim ca, conform teoriei relativitatii, viteza maxima in univers este viteza luminii. Totusi s-a demonstrat ca o pereche de fotoni gemeni (obtinuti prin trecerea unei lumini monocromatice printr-un cristal) par a dezminti aceasta regula. Daca ceva interactioneaza cu primul foton, al doilea foton resimte instantaneu aceasta interactiune.
SCHEMA CLASICA
Schema clasica, teoretica, primordiala - sau cum doriti sa o numiti - schema, care intr-un an, doi, va fi studiata in scoala si cunoscuta pe de rost de orice pusti, mai mult sau mai putin sarguincios, revolutionara schema propusa de Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crepeau, Richard Jozsa, Asher Peres si William K. Wooters este extrem de simpla.
Fie I - starea particulei care trebuie teleportata. Vom numi doua personaje fictive ale povestii noastre, Alice - careia I se incredinteaza spre teleportare - si Bob - care asteapta cu nerabdare sa se petreaca minunea si sa-l capete pe I. Presupunem ca Alice si Bob au impartit deja pe din doua o pereche de particule EPR. Acum Alice nu mai are nimic de facut decat sa efectueze o masuratoare Bell asupra sistemului format din I si propria sa particula EPR. In urma acestei masuratori, Alice va obtine patru rezultate posibile, corespunzand celor patru stari ortogonale numite stari Bell. Stabilindu-si anterior un cod prin care fiecarui rezultat ii era asociata o singura transformare locala, Alice ii poate transmite lui Bob un semnal constand din doi biti de informatie, printr-un canal de comunicatie clasic. Astfel Bob va afla ca propriei sale particule EPR i s-a intamplat "ceva" si ca, aplicandu-i transformarea corespunzatoare codului primit de la Alice, il va obtine tocmai pe I.
GAURI NEGRE - GAURI DE VIERME (WORMHOLES)
"Gaurile negre detin premiul cel mare in vrajitoria moderna si se spune ca sunt tuneluri legand Universul nostru cu taramul de basm al unui numar infinit de alte universuri. Trucurile matematice care leaga intre ele diverse spatiu-timpuri nu genereaza neaparat o fizica de calitate . "
(E.R. Harrison)
Gaurile negre sunt obiecte ceresti, care, intr-un fel, pot dicta soarta Universului nostru. Karl Schwarschild reuseste sa gaseasca o solutie de mare eleganta pentru un corp sferic aflat intr-un spatiu gol (lipsit deci de materie). Aceasta solutie vine imediat dupa publicarea de catre Einstein a faimoasei ecuatii care sta la baza teoriei relativitatii generale, solutie cunoscuta sub numele de "metrica lui Schwartschild" :
ds2=c2(1-2GM/c2r)dt2-dr2/(1-2GM/c2r)-r2(dθ2+sin2θ dφ2)
Spatiu-timpul este curbat intr-o asemenea masura in jurul corpului respectiv, incat acesta devine practic invizibil. Altfel spus, daca raza corpului a atins valoarea r, am putea spune "pragul" Schwarschild, el si-a inceput calatoria fara intoarcere spre nefiinta, devenind o gaura neagra. Inauntru se petrec fenomene la care lumea "normala" nu are acces - spatiul devine timp, iar totul se prabuseste spre centrul care s-a transformat intr-o singularitate.
Ceea ce ne intereseaza insa pe noi in continuare este ca, pe langa spectaculozitatea unor asemenea rezultate, trebuie spus ca gaurile negre au o importanta cu totul aparte in fizica, astronomie si cosmologie. In primul rand pentru ca, tinand seama ca ele reprezinta stadiul final al colapsului unor stele cu masa egala cu cel putin trei mase solare, este de presupus ca foarte multe stele s-au si transformat sau urmeaza sa se transforme in gauri negre. Apoi, pentru ca neuniformitatile gravitationale este posibil sa fi generat o multime de minigauri negre in Universul timpuriu. In fine, pentru ca formarea unei gauri negre este foarte importanta pentru evolutia Universului, mai ales ca in timpul Big-Bang-ului, ca si in momentul mortii universului, conditiile sunt extrem de asemanatoare cu cele dintr-o gaura neagra.
Evident ca o gaura neagra nu poate fi observata direct, si anume pentru ca lumina, "vehiculul" care ne aduce informatia vizuala despre orice "lucru" existent in afara fiintei noastre, nu poate parasi suprafata sa si in consecinta . nu are "ce" sa ajunga la noi. Si totusi, gaurile negre sunt unele dintre cele mai studiate corpuri ceresti, mai ales de catre fizicienii teoreticieni si matematicieni.
Metrica Schwarzschild descrie si o a doua posibilitate, cea a ceea ce putem numi "gaurile albe". Adica, in loc de o particula, de exemplu, a carei distanta, r, sa scada pana la raza Schwarzschild, rs (orizont), si in continuare pana la zero - singularitatea, am putea avea o particula care sa "migreze" spre orizont din interior, r crescand deci dinspre singularitate spre rs si mai departe, transformand ceea ce in interiorul gaurii este timp in ceea ce in exterior este spatiu. Particula "iese" astfel spre orizont si nu se mai poate intoarce. In loc de o gaura neagra, avem acum de-a face cu o gaura alba. Dupa un exercitiu cu care ne-am obisnuit, particulei ii trebuie, in sistemul propriu, un timp finit (cateva microsecunde) pentru a realiza acest lucru. Pentru un observator extern al fenomenului, aceasta durata de timp are insa dimensiuni infinite.
Exista totusi o deosebire fundamentala fata de "solutia neagra" (si "pesimista")! Nu putem explica originea gaurii albe. Din acest punct de vedere, gaura alba este acauzala. Iar daca va veti imagina cumva ca raspunsul ar putea fi identificarea acestei origini cu insasi singularitatea, atinsa in mod fatal de particulele transgresand orizontul evenimentelor, veti realiza imediat ca nu se poate. Pentru ca din nou ne-am lovi de imposibile paradoxuri temporale, generate in ultima instanta de violarea cazualitatii: simplificand lucrurile, particula ar urma sa "iasa" inainte de a fi "intrat" ! Sau, daca nu despre o particula este vorba, ci despre o fiinta, aceasta ar reapare in lume inainte de a se fi nascut, si-ar putea intalni parintii sau bunicii sau chiar pe sine - cu libertate nelimitata de actiune, inclusiv de a-si ucide propriul ego.
WORMHOLES
Si daca totusi gaurile albe putea fi create si ar exista in perechi cu gauri negre, aceasta nu s-ar putea intampla in acelasi univers sau daca s-ar intampla in acelasi univers, ar implica spatiu-timp diferite.Asa se naste ideea - unii ar spune chiar necesitatea - existentei, generarii unor punti de legatura, neasteptate cai de acces, intre universuri sau spatiu-timpuri paralele. Adevarate tuneluri care au primit straniul nume de "gauri de vierme" - wormholes. Un concept nu foarte nou si, mai ales, imaginat de oamenii de stiinta inaintea autorilor de science-fiction. Pentru ca inca de prin anii 1950, Einstein si Rosen (acelasi din faimosul "paradox Einsten-Podolski-Rosen") au imaginat un nou tip de sfarsit pentru existenta materiei care se prabuseste intr-o gaura neagra. Cum spune Isaac Asimov in cartea sa "The Collapsing Universe", materia care se "imbulzeste" in gaura neagra poate, in principiu, sa se "strecoare" afara .
Acest transfer de materie, care se poate efectua practic instantaneu pe distante enorme (milioane sau miliarde de ani lumina), nu se poate face in mod "obisnuit", caci nu se poate pune de acord viteza luminii, ca viteza limita
in Univers. El implica niste . cai speciale, un fel de tunele, "punti Einstein-Rosen", cu le numeste Asimov, care nu pot avea caracteristicile temporale ale Universului nostru si prin care materia comprimata, strivita, in gaura neagra, explodeaza cu o enorma degajare de energie intr-un alt univers.
Gaurile albe (despre care a inceput sa se vorbeasca sub acest nume spre mijlocul anilor 1960 si pentru care, conform ideii lui Novikov si Ne'eman, quasarii ar putea fi un bun candidat), se pot foarte bine imagina ca niste mini-Big Bang-uri, care tot aduna mereu energia lor, pregatindu-se pentru Big-Bang-ul adevarat care da nastere Universului si genereaza radiatia de fond care "umple" intreg Universul la o temperatura de trei grade Kelvin si pentru a carei descoperire, Arno Penzias si Robert Wilson au luat in 1980 Premiul Nobel.
Marea problema care apare aici este urmatoarea: de unde isi ia Universul enorma energie de care are nevoie pentru a parcurge ciclurile evolutiei sale ? Daca nu cumva Universul nostru insusi este o imensa gaura neagra, care, la sfarsitul expansiunii, se "angajeaza" in procesul de comprimare, sfarsind prin a trece printr-o gaura de vierme inapoi in timp intr-un alt . el insusi !
Pare ciudat ? Desigur. Nu contrazic toate acestea ceea ce am prezentat si am incercat sa si justificam, nu doar sa explicam, pana acum ? Cum s-ar putea concepe "viata" in interiorul unei gauri negre ? Fara a renunta la toate cele spuse, lucrurile pot sta si putin altfel. Pentru ca, asa cum se intampla destul de des in fizica, este importanta scara la care se discuta procesele si fenomenele ! In ce fel ? Exista o diferenta esentiala intre gaurile negre "normale", cele despre care am vorbit pana acum, si posibilele gauri negre uriase. Caci, pe parcursul unor perioade suficient de indelungate de timp - sa zicem de cateva miliarde de ani - in nucleele masive ale unor galaxii gigante se pot dezvolta si asemenea gauri negre, de dimensiuni enorme : supergauri, cum le numeste E.R. Harrison. Riscul pentru ca un corp sa fie distrus, anihilat, in prezenta unei gauri negre, apare atunci cand densitatea medie a corpului este inferioara celei a gaurii negre. Densitatea unei gauri negre este insa invers proportionala cu patratul masei sale (usor de verificat). O gaura neagra cu masa egala cu o masa solara are o densitate de 1016 g/cm3, pe cand una de o suta de milioane de ori mai grea va avea o densitate de numai 1g/cm3, iar densitatea unei gauri negre de trei miliarde de mase solare ar fi mai mica decat cea a aerului la nivelul marii ! Cu alte cuvinte, daca o nava cosmica ar ajunge in vecinatatea unei asemenea supergauri negre, ea nu va intampina nici un fel de . "neplaceri"; mai mult pasagerii navei s-ar putea sa nici nu-si dea seama cand au traversat orizontul evenimentelor. Drumul este deschis spre gaura de vierme, care urmeaza sa "canalizeze" nava spre poarta de iesire, adica spre gaura alba. Doar ca, asa cum spuneam, cauzalitatea face imposibila "iesirea" in acelasi univers sau macar in acelasi spatiu-timp !
SALTUL IN HIPERSPATIU
Desenele de pe pagina urmatoare exprima mai clar decat orice cuvinte ideea - pe cat de simpla, pe atat de dificil de realizat - a saltului in hiperspatiu: atunci cand avem nevoie sa ajungem "in timp util" dintr-un punct in altul, pe traseul calatoriei noastre cosmice, nu avem decat sa . "indoim" spatiul, ca atunci cand ne jucam, de pilda, cu o furnica pusa pe o foaie de hartie, pe care o indoim pentru a o face sa ajunga, sa "cada", practic instantaneu, intr-o alta zona.
Se ridica bineinteles doua intrebari: este posibil de realizat "tehnic" acest lucru ? Si, cealalta intrebare, mult mai dificila si mai profunda: este posibil, in principiu, sa luam in considerare o asemenea posibilitate ?
Sa ne oprim la prima intrebare. La nivelul dezvoltarii tehnologice actuale, dar si al intelegerii stiintifice a naturii, raspunsul cel mai cinstit este : nu. Este insa acesta un lucru cu adevarat irealizabil ? Sa ne amintim cateva dintre discutiile legate de unificarea fortelor fundamentale in natura si, din nou, sa facem apel la "zestrea" pe care ne-a lasat-o Einstein.
