تألیف: حمید وثیق زاده انصاری
منبع:راسخون
منبع:راسخون
دور ترا رسانی: تبدیل فرضی ماده به انرژی و ارسال آن به مقصد و تبدیل مجدد آن به ماده.
دستگاه فکسی برای یک شیء سه بعدی که با استفاده از اصول دو بعدی، اشیاء سه بعدی را دور ترا رسانی می‌کند! دور ترا رسانی اجسام دقیقاً چیست؟ آیا در زندگی روزانه‌ی ما وجود دارد یا روی دادی است که تنها در داستان‌های تخیلی پیش تازان فضایی به چشم می‌خورد؟ آیا دور ترا رسانی نوعی انتقال آنی جسم تجزیه شده است؟
نظریه‌ی نسبیت انیشتین از تعریف دور ترا رسانی پشتیبانی نمی‌کند چرا که طبق این نظریه، بیشترین سرعت موجود در جهان متعلق به نور است. بنا بر این دور ترا رسانی نمی‌تواند پدیده‌ای آنی باشد، این‌طور نیست؟ به این ترتیب می‌توان گفت که دور ترا رسانی نوعی از انتقال (غیر منسجم) است. در فرهنگ لغات داستان نویسان، شاه کار دور ترا رسانی عبارت است از تجزیه شدن شیء یا فردی در یک مکان و ظهور یک کپی کامل از آن در جای دیگر.
اگر از این دیگاه به این مفهوم بنگریم، نمونه‌های مختلفی از دور ترا رسانی را در اطراف خود خواهیم دید:
اما این‌ها قرار دادهای موجود در دو بعد هستند. چطور می‌توان این قبیل انتقال‌ها را در سه بعد انجام داد؟ تا حد زیادی به همین روش. جسم اصلی به گونه‌ای اسکن می‌شود که تمامی اطلاعات مربوط به آن جمع آوری شوند؛ سپس این اطلاعات به مکانی دیگری منتقل می‌شوند و کپی جسم اصلی در آن جا دو باره ساخته خواهد شد. ممکن مواد تشکیل دهنده‌ی کپی جسم، با اصل آن یکی نباشد یا الگوی اتم به اتم آن با جسم اصلی مطابقت نکند.
احتمالاً دستگاهی خواهد بود که موقعیت، شتاب و نوع اتم‌های سراسر وجود یک جسم را ارز یابی نموده و سپس این اطلاعات را (مثلاً توسط امواج رادیویی) به مکانی ارسال می‌کند که در آن‌جا جسم مورد نظر توسط دستگاهی دیگر باز سازی می‌شود.
سؤالی که در این جا به ذهن می‌رسد این است: اطلاعاتی که ما در مورد آن سخن می‌گوییم چه حجمی دارد؟ به گفته‌ی مؤسسه‌ی ملی بهداشت آمریکا، برای شبیه سازی سراسر جسم یک انسان به حدود 10 گیگا بایت (در حدود 10^11 = 100,000,000,000 بیت، تقریباً ده سی دی فشرده) حجم نیاز است تا بتوان بدن او را به صورت کاملاً سه بعدی و با وضوح یک میلی متر در تمامی جهات شبیه سازی کرد.
اگر ما شناسایی و تشخیص اتم‌ها و اندازه گیری شتاب آن‌ها را نا دیده گرفته و به دقتی برابر یک طول اتمی در هر جهت بسنده کنیم، حجم اطلاعات مورد نظر حدود 10^32 بیت خواهد بود (عدد یک که 32 صفر به دنبال خود دارد). این میزان اطلاعات به حدی زیاد است که انتقال تمام آن حتی با بهترین فیبرهای نوری قابل تصور، بیش از صد میلیون قرن طول می‌کشد! اگر ما تمامی این اطلاعات را در سی دی‌های فشره ثبت کنیم، مکعبی از سی دی تشکیل خواهد شد که یک وجهش تقریباً 1000 کیلومتر مربع مساحت دارد!
تا کنون دانشمندان به طور جدی به مسأله‌ی دور ترا رسانی نپرداخته‌اند، چرا که به گمان آن‌ها این مقوله با اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی تناقض دارد. طبق اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی، اندازه گیری یا اسکن یک شیء یا یک اتم برای دریافت تمامی اطلاعات آن امکان پذیر نیست. هم چنین بر اساس این اصل هر چه اتم یا شیئی بیشتر اسکن شود، بیشتر دچار آشفتگی خواهد شد تا این که به جایی می‌رسد که حالت اولیه‌اش به طور کلی از بین می‌رود، بدون آن‌که اطلاعات کافی برای ایجاد نسخه‌ی کپی به دست آمده باشد.
در واقع این استدلالی بسیار منطقی است که اگر اطلاعات مورد نیاز قابل استخراج نباشند، امکان ایجاد یک نسخه‌ی کپی از جسم اصلی وجود نخواهد داشت.
با وجود این، شش تن از دانشمندان سازمان تحقیقات IBM این معضل را با استفاده از یکی از ویژگی‌های معروف و متناقض مکانیک کوانتومی حل کرده‌اند؛ این ویژگی، اثر انیشتین – پودولوسکی - روزن نام دارد. هم اینک بر اساس تصویر بالا به ادامه‌ی بحث می‌پردازیم.
به صورت خلاصه این سه دانشمند راهی برای اسکن کردن بخشی از اطلاعات شیء A یافتند که فردی می‌خواهد آن را دور ترا رسانی کند؛ به گونه‌ای که باقی اطلاعات مربوط به این شیء (بخش اسکن نشده)، طبق اثر انیشتین - پودولوسکی- روزن به شیء دیگری به نام C منتقل شود. شیء C قبلاً هرگز با A در تعامل نبوده است. سپس این امکان وجود دارد که بر اساس اطلاعات اسکن شده‌ی A، به گونه‌ای در C تغییر ایجاد شود که دقیقاً به حالت قبل از اسکن شدن A در آید. خودِ Aدیگر به حالت قبل از اسکن شدن نیست، چرا که به دنبال اسکن شدن کاملاً دچار اخلال شده است. به این ترتیب عملیات انجام شده دور ترا رسانی خواهد بود، نه ایجاد نسخه‌ی رو نوشت.
بخش اسکن نشده‌ی اطلاعات A به C منتقل شده است؛ این عملیات توسط شیء B صورت گرفته، که ابتدا با C و سپس با A در تعامل است. آیا واقعاً درست است که بگوییم B "ابتدا با C در تعامل است و سپس با A"؟ مطمئناً برای آن‌که چیزی از A به C منتقل شود، حامل باید قبل از C با A تعامل داشته باشد نه این که راه خود را دور کند. اما در این جا نوعی از اطلاعات ظریف و غیر قابل اسکن شدن وجود دارد که بر خلاف هر گونه محموله‌ا‌ی از ماده یا حتی بر خلاف اطلاعات معمول، می‌تواند به روش رو به عقب نیز منتقل شود. این نوع از اطلاعات ظریف و نا محسوس که به نام "همبستگی انیشتین – پودولسکی - روزن (EPR)" یا "در هم تنیدگی کوانتومی" شناخته می‌شود، از دهه‌ی 1930 که آلبرت انیشتین، بوریس پودولسکی و ناتان روزن، آن را در مقاله‌ای مشهور به بحث گذاشتند تا کنون، دست کم تا حدودی مورد درک واقع شده است. جان بل در دهه‌ی 1960 نشان داد که یک جفت از ذرات در هم تنیده، که زمانی با هم در تماس بوده‌اند اما بعداً به حدی از هم دور شده‌اند که دیگر قادر به تعامل مستقیم با یک‌دیگر نیستند، می‌توانند به صورت جداگانه رفتاری تصادفی داشته باشند؛ این رفتار به حدی هم بسته است که نمی‌توان آن را توسط آمار کلاسیک شرح داد.
آزمایش‌های صورت گرفته بر فوتون‌ها و ذرات دیگر، بارها و بارها وجود این هم بستگی‌ها را تأیید کردند و در نتیجه شواهدی قوی برای تأیید اعتبار مکانیک کوانتومی فراهم شده است؛ مکانیک کوانتومی تعریف نظام‌مندی برای وجود این هم بستگی‌ها دارد. یک واقعیت شناخته شده‌ی دیگر در مورد هم بستگی‌های EPR این است که آن‌ها به خودی خود قادر به رساندن پیغامی معنی دار و قابل کنترل نیستند. تصور بر این بود که تنها فایده‌ی آن‌ها، اثبات اعتبار مکانیک کوانتومی است. اما اکنون می‌دانیم که آن‌ها (هم بستگی‌های کوانتومی) می‌توانند از طریق پدیده‌ی دور ترا رسانی کوانتومی، بخشی از اطلاعات بسیار حساس و غیر قابل اسکن شدن یک شیء را که نمی‌توان آن‌ها را با روش‌های مرسوم ارائه داد، تحویل دهند.
دستگاه فکسی برای یک شیء سه بعدی که با استفاده از اصول دو بعدی، اشیاء سه بعدی را دور ترا رسانی می‌کند! دور ترا رسانی اجسام دقیقاً چیست؟ آیا در زندگی روزانه‌ی ما وجود دارد یا روی دادی است که تنها در داستان‌های تخیلی پیش تازان فضایی به چشم می‌خورد؟ آیا دور ترا رسانی نوعی انتقال آنی جسم تجزیه شده است؟
اگر از این دیگاه به این مفهوم بنگریم، نمونه‌های مختلفی از دور ترا رسانی را در اطراف خود خواهیم دید:
1. تلفن یا موبایل (تبدیل برق به امواج)
2. فکس؛ که تصاویر را منتقل می‌کند
3. وب گسترده‌ی جهانی
4. اتصالات DTH (دریافت برنامه‌های ماهواره‌ای توسط دیش شخصی)
اما این‌ها قرار دادهای موجود در دو بعد هستند. چطور می‌توان این قبیل انتقال‌ها را در سه بعد انجام داد؟ تا حد زیادی به همین روش. جسم اصلی به گونه‌ای اسکن می‌شود که تمامی اطلاعات مربوط به آن جمع آوری شوند؛ سپس این اطلاعات به مکانی دیگری منتقل می‌شوند و کپی جسم اصلی در آن جا دو باره ساخته خواهد شد. ممکن مواد تشکیل دهنده‌ی کپی جسم، با اصل آن یکی نباشد یا الگوی اتم به اتم آن با جسم اصلی مطابقت نکند.
احتمالاً دستگاهی خواهد بود که موقعیت، شتاب و نوع اتم‌های سراسر وجود یک جسم را ارز یابی نموده و سپس این اطلاعات را (مثلاً توسط امواج رادیویی) به مکانی ارسال می‌کند که در آن‌جا جسم مورد نظر توسط دستگاهی دیگر باز سازی می‌شود.
سؤالی که در این جا به ذهن می‌رسد این است: اطلاعاتی که ما در مورد آن سخن می‌گوییم چه حجمی دارد؟ به گفته‌ی مؤسسه‌ی ملی بهداشت آمریکا، برای شبیه سازی سراسر جسم یک انسان به حدود 10 گیگا بایت (در حدود 10^11 = 100,000,000,000 بیت، تقریباً ده سی دی فشرده) حجم نیاز است تا بتوان بدن او را به صورت کاملاً سه بعدی و با وضوح یک میلی متر در تمامی جهات شبیه سازی کرد.
اگر ما شناسایی و تشخیص اتم‌ها و اندازه گیری شتاب آن‌ها را نا دیده گرفته و به دقتی برابر یک طول اتمی در هر جهت بسنده کنیم، حجم اطلاعات مورد نظر حدود 10^32 بیت خواهد بود (عدد یک که 32 صفر به دنبال خود دارد). این میزان اطلاعات به حدی زیاد است که انتقال تمام آن حتی با بهترین فیبرهای نوری قابل تصور، بیش از صد میلیون قرن طول می‌کشد! اگر ما تمامی این اطلاعات را در سی دی‌های فشره ثبت کنیم، مکعبی از سی دی تشکیل خواهد شد که یک وجهش تقریباً 1000 کیلومتر مربع مساحت دارد!
تا کنون دانشمندان به طور جدی به مسأله‌ی دور ترا رسانی نپرداخته‌اند، چرا که به گمان آن‌ها این مقوله با اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی تناقض دارد. طبق اصل عدم قطعیت مکانیک کوانتومی، اندازه گیری یا اسکن یک شیء یا یک اتم برای دریافت تمامی اطلاعات آن امکان پذیر نیست. هم چنین بر اساس این اصل هر چه اتم یا شیئی بیشتر اسکن شود، بیشتر دچار آشفتگی خواهد شد تا این که به جایی می‌رسد که حالت اولیه‌اش به طور کلی از بین می‌رود، بدون آن‌که اطلاعات کافی برای ایجاد نسخه‌ی کپی به دست آمده باشد.
در واقع این استدلالی بسیار منطقی است که اگر اطلاعات مورد نیاز قابل استخراج نباشند، امکان ایجاد یک نسخه‌ی کپی از جسم اصلی وجود نخواهد داشت.
با وجود این، شش تن از دانشمندان سازمان تحقیقات IBM این معضل را با استفاده از یکی از ویژگی‌های معروف و متناقض مکانیک کوانتومی حل کرده‌اند؛ این ویژگی، اثر انیشتین – پودولوسکی - روزن نام دارد. هم اینک بر اساس تصویر بالا به ادامه‌ی بحث می‌پردازیم.
به صورت خلاصه این سه دانشمند راهی برای اسکن کردن بخشی از اطلاعات شیء A یافتند که فردی می‌خواهد آن را دور ترا رسانی کند؛ به گونه‌ای که باقی اطلاعات مربوط به این شیء (بخش اسکن نشده)، طبق اثر انیشتین - پودولوسکی- روزن به شیء دیگری به نام C منتقل شود. شیء C قبلاً هرگز با A در تعامل نبوده است. سپس این امکان وجود دارد که بر اساس اطلاعات اسکن شده‌ی A، به گونه‌ای در C تغییر ایجاد شود که دقیقاً به حالت قبل از اسکن شدن A در آید. خودِ Aدیگر به حالت قبل از اسکن شدن نیست، چرا که به دنبال اسکن شدن کاملاً دچار اخلال شده است. به این ترتیب عملیات انجام شده دور ترا رسانی خواهد بود، نه ایجاد نسخه‌ی رو نوشت.
بخش اسکن نشده‌ی اطلاعات A به C منتقل شده است؛ این عملیات توسط شیء B صورت گرفته، که ابتدا با C و سپس با A در تعامل است. آیا واقعاً درست است که بگوییم B "ابتدا با C در تعامل است و سپس با A"؟ مطمئناً برای آن‌که چیزی از A به C منتقل شود، حامل باید قبل از C با A تعامل داشته باشد نه این که راه خود را دور کند. اما در این جا نوعی از اطلاعات ظریف و غیر قابل اسکن شدن وجود دارد که بر خلاف هر گونه محموله‌ا‌ی از ماده یا حتی بر خلاف اطلاعات معمول، می‌تواند به روش رو به عقب نیز منتقل شود. این نوع از اطلاعات ظریف و نا محسوس که به نام "همبستگی انیشتین – پودولسکی - روزن (EPR)" یا "در هم تنیدگی کوانتومی" شناخته می‌شود، از دهه‌ی 1930 که آلبرت انیشتین، بوریس پودولسکی و ناتان روزن، آن را در مقاله‌ای مشهور به بحث گذاشتند تا کنون، دست کم تا حدودی مورد درک واقع شده است. جان بل در دهه‌ی 1960 نشان داد که یک جفت از ذرات در هم تنیده، که زمانی با هم در تماس بوده‌اند اما بعداً به حدی از هم دور شده‌اند که دیگر قادر به تعامل مستقیم با یک‌دیگر نیستند، می‌توانند به صورت جداگانه رفتاری تصادفی داشته باشند؛ این رفتار به حدی هم بسته است که نمی‌توان آن را توسط آمار کلاسیک شرح داد.
آزمایش‌های صورت گرفته بر فوتون‌ها و ذرات دیگر، بارها و بارها وجود این هم بستگی‌ها را تأیید کردند و در نتیجه شواهدی قوی برای تأیید اعتبار مکانیک کوانتومی فراهم شده است؛ مکانیک کوانتومی تعریف نظام‌مندی برای وجود این هم بستگی‌ها دارد. یک واقعیت شناخته شده‌ی دیگر در مورد هم بستگی‌های EPR این است که آن‌ها به خودی خود قادر به رساندن پیغامی معنی دار و قابل کنترل نیستند. تصور بر این بود که تنها فایده‌ی آن‌ها، اثبات اعتبار مکانیک کوانتومی است. اما اکنون می‌دانیم که آن‌ها (هم بستگی‌های کوانتومی) می‌توانند از طریق پدیده‌ی دور ترا رسانی کوانتومی، بخشی از اطلاعات بسیار حساس و غیر قابل اسکن شدن یک شیء را که نمی‌توان آن‌ها را با روش‌های مرسوم ارائه داد، تحویل دهند.
/ج
