Jak reálné je teleportovat lidi do vesmíru?  
Podle studentského projektu nejspíš ne, protože teleportace jednoho člověka dnes představitelnými technologiemi by zabrala mnohem déle, než existence vesmíru. Budeme si muset počkat na ty nepředstavitelné.



 

Zvětšit obrázek
Ve Star Treku je to hračka. Kredit: Paramount Network Television.

Ve světě Star Treku to mají s cestováním na krátké vzdálenosti docela jednoduché. Stačí mít transportér se šikovnou obsluhou na jedné straně zamýšlené cesty a už nemusíte udělat skoro ani krok. Osoby i náklad se během teleportace rozloží na informaci, přenesou transportním paprskem na místo určení a tam se pak zase zhmotní. Taková pozoruhodná technologie přináší celou řadu vojenských i civilních aplikací, takže je ve Star Treku i jiných vysněných světech hojně využívaná. Nakolik je ale taková teleportace možná v naší realitě?

 

Zvětšit obrázek
Teleportace nebývá vždy úspěšná, viz Galaxy Quest. Kredit: DreamWorks Pictures.


Slavný popularizátor fantastických technologií Michio Kaku před pár lety předpověděl, že zařízení podobné startrekovskému transportéru bychom mohli mít k dispozici do sta let. Čtveřice studentů fyziky Univerzity v Leicesteru v čele s Jamesem Nelmsem se zase nedávno v občerstvujícím myšlenkovém cvičení pokusila vyčíslit, kolik času a energie by při teleportaci zabralo odeslání kompletních dat o jednom člověku. Jejich studii poté publikoval místní univerzitní odborný plátek pro studenty Journal of Physics Special Topics. Tento časopis je vlastně pískovištěm, na kterém si studenti mohou osahat vědeckou práci od začátku až do konce a navíc publikovat zábavné až výstřední věci, což se jim pak během vědecké kariéry už jen tak nepovede.


 

Zvětšit obrázek
Transportér s ovládacím pultem na palubě USS Voyager. Kredit: Paramount Network Television.

Jak studenti postupovali? Jako modelovou situaci si vybrali teleportaci člověka z povrchu Země na oběžnou dráhu a vyšli z toho, že před započetím teleportace musí být teleportovaná osoba přeložena do podoby odesílatelných dat. Samotná lidská DNA podle nich představuje 10 na desátou bitů informace a když se odhadne všechno dohromady, včetně nastavení neuronů v mozku, tak se Nelms a spol. dostali k údaji 2,6 krát 10 na čtyřicátou druhou bitů. Když by takový objem dat chtěl někdo přenést ze zemského povrchu na oběžnou dráhu a když by použil pásmo 29,5 až 30 GHz, tak by podle Nelmsova týmu na to potřeboval 4,85 krát 10 na patnáctou let. Uvažovali přitom, že jak vysílač tak i přijímač teleportovaných dat dosáhli maximální možnou rychlost vzorkování dat podle Nyquistova-Shannonova teorému.


 

Zvětšit obrázek
Curiosity na Marsu. Před sto lety by se asi dost divili. Kredit: NASA/ JPL.

Vzhledem k tomu, že dosavadní stáří vesmíru činí necelých 14 miliard, tedy 14 krát 10 na devátou let, tak by podle uvažovaného modelu zabrala teleportace jednoho člověka na oběžnou dráhu dobu odpovídající 350 tisíc násobku délky existence známého vesmíru. Autoři studie podotýkají, že by v takovém případě bylo rozhodně lepší jít pěšky. Rychlejší teleportace by vyžadovala přísun většího množství energie. Zdá se, že na teleportaci lidí si budeme muset ještě dlouho počkat.


Jak je vidět, ani ty nejpokročilejší technologie dneška si s teleportací neporadí, což se ostatně dalo čekat. V této souvislosti je příznačné, že ve Star Treku vlastně transportér vůbec být neměl a autoři seriálu ho použili až kvůli technické náročnosti a výši nákladů na natočení přistávání kosmických lodí na povrchu planet. Na druhou stranu, předpovídat budoucnost technologií na základně dobových znalostí je velice ošemetné. Podle dialogu v sérii Star Trek: Enterprise, epizodě "Daidalos" byl transportér vynalezen na začátku 22. století, čili zhruba ode dneška za sto let. Kdyby někdo před sto lety požádal kreativní studenty fyziky aby odhadli, jak náročné by bylo třeba na dálku řídit mechanický stroj na povrchu Marsu, pravděpodobně by dostal podobnou odpověď. Století je dost dlouhá doba na to, aby se s trochou štěstí objevily prozatím netušené technologie, které postaví naše dnešní propočty ohledně teleportace na hlavu.

 

 

 


Literatura

University of Leicester News 30.7. 2013, Wikipedia (Transporter – Star Trek, Nyquist–Shannon sampling theorem).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 01.08.2013 21:58
Tisk článku

Jak naučit svého psa fyziku - Orzel Chad
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 298 Kč
cena: 253 Kč
Jak naučit svého psa fyziku
Orzel Chad
Oto Otépka
sponzor


Diskuze:

Pavel

Pavel Aron,2013-08-06 08:03:10

Jistě přenést fotku člověka nebo jeho hologram bude méně náročné. jenže teleportace je něco jiného. A dle mého názoru principelně nemožná.

Odpovědět

Není v tom výpočtu chyba?

Petr Chaloupka,2013-08-04 22:29:57

Možná se mýlím, ale zdá se mi množství nutných dat pro přenesení zbytečně moc velké. I když "nastavení neuronů v mozku" nese mnoho informace, tak pro jejich kopii nepotřebuji znát tolik dat. Připomíná mi to trochu známý případ se šachy. Počet možných kombinací je velmi velký, přesto zápis konkrétní pozice je poměrně krátký.
Popis konkrétní situace v mozku je také jednodušší, než popis všech možných kombinací. Lidské tělo se skládá z asi 10 na 27 atomů. Nezdá se mi, že by doplňující informace o atomech a vazbách mohly způsobit nárůst množství nutných dat pro teleportaci na násobek biliard.

Odpovědět


Pavel Aron,2013-08-05 20:50:41

Odpovědět

teleportace

Pavel Aron,2013-08-03 09:02:57

Obávám se, že pokud neobjevíme jiné zcela nové fyzikální zákony, pak je něco jako teleportace zcela nemožné. Uvažovat můžeme maximálně o teleportaci elementárních částic. Člověk je jednak makroskopický útvar , který není prostým součtem jeho atomů či kvantových stavů, ale je složitým dynamickým systémem. Jak systém je charakterizován na více úrovních. Teleportovat už jen atom o třech a více částicích by bylo asi nemožné natož člověka. Jednak připomínám princip neurčitosti a jednak získat přesnou informaci , zápis informace charakterizující člověka prostě nelze a to ani při použití destruktivních metod rozkladu na jednotlivé prvky. Jednak u těch prvků se nám objeví princip neurčitosti a jednak nikdy nebudeme pak už popisovat systém zvaný konkrétní člověk ale jen souhrn jeho součástí a to není člověk .

Odpovědět

Pavel Aron,2013-08-03 08:55:12

Odpovědět

Star Trek

Jakub Rint,2013-08-02 17:40:54

Mě přijde vtipné, že teleportace ve ST byla použita z důvodu ušetření za kulisy a zrychlení děje :D

Odpovědět

.

Palo Priezvisko,2013-08-02 15:44:28

akym vlastnym egom? ak to bude dokonala kopia, tak to budes ty. akurat v dvoch exemplaroch :)

Odpovědět

...

Petr Dyntar,2013-08-02 15:08:23

tuším že jsem si něco podobného myslel o 32 GB flash kartě o velikosti nehtu na malíčku a 4 jádrovém počítači s displayem a 12 megapixelovou videokamerou,a GPS který budu nostit v kapse,o nějakých bezpilotních letounech a fotografiích celé planety ze satelitu ani nemluvě.

před 20 lety se z internetu stahovalo i 2000x pomaleji než dnes a to znamená že co bych dnes stahoval den,bych tenkrát stahoval 5 let.

S předpovědí technologického pokroku bych byl opatrnější :)

Odpovědět

:-)

Ctibor Jablonický,2013-08-02 12:08:29

To je fakt. Odesláním informace vlastně vytvoříme kopii. Dokonalou, ale s vlastním egem. Nezbývá nic jiného než vykousnout a přenést prostor. :-)

Odpovědět

Takhle to nepůjde

Vít Výmola,2013-08-02 10:58:46

Pokud bysme chtěli mít skutečnou teleportaci, určitě se na to nepůjde přes přenos informace o DNA a částicích v těle. Myslím, že je potřeba přenést celý kvantový stav objektu, jinak přenesený objekt zkrátka nebude fungovat (nebo přinejmenším nebude stejný). Takový přenos by asi spíš připomínal dnešní pokusy s kvantově propletenými stavy a kvantovou teleportací.
Uvedené studentské úvahy jsou tedy pěkným cvičením, ale jsou vlastně docela irelevantní.
Nehledě k tomu, že pouhý přenos informace by vedl k replikaci a ne teleportaci. Já bych teda raději zůstal jenom v jednom exempláři. :)

Odpovědět

Trochu vylepšíme 3D tiskárnu

Jaroslav Santner,2013-08-02 10:11:18

a na druhém konci vesmíru si to body vytiskneme. Možná se tam někde bude potulovat Všemohoucí a vdechne do něj duši. Já si pamatuju písničku, ve které se zpívalo: Adam byl náš první táta, Pánbůh ho uplácal z bláta, fouk do něho, už běhal... Třeba to je jen nedokonalá vzpomínka na to, jak jsme byli dopraveni na Zemi my.

Odpovědět

Taky jsem kdysi zkoušel podobný výpočet

Pavel Hudecek,2013-08-02 08:47:34

Ale vyšlo mi to o cca 10 řádů lepší.
Základní myšlenka byla cca tato:
1. Člověk bude v kostce 1x2x0,5 m, tedy 1 m3.
2. Celý objem bude naskenován s rozlišením 1/4 velikosti atomu, tedy 1/4 e-10 m, to je celkem 64e30 vzorků.
3. Každý vzorek bude obsahovat informaci, co je tam za atom, případně jaká meziatomová vazba. Na to stačí s přehledem 9 bitů. Tím dostáváme 5,76e32 bitů celkem.
(To je o 10 řádů lepší a přitom je tam zjevně skoro 4^3, tedy 64násobná redundance - na 1 atom připadá 64 vzorků)
4. Je velmi pravděpodobné, že to půjde zkomprimovat alespoň 100x, tedy na 5,76e30 bitů.
---
Tím se nám z 5e15 let stalo cca milion.
Když místo 30 GHz, tedy 10 mm, použijeme UV světlo 100 nm, bude to 100tisíckrát rychlejší, tedy postačí 10 let.
No a když těch paprsků bude 365 paralelně, postačí 10 dnů.
---
Startrek to sice ještě není, ale v porovnání s přípravou startu rakety by to bylo slušné +.
Tak a teď aby ještě někdo vyřešil, jak naskenovat toho člověka a jak ho na sestavit na palubě ISS:-)
Pak už bude zbývat jen problém z filmu Dokonalý trik, doufám, že ho vyřeší příjemněji.

Odpovědět


informační technologie nám nepomůže

Drahomír Strouhal,2013-08-02 09:27:57

Osobně bych asi nepoužíval na přenos informací počítač, ale spíše bych využil přímo stav hmoty, kterou posíláme. Vezmeme atom, který chceme přesunout a dáme mu takový impaktní stav, že z toho bude čitelné, jaký stav měl před vysláním.

Odpovědět


Martin Chabada,2013-08-02 12:14:03

Problem z filmu Dokonaly trik vyriesi kvantova fyzika. Pri scanovani kvantovych stavov vsetkych atomov v tele cloveka, dochadza k ich naruseniu a preto orignal zanika. Kvantovu teleportaciu nie je mozne pouzit na kopirovane, len na prenos.
http://en.wikipedia.org/wiki/No_cloning_theorem

Odpovědět


kvantová fyzika

Drahomír Strouhal,2013-08-02 15:45:15

No, dle mého názoru kvantová fyzika jen vyjadřuje míru naší neschopnosti měřit tak, abychom neovlivnili výsledek. Zhroucení vlnové funkce? Ale prosím vás... Černou díru taky pozorujeme skrz její okolí a vůbec jí to nevadí. A zrovna atom je dost trvanlivý. Koneckonců protony mají delší poločas rozpadu, než je představitelná životnost Vesmíru.

Odpovědět


SIrka pasma

Alex Butin,2013-08-16 12:34:10

Pokud jsem spravne postrehl, autori clanku navrhuji pouzit sirku pasma pouhych 0,5 GHz. To je prece ukrutne omezujici.

Odpovědět

Teleportace

Ctibor Jablonický,2013-08-02 07:40:39

Článek pěkný, IMHO není v něm vůbec zohledněna možnost "komprimace" dat a vůbec se neuvažuje nad tím, že přenášet celou genetickou informaci jednotlivce není vůbec nutné. Z 99% jsme všichni stejní. Stačí přenést jenom 1% informace, které nás činí rozdílnými. A takto "ořízaná" množství dat už mají realizovatelnou hodnotu. Blbé je poněkud to, že na druhé straně by muselo být "něco" co by dokázalo dopočítat zbytek společného standardu. :-)

Odpovědět


Souhlasím, také mě to hned napadlo.

Radim Dvořák,2013-08-03 00:29:08

Odpovědět


Komprimace?

Jaroslav Rosypal,2013-08-05 10:42:32

A co teprve ztrátová :-). U většiny lidí by to stejně nevadilo.
Jsem sice optimista, ale zrovna teleportaci bych moc jako reálnou (zvlášť u živých objektů), neviděl. Jen jaká piplačka by to musela být se skládáním.

Odpovědět

tohle je teleportace

Jaromir Vrana,2013-08-02 00:50:33

Pod teleportaci si predstavuji neco jineho, nez "skener, wifi a 3D tiskarnu".

Odpovědět

To je ten správný optimismus

Libor Zak,2013-08-01 22:23:13

Nedávno zde na Oslu byl článek o hvězdné budoucnosti lidstva, který končil podobně optimisticky. A to je přístup, který se mi neskutečně líbí. Pouhých 38 let mého života mě ukázalo, že věci, které byly nepředstavitelné a dokonce se o nich ani ve Sci-fi nepsalo, jsou nyní realitou a jiné prostě trvají déle. Na základní škole paní učitelka nadšeně vykládala, jak kolem roku 2000 už budeme mít létající auta o reálném komunismu ani nemluvě. Ani jedna z jejích vizí se v prvním případě bohužel, v druhém naštěstí, nevyplnila. Ale dnes máme v kapse telefon, který je tak nepředstavitelně překonává technologii té doby, že mi toho čtvrt století připadá jako obrázek ze středověku a co teprve Googlem testované autonomní automobily, sice zatím nelétají, ale ke Kitovi už mají docela blízko. Co asi přinese dalšího čtvrt, nebo půl století, kterého se snad dožiji. Už se nemůžu dočkat. Snad ale zároveň přinese i větší opatrnost a úctu k planetě, kde žijeme.

Odpovědět


Souhlasím...

Milan Štětina,2013-08-05 09:50:07

předvídat vývoj technologie na desítky let (nebo více)dopředu je věštění z křišťálové koule. Také se mi líbí postup u různých sci-fi technologií udělat základní energetickou/informační/rozměrovou bilanci a pak je zřejmé, jestli to půjde zdokonalením existujících technologií nebo bude potřeba objevit něco principiálně jiného. Teleportace i mezihvězdné sondy (nebo dokonce doprava lidí) se zdá být na hranici současných technologií nebo spíše mírně za touto hranicí.
K tématu mě ještě napadá aforismus: "Nikdy neříkejte, že něco nejde. Mohl by se najít blb, který to neví a vyrobí to."

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni