Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Budeme cestovat jako světlo a budeme nesmrtelní jeho zmrazením?

7. 06. 2016 8:00:00
Půjde někdy změnit hmota – tedy i člověk, na světlo a to následně „zmrazit“? Nabízím vám dvě řešení jedno ve sci-fi povídce a druhé ve faktech.

Umění?

Plakát, vylepený na zdi domu, zval do Muzea osobností.

Chcete vidět osobnosti minulosti i současnosti jako živé? ptal se nápis.

Nejedná se o žádné trapné voskové panáky. Není to ani hologram. Nová výtvarná technologie. Nebudete zklamáni, slibovalo se na ceduli. Přijďte se podívat na dvě stě osobností.

-

Sál byl plný skleněných vitrín a v každé stála jedna figura. Až když se přišlo blíž, divák mohl zjistit, že se vlastně nejedná o žádnou skřínku, ale o plný skleněný hranol, ve kterém jsou figuríny jakoby zality. Hmota pouze vypadala jako sklo, jednalo se spíše o nějakou pryskyřici.

Podoby jednotlivých osobností byly ovšem dokonalé, tváře měly živý výraz. Návštěvníkům se velmi líbily. Ve výtvarném umění právě prožíval slavný návrat realismus, a tak o výstavě psali kritici jako o velmi zdařilém uměleckém počinu. Majitel i tvůrce v jedné osobě byl uznán velkým umělcem. Ovšem o své nové technologii nechtěl vůbec hovořit. Odborníci se domnívají, že se přeci jen jedná o jakýsi hologram, ve stropu nad každým kvádrem je světelný zdroj.

-

Dnes proběhne první soudní stání s masovým vrahem, informovaly titulky v novinách.

Soudní sál byl uzavřený, sedělo tam jen několik znalců, vyšetřovatelé. Uprostřed síně byl v kleci obžalovaný. Žaloba zněla jasně - dvě stě vražd.

Soudce četl žalobu a vrah se usmíval. Kývl hlavou na obhájce. Ten na vyzvání soudce vstal.

"Dovolte, abych předložil důkaz neviny svého klienta."

Soudce a těch několik přítomných lidí se nevěřícně, až by se dalo říci s odporem, na něj podívalo.

"Zde jsou pracovní smlouvy se všemi, podle vás oběťmi, představujícími známé osobnosti. Zde máte písemný důkaz, že technologický postup, vynalezený mým mandantem, podstoupili zcela dobrovolně a za úplatu, zde jsou technické parametry mandantova vynálezu, svědčící o tom, že se vůbec nejedná o žádné vraždy. Ti lidé, až jim vyprší smlouva, budou opět zhmotněni. Na základě těchto nezvratných důkazů žádám o stažení žaloby..."

-

Jednalo se o omyl. Napsal příští den tisk. Byla to dobře vymyšlená reklamní akce majitele toho panoptika osobností ? Neobyčejný umělec - vynálezce? Ptali se novináři.

-

Milióny televizních diváků mohly sledovat v přímém přenose udělování profesorského titulu. Hlasatel zakončil pořad slovy:

"... Geniální vynálezce vyřešil problém rychlého přenosu jakékoliv, i živé hmoty a člověka, na velké vzdálenosti – pomocí přeměny v světlo. Dalším zmrazením světla ve hmotě vyřešil problémy s těžkými delikventy, odsouzený se prostě rozloží na paprsek a na dobu trestu se jako světlo zastaví v hmotě, třeba na optickém harddisku vašeho PC..."

Data na fotonu

Je bláznovstvím, předpokládat, že foton ponese informaci? Ne, samozřejmě, že ne... vkládat informace do fotonů už opravdu umíme a stále lépe:

John Howell s kolegy z University of Rochester dokázal zapsat vizuální informaci, jejíž velikost byla několik stovek pixelů na sto fotonů propouštěných přes speciální zařízení po jednom. Každý již propuštěný foton bylo nutné "zastavit" a potom, když byly všechny pohromadě, mohl se obraz opět složit.

Tento pokus byl možný díky zákonům kvantové mechaniky a také díky dualitě fotonu, který není částice v takovém smyslu jako třeba elektron, je to pouze určité kvantum - dávka elektromagnetické energie. Je jen v pohybu, jeho klidová hmotnost je tedy nulová, ale energii samozřejmě má nenulovou. Prostě velmi vágně řečeno - foton má vlastnosti částice i vlnění.

Howell poslal světelný impuls o velikosti jednoho fotonu přes šablonu, do které byly vyryty písmena UR - což byla ona obrazová informace následně "zmrazená" ve fotonech.

Foton jako vlna prošel šablonou najednou a "absorboval" informaci, zamířil do čočky a následné byl zachycen do malé buňky vyplněné plynným alkalickým kovem cesiem, ve které je stálá teplota 100°C - v tomto prostředí došlo ke zpomalení světla neboli zachycení fotonu "do cesiové pasti".

Ono zpomalení světla je ve fyzice známější jako kvantové zapletení mezi fotony a atomy nějaké "brzdící" látky - a to jsou materiály podobné opálu, niobát lithia, vzduchovými bublinkami opatřený arsenid galia, křemík nebo luminiscenční organické polymery... ono cesium a další.

Při pokusu se jednalo o velmi krátký časový úsek, kdy se světlo jakoby zastavilo - 100 nanosekund, ale i to stačilo, aby Howell vyslal ještě další světelné impulsy, které dorazily do buňky ještě dříve, než ten první foton ji opustil.

Když fotony opustily cesiový zpomalovač, opět prošly čočkou a z ní byly nasměrovány do kamery, ve které došlo k opětnému složení výchozího obrazu čili písmen UR.

Výchozí impuls je prý zcela identický s originálním, nebyly zaznamenány žádné difrakce, fáze i amplituda prvního signálu byly zachovány.

Kvantový svět je podivuhodný a musí se s jeho zvláštnostmi počítat i v tomto případě - a to je jeden z důvodů, proč fyzici potřebovali sto fotonů. Ono totiž jakékoliv mikročástice stejného typu jsou od sebe neodlišitelné, a jelikož na vchodu do zařízení využívajícího foton jako nositele informace je hranol - dělitel paprsků (prizma), čili do kamery vedou paprsek dvě alternativní cesty - z toho důvodu nikdo nemůže říci, který z fotonů prošel skrz šablonu a obsahuje požadovanou informaci, a který ji obešel druhou cestou. Proto autoři pokusu použili všechny fotony k následnému zobrazení šablony písmen UR, protože který je nositelem informace netuší.

Zápis písmen byl ve stovce fotonů prý věrnější, než kdyby byla použita klasická digitální metoda zapisující data v nulách a jedničkách. Informace se sice v cesiové buňce neuložila na delší dobu, ale jen na opravdu malý okamžik, ale vědci předpokládají, že najdou cestu, jak ji tam zachovat na delší dobu. Zároveň v dalších pokusech použijí více impulsů a i mnohem větší objem jimi přenášených dat. Jejich pokusy jsou velmi důležité - takovýto přenos a ukládání dat by totiž měl být základem pro vytvoření optického počítače, kde práci elektronů nahradí fotony. Takový počítač by překonal ty současné, fotony se šíří mnohokrát rychleji než elektrony, zápis a čtení informace by také byly rychlejší než jsou nyní, navíc paměťová hustota příslušných médií je větší a spotřebu energie by měl velice nízkou. Jen se zatím vědcům nedaří a nedaří kompletně optický počítač sestrojit, i když už se o něm mluví už určitě tak třicet let. Možná právě tento výzkum nás k němu přivede.

Zmrazené světlo

Výzkumný tým Harvardské university, který "zastavuje" světlo vede dánská fyzička profesorka Lene Vestergaard Hau. Nemůže být v tomto oboru snad nikdo povolanější, Lene už v roce 1998 jako první na světě zpomalila rychlost světla na 38 mil za hodinu a v roce 2001 se jí podařilo světlo zpomalit tak, že ho prakticky "zastavila" jedná se o jev, který je v médiích popisován jako "zmrazené světlo" (popsali jsme si ho výše) a podařil se již na vícero vědeckých pracovištích například v roce 2003 Mikhail Lukin s kolegy - rovněž z Harvardu za pomocí dvou paprsků červeného laseru a atomů rubidia poprvé zastavil světlo bez ztráty fotonů na několik milisekund.

Pokus, který tentokrát se svým týmem v únoru tohoto roku profesorka Hau předvedla, by se dal nazvat "skladování" světla - představte si, že v jedné látce světlo zaniká a ve druhé se to samé identicky stejné světlo rozsvěcí a vyzařuje z ní. Ve středověku by to skoro každého vyděsilo a Lene by nebyla obdivuhodnou vědkyní, ale čarodějnicí skočící na hranici. My dnes máme pro ni obdiv a ona pro nás jasné a logické vysvětlení.

Nejdřív prostě zpomalili rychlost světla na minimální úroveň, v tomto případě to bylo 24km/h.

Zpomalení nastalo po propuštění světla skrz mrak složený ze dvou miliónů atomů sodíku (natria), které se nacházely v prostoru, kde byla teplota téměř rovna absolutní nule - od absolutní nuly se teplota lišila jen miliardtinou stupně. Hau k svým pokusům vždy používá superchladný plynný sodík.

Oním světlem pouštěným do mraku byl, jak lze ostatně očekávat, laserový paprsek a ten když v oblaku mizel tak jeho parametry se "vtiskly" či zafixovaly do atomů sodíku. Právě přes tyto atomy se světlo dostalo do druhého mraku, který se od toho prvního nacházel ve vzdálenosti 0,2mm. Ona "oblaka" byla udržována v kompaktnosti a na jednom místě pomocí magnetické pasti.

To je popsání pokusu v kostce, ale zaslouží si obšírnější vysvětlení. Ono zafixování světla probíhá následovně: Vlastně až po krátkém impulsu řídícího paprsku druhého laseru, atomy sodíku se zafixovanou informací o světelném paprsku, vygenerovaly světelný impuls se stejnými charakteristikami, jako byl ten původní laserový. I když jeho intenzita byla o něco menší než toho původního - konkrétně padesátkrát menší.

Tento nový impuls, "zapamatovaný" atomy sodíku, pomalu prochází prvním oblakem a dostává se plynule do druhého oblaku a prochází jím, až nakonec z něj vyjde s normální rychlostí. Takže pozorovateli se vše jeví, jako že v jednom mraku světlo zmizí a neporušené, nezměněné vyjde z druhého.

Tento efekt se vysvětluje tím, že při teplotách blízkých absolutní nule vzniká Boseův Einsteinův kondenzát – Bose-Einstein Condensate, ve kterém atomy ztrácejí svoji "individualitu" a začínají se všechny najednou chovat jako jeden jediný celek. Hovoří se o tom tak, že atomy (plynu) se nacházejí v jednom jediném kvantovém stavu. Atomy plynu se vzájemně překrývají a společný kvantový stav se chová jako jediná "superčástice". Boseova-Einsteinova kondenzace vzniká u bosonů, které se mohou nacházet všechny v nejnižším energetickém stavu. Ještě jeden fakt si v tomto případě musíme uvědomit, jde o kondenzaci v prostoru hybností, ne o tu klasickou, kdy se jedná o přechod plynů na pevné látky.

Profesorka Hau hovoří o tom, že atomy sodíku, které jsou přeneseny do druhého mraku, jsou skutečně materiální kopií počátečního laserového impulsu. Právě tento efekt se v budoucnu možná bude používat při zpracování informací v kvantových počítačích, které se tak stanou produktivnější.

Poněkud reálnější a také dříve realizovatelné použití ovšem bude v současných optických informačních systémech - kde se takto bude moci zabezpečit ochrana informace předávané světelnými paprsky.

Tají se vám dech, když si představíte budoucnost, kterou nastiňuje výzkum profesorky Hau?

Autor: Jita Splítková | úterý 7.6.2016 8:00 | karma článku: 13.55 | přečteno: 294x

Další články blogera

Jita Splítková

Jejich malý svět

Ti dva pánové měli velké sny a v nich byl malý, maličkatý svět... nanosvět... a jeden z nich o něm sní dál

22.6.2017 v 9:28 | Karma článku: 7.18 | Přečteno: 225 | Diskuse

Jita Splítková

Správně nastavená ozubená kolečka

V historii vývoje počítačů jsou stovky jmen, připomeňme si některá. Tak třeba - víte kdo byl I.S.Brook?

21.6.2017 v 10:11 | Karma článku: 9.83 | Přečteno: 382 | Diskuse

Jita Splítková

Politika? Nezájem!

Důvody proč už nejen ženy, politika nebaví. A je mládí nositelem pokroku nebo idiocie? Jsou staří ropuchou na prameni nebo tahouny budoucnosti?

9.6.2017 v 9:35 | Karma článku: 9.61 | Přečteno: 298 | Diskuse

Jita Splítková

Ženy v politice. Ano? Ne? Podívejme se do historie.

K pochopení věcí je nutné znát i historii určitého společenského jevu a je jedno oč se jedná – takže odpověď - jestli ženy patří do politiky, hledejme i v historii mezi panovnicemi, rebelkami a zákonodárkyněmi.

8.6.2017 v 9:29 | Karma článku: 14.38 | Přečteno: 395 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Jaroslav Chudáček

Jiří Podolský: Kosmos jako celek – co o něm dnes víme?

Zajímavá přednáška profesora teoretické fyziky Jiřího Podolského o vesmíru, která se konala 16. března 2017 na Matematicko-fyzikální fakultě University Karlovy.

27.6.2017 v 7:59 | Karma článku: 9.58 | Přečteno: 215 | Diskuse

Dana Tenzler

Velké Finále, díl 2. – přílet Cassini k Saturnu a přistání na Titanu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb, až bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi, která demonstruje schopnosti naší

26.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 19.42 | Přečteno: 327 | Diskuse

Libor Čermák

Za tajemstvím červnových obrazců v obilí

Jaro pomalu končilo a s letním slunovratem se přiblížilo léto. A i toto období bylo zajímavé na výskyt tajuplných obrazců v obilí. O tom přináší informace moje další vydání svého agrosymbolového zpravodalství.

24.6.2017 v 15:46 | Karma článku: 13.64 | Přečteno: 444 |

Jita Splítková

Jejich malý svět

Ti dva pánové měli velké sny a v nich byl malý, maličkatý svět... nanosvět... a jeden z nich o něm sní dál

22.6.2017 v 9:28 | Karma článku: 7.18 | Přečteno: 225 | Diskuse

Dana Tenzler

Velké finále díl 1., Cassini-Huygens a jeho nelehká cesta k Saturnu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb - bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi do vzdálené části sluneční soustavy.

22.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 19.67 | Přečteno: 285 | Diskuse
Počet článků 165 Celková karma 15.67 Průměrná čtenost 511

Literátka, výtvarnice, fotografka, básnířka, popularizátorka vědy a techniky. Vyšly jí čtyři knihy - Mýty v zrcadle vědy a fantazie, Po stopách tajemných umělců a záhadných pokladů, Na konci kolejí, Pronajmu svět Zn. Virtuální. Měla řadu samostatných výstav po celé ČR. Od roku 1997 vydávala na Netu různé e-ziny zaměřené na sci-fi, techniku a vědu. Zelós (1997-2000), Universum (2000 - 2004), Futurologie (2003 -2009). V letech 2000- 2004 pracovala pro e-zin Neviditelný pes. Do roku 2010 publikovala vědecko-populární články snad ve všech seriózních novinách a časopisech. V současné době se převážně věnuje psaní beletrie a to sci-fi, focení a digitální grafice.

http://sciafant.blogspot.cz/

http://vasagita.blogspot.cz/



Najdete na iDNES.cz

mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.