27.11.2002. - Семён Бочаров о телепортации микрообъектов

Семён Бочаров о телепортации микрообъектов

Семён Бочаров, также известный под псевдонимом Infinity.

Предлагаем вашему вниманию четвёртую статью нашего читателя Семёна Бочарова, который работает в департаменте химии и биохимии университет Делавера, Ньюарк, США. На этот раз речь о телепортации микрообъектов инкорпорированных в фуллерены, при низких температурах и давлениях.

Наука — это способ описания реальности. Однако любая теория не даёт описания абсолютной истины, поэтому методология современной науки2-4 предполагает конкуренцию теорий по критерию применимости.

Таким образом, научные концепции являются репрезентациями реальности. Чем шире круг явлений, которые может описать теория, тем более она "истинна".

Любая теория основывается на наборе некоторых начальных положений, предполагаемая истинность которых переносится на все выводы, сделанные в рамках данной теории.

Эти аксиомы, описывая определённое положение вещей, накладывают запрет на прочие варианты, делая принципиально невозможным принятие их истинными в рамках данной теории.

В случае экспериментальных данных, не согласующихся с таким запретом, возникает необходимость модификации теории. Так, понятие о корпускулярно-волновом дуализме света является компромиссом, позволяющим объяснить его известные свойства.

Иначе представление о фотонах, при котором луч света описывается как поток частиц, не согласуется с экспериментально наблюдаемой дифракцией света; представление об электромагнитных волнах, при котором луч света описывается как распространение волны, не согласуется с фотоэффектом.

Можно избежать суперпозиции сущностей со взаимоисключающими свойствами (частицы и волны), оперируя широкими исходными понятиями (без потери точности высказываний), которые позволят трактовать любые экспериментальные данные.

В данной статье даётся теория такой широты и предлагается эксперимент для её проверки.

Теоретическое обоснование

Теория атомного строения позволила описать многие явления в химии. Однако её базовое понятие обособленного атома не согласуется с некоторыми экспериментами.

Например, в рамках этой теории не находят объяснения кристаллографические картины для фторидов хрома и марганца (рис. 1), которые имеют значительные различия, несмотря на весьма близкие параметры составляющих атомов.

Рис. 1: Участки кристаллических структур фторидов двух металлов.

В описании ряда экспериментов данная модель также нерелевантная.

В частности, валентные способности элементов оказались шире, чем предполагалось при создании этой модели, примерами чего являются как давно известные соединения пентавалентного углерода (рис. 2), так и относительно недавно обнаруженные тройные связи в соединениях галлия5.

Причиной служит само понятие атома как химически неделимой частицы с определёнными размерами и массой и состоящего из нуклонов, обладающих подобными свойствами. Эти свойства вводят определённые ограничения на ожидаемые результаты экспериментов.

Рис. 2: Соединение пятивалентного углерода.

Описанные и прочие парадоксы могли бы быть разрешены в условиях рассмотрения всей существующей материи как единого континуума (назовём его прото-материей).

При таком подходе объекты микромира не являются самостоятельными объектами, а представлены в виде возмущений самого континуума, его проявлений здесь и сейчас (рис. 3).

Рис. 3: Невозмущённая и возмущённая прото-материя, соответствующие отсутствию и наличию вещества в анализируемом пространстве.

Очевидно, что прото-материя, степень возмущения которой находится за пределами современных возможностей детектирования, соответствует вакууму.

Основополагающим свойством прото-материи можно назвать её постоянное самопроизвольное изменение, характеризуемое в настоящее время энтропией.

Подвод энергии в общем смысле этого слова, в частности, повышение давления и температуры, соответствует появлению и интенсификации возмущений прото-материи.

Наглядно это можно представить в виде пластилиновой лепёшки, из которой вытянуты (но не отделены окончательно) лабильные и диффузные щупальца, втягивающиеся обратно при отводе энергии.

Аргументом могут служить ИК-спектры, интенсивность сигнала в которых повышается с понижением давления и температуры (рис. 4).

С теоретических позиций данная концепция хорошо иллюстрируется соотношением неопределённостей Гейзенберга — увеличение лабильности возмущения прото-материи при повышенной точности измерения "скорости частицы" (вследствие подвода энергии) соответствует его большей диффузности, увеличивая область пространства, дающую отклик "вещества".

Рис. 4: ИК-спектры нитроэтана при разных температурах.

Аналогия с пластилином тем более уместна, что возмущения, дающие различные отклики при зондировании (что считается признаком наличия химически разных веществ), можно приписать возмущениям с различной энергетикой и уподобить пластилину разных цветов, который, тем не менее, является все тем же пластилином (прото-материей).

Перераспределение возмущений прото-материи соответствует движению частиц в современной парадигме; их слияние и разделение — химическим реакциям.

Легко видеть, что нестабильность возмущений соответствует реакционоспособности и радиоактивности частиц.

Появлению волновых свойств способствует согласованное перераспределение возмущений; полем является легко возмущаемая область прото-материи.

Наличие такой области при исследованиях лабильных возмущений ("заряженных частиц") трактуется как сверхпроводимость, отсутствующая в случае возмущений, не обладающих достаточной лабильностью.

Однако не стоит принимать предложенную модель чрезвычайно буквально — "плоскость" прото-материи в реальности соответствует пространству, а возмущения, показанные в виде пиков, перспективнее рассматривать в виде облаков (отличных от основы, но являющихся всё той же материей).

Важной особенностью предлагаемого подхода является отказ от понятий структуры, размеров, массы и прочих макроскопических характеристик в отношении объектов микромира (обсуждаемых возмущений), так как здесь они не являются отдельными сущностями.

В частности, слияние возмущений не приводит к их механической сумме, что может быть проиллюстрировано масс-спектрами веществ, которым приписывают близкие структуры (рис. 5).

Рис. 5: Масс-спектр химически менее сложного нитрометана содержит пики, отсутствующие в масс-спектре нитроэтана.

Эксперименты, считающиеся прямым подтверждением существования обособленных элементарных частиц, также могут быть объяснены с помощью предлагаемой концепции.

Так, регулярности на STM-изображения можно трактовать как инициированное самой процедурой зондирования перераспределение возмущений прото-материи. Движение иглы вдоль поверхности сканирует "волны" (общую область согласованных возмущений), вызванные самой иглой.

Периодичность сигнала обусловлена периодичностью самого сканирования (дискретностью возмущений). Масс-спектрометрия, основанная на представлении о различии в движении частиц разных масс, может быть описана в терминах возмущений прото-материи различной лабильности/диффузности.

Зондирующие волны и зондируемые частицы в кристаллографии могут быть заменены на всё те же возмущения.

В принципе, с помощью данной концепции можно объяснить всё многообразие наблюдаемых явлений, что не входит в цели данной работы.

Эксперимент

Для экспериментального обоснования предлагаемой теории необходимо осуществить опыт, не имеющий аналогов на данный момент, доказав тем самым преимущество данной концепции над существующей парадигмой.

Одним из вариантов является телепортация, значение которой трудно переоценить.

На данный момент разносторонние работы ведутся лишь над квантовой телепортацией, которая, в сущности, является копированием и воспроизведением информации об объекте, что не является телепортацией в строгом смысле этого слова, так как проблема транспортировки сигнала остается; преимущество заключается лишь в том, что можно не переносить сам объект (например, когда это затруднительно) 6.

Примем, что одинаковые или близкие условия, в которых находятся возмущения, приводят их в состояние одинаковых или близких лабильности/диффузности.

И наоборот, близкие по своей лабильности/диффузности возмущения влияют на своё ближайшее окружение, создавая в итоге близкие макроскопические состояния.

Тогда возмущение прото-материи в некоторой области пространства при наличии близких условий вызовет возникновение подобных себе возмущений в другой области, степень отдаления которой зависит от присутствия прочих возмущений и их характеристик.

Другими словами, химическое вещество будет телепортировано из одной области пространства в другую.

При разработке дизайна эксперимента необходимо учитывать два набора параметров, связанных с ближним и дальним окружением телепортируемых частиц.

Ближнее окружение — это среда эксперимента на микроуровне; дальнее — макроусловия.

Разница между этими окружениями заключается в масштабах подвода/отвода энергии: трансформации, собственно, микроскопической энергетики не оказывают влияния на макросреду; микрообъекты в одинаковой степени зависят от изменения энергии на макроуровне (гигантского для микрообъектов).

Близость микроскопических условий можно достигнуть следующим образом. Такие объекты, как сфероидные фуллерены7,8 в старой парадигме характеризуются высокой степенью симметрии.

При предложенном подходе это означает значительную однородность лабильности/диффузности тех возмущений прото-материи, которые называются фуллеренами.

Использование однородных возмущений в качестве микросреды и является простейшим способом добиться близости условий эксперимента (усложнённой альтернативой является использование нанотрубок).

Руководствуясь теми же соображениями при разработке методики эксперимента, остановим выбор на высших фуллеренах, так как малые фуллерены обладают низкой симметрией9.

Необходимо также учесть, что чем больше число изомеров у конкретной молекулы (возмущение даёт близкий отклик даже при некотором его изменении), тем выше устойчивость микросреды10.

Параметры на макроскопической шкале можно контролировать несколькими способами. Прежде всего, необходимо понизить общую энергию системы во избежание дополнительного рассеяния исследуемых возмущений — проводить эксперимент в высоком вакууме и при низких температурах (хотя в этом случае возможны осложнения, например, описанные в статье11).

Кроме того, важна внутренняя геометрия камеры, так как наличие макроскопических количеств любого вещества соответствует стабильному возмущению в данной области пространства, которое способно исказить результаты эксперимента.

Опять-таки простейшим способом достижения сходных условий является использование симметричных объектов при конструировании камеры.

Погружение телепортируемых объектов в подходящую среду не должно вызывать значительных изменений в ней.

Нужную возможность даёт известное явление, которое в настоящее время описывается как введение частиц во внутренние пустоты сфероидных молекул фуллерена без реакции с ними (прекрасный обзор дан в статье12).

В качестве, собственно, объекта телепортации могут использоваться возмущения, классифицируемые как простейшие — водород, гелий13, или стабильные вещества — благородные газы14; в обоих случаях влияние объектов на окружение минимизировано.

В качестве метода исследования можно использовать любую технику анализа фуллеренов, например, ИК-спектроскопию, где необходимо сравнить сигналы от двух образцов (рис. 6), на одном из которых адсорбированы фуллерены с инкорпорированными молекулами, а на другом — пустые фуллерены.

Со временем сигнал от изначально пустых фуллеренов должен начать показывать наличие инкорпорированных молекул.

Рис. 6: Реакционная камера (А,В – образцы; 1 – источник излучения; 2 – система зеркал; 3,4 – детекторы; 5 – держатель; 6 – UHV-среда).

Выводы

В случае успешного эксперимента будет подтверждена новая модель строения вещества и продемонстрирована полноценная телепортация микрообъектов с перспективой получения такой возможности для объектов макромира.

--------------------------------------------------------------------------------

Библиография:

(1) Moore, A. W. Philosophy of Science 1988, 22, 573-584.

(2) Feyerabend, P. K. The Journal of Philosophy, 62 1965, 266-274.

(3) Lakatos, I. Philosophy of Science 1970, 91-136.

(4) Kuhn, T. S. Philosophy of Science 1970, 1970, 137-146.

(5) Li, X.-W.; Xie, Y.; Schreiner, P. R.; Gripper, K. D.; Crittendon, R. C.; Campana, C. F.; Schaefer, H. F.; Robinson, G. H. Organometallics 1996, 15, 3798-3803.

(6) Bennett, C. H.; Brassard, G.; Crepeau, C.; Jozsa, R.; Peres, A.; Wootters, W. K. Physical Review Letters 1993, 70, 1895-1899.

(7) Liu, S.; Lu, Y.-J.; Kappes, M. M.; Ibers, J. A. Science 1991, 254, 408-410.

(8) Kunitake, M.; Uemura, S.; Ito, O.; Fujiwara, K.; Murata, Y.; Komatsu, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 969-972.

(9) Zhang, B. L.; Wang, C. Z.; Ho, K. M.; Xu, C. H.; Chan, C. T. J. Chem. Phys. 1992, 97, 5007-5011.

(10) Okada, S.; Saito, S. Chemical Physics Letters 1995, 252, 94-100.

(11) Heiney, P. A.; Fischer, J. E.; McGhie, A. R.; Romanow, W. J.; Denenstein, A. M.; McCauley, J. P. J.; Smith, A. B. I. Physical Review Letters 1991, 66, 2911-2914.

(12) Shinohara, H. Rep. Prog. Phys. 2000, 63, 843-892.

(13) Rubin, Y.; Jarrosson, T.; Wang, G.-W.; Bartberger, M. D.; Houk, K. N.; Schick, G.; Saunders, M.; Cross, R. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1543-1546.

(14) Saunders, M.; Cross, R. J.; Jimenez-Vazquez, H. A.; Shimshi, R.; Khong, A. Science 1996, 271, 1693-1697.

Источник:membrana 26 ноября 2002