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 |
|
|