Несмотря на то, что фильм Трон явно не новый, как-то он всегда проходил мимо меня. О его содержании я судил по пародиям в Симпсонах и мне казалось, что это полная ерунда. Но тут довелось посмотреть сразу все части, включая самую свежую и впечатление изменилось.
Идей там хороших очень много, особенно когда теория симуляции не кажется тебе фантазией, но предлагаю пока остановиться на самой интригующей технологии.
Помните там есть лазер, который буквально рисует человека из цифрового мира обратно в реальный? Зрители воспринимают это как чистую фантастику. Но что именно происходит в этом моменте с точки зрения физики (или может происходить, или не может происходить)? И есть ли хоть теоретический шанс, что когда-нибудь мы действительно сможем печатать материю светом по какому-то файлику, как делает 3D-принтер?
Что делает лазер в Троне
В фильме лазер не просто светит. Он преобразует информацию в материю. Это принципиально отличается от любого существующего типа лазеров. Обычный лазер - это упорядоченный поток фотонов одной длины волны, то есть когерентный свет.
А троновский лазер, судя по сюжету, способен разбирать материю на элементарные частицы и переводить их в цифровую форму (оцифровка) или собирать материю обратно, используя свет как инструмент перестройки вещества.
То есть это одновременно лазерный 3D-принтер на уровне атомов и квантовый телепортатор, способный оперировать материей напрямую.
Почему лазер в теории может создавать материю?
Свет - это энергия. А по знаменитой формуле Эйнштейна E = mc², энергия эквивалентна массе. То есть, если у нас достаточно энергии, её можно превратить в вещество.
Такое уже наблюдалось. В реакциях высокой энергии (в ускорителях частиц, как в CERN) фотоны могут сталкиваться и создавать электрон-позитронные пары. Это называется рождение пар. В 2021 году в эксперименте SLAC удалось наблюдать процесс, где два лазерных фотона порождают материю - пусть и в микроскопических масштабах.
Проблема в масштабах. Чтобы «нарисовать» из света хотя бы один атом водорода, потребуется энергия порядка 10⁹ Дж. А чтобы собрать человека массой 70 кг - фантастические 6,3×10¹⁸ Дж, примерно столько выделяет весь мир за сутки.
Теоретически если использовать не чистое создание материи, а управление уже существующими атомами, то можно сэкономить энергию.
Есть три направления, где физика действительно подбирается к этому сценарию:
- Оптические пинцеты — лазеры, которые могут удерживать и перемещать отдельные атомы. Уже сегодня учёные создают с их помощью крошечные 3D-решётки из атомов — по сути, примитивные «световые руки» на уровне нанометров.
- Лазерная стереолитография — технология 3D-печати, где лазер засвечивает жидкий фотополимер, превращая его в твёрдое вещество. Это уже лазер, рисующий форму, только на макроуровне и из готового материала.
- Фотонные вычисления и квантовая информация — если когда-нибудь удастся полностью описывать состояние материи в виде квантовой информации, теоретически можно будет не просто «оцифровывать» вещество, но и восстанавливать его. Это уже не столько физика, сколько информационная онтология материи.
Как могла бы работать реальная версия лазера из Трона?
Представим гипотетическое устройство, сочетающее три технологии.
- Сканирующий модуль — квантовый томограф, фиксирующий положение и состояние каждой частицы объекта;
- База данных — гигантская квантовая память, где хранится волновая функция объекта;
- Проекционный лазер — ультраточный пучок фотонов, способный управлять атомами, заставляя их собираться в нужных позициях, по чертежу.
Чтобы такое устройство работало, человечеству нужно решить три пока невозможные задачи:
- полностью описывать и сохранять квантовое состояние вещества (проблема копирования волновой функции — запрещена теоремой о клонировании);
- стабильно манипулировать материей на атомном уровне без разрушений;
- управлять энергией с точностью на 10⁻²⁰ Дж и скоростью света.
Современные физики умеют создавать искусственные атомы (квантовые точки), управлять отдельными ионами в ловушках или собирать молекулы из отдельных атомов лазерами.
То есть лазер, рисующий объект, уже существует, просто он пока рисует не дом и не человека а одну молекулу за час.
Лазер из Трона не просто печатает материю — он восстанавливает индивидуальность объекта. А это уже не физика, а вопрос информации: можно ли полностью описать личность, сознание, память на уровне материи?
С этой точки зрения, технология оцифровки ближе не к оптике, а к квантовой телепортации - передаче квантового состояния с одной частицы на другую без физического переноса вещества. Такое уже работает в лабораториях, но лишь с фотонами и атомами, а не с людьми. Но важно тут другое - сам подход где-то глубоко в теории претендует на реальность.
Хочется помочь проекту? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️! Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями
