Teleportation
theoretischer Transfer von Materie oder Energie zwischen zwei Orten, ohne den Raum dazwischen zu durchqueren
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Teleportation (von altgriechisch τῆλε tele „fern“ und lateinisch portare „tragen, bringen“) bezeichnet den theoretischen, instantanen Transport eines Objekts von einem Ort zum anderen ohne den dreidimensionalen Raum dazwischen zu durchqueren. Bis heute ist Teleportation reine Science-Fiction.
Physikalische Realisierung Bearbeiten
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Nach den bekannten Gesetzen der Physik gibt es keine Möglichkeit zur Realisierung einer Teleportation, bei der Materie zwischen zwei Orten transportiert wird, ohne den Raum dazwischen zu durchqueren. Im Gegenteil: Einige der fundamentalsten Naturgesetze verbieten sie sogar. So erlauben die Newtonschen Gesetze keinen instantanen Ortswechsel, sondern nur Bewegungen mit endlicher Geschwindigkeit. Die Relativitätstheorie begrenzt diese zusätzlich auf unterhalb der Lichtgeschwindigkeit, da eine überlichtschnelle Bewegung unendlich viel Energie benötigen würde[1] und zudem die Kausalität verletzt.[2] Als Umgehung auf großen Entfernungsskalen werden Modifikationen der Raumzeit, wie zum Beispiel Wurmlöcher diskutiert,[3] die allerdings hoch spekulativ sind und die meisten Probleme der Teleportation nicht lösen würden. Der Transport normaler Materie (Atome) von einem Ort zum anderen, ohne den Raum dazwischen zu durchqueren, widerspricht zudem mehreren wichtigen Erhaltungssätzen der klassischen und Teilchenphysik (Energie, Impuls, Baryonenzahl, Leptonenzahl). Der plötzliche Ortswechsel einer Masse entspricht einer instantanen Verschiebung des Schwerpunktes, was ohne einer unendlichen Krafteinwirkung der Impulserhaltung widerspricht. Energie und Teilchenzahlen würden beim instantanen Verschwinden und Auftauchen von Materie sowohl am Start- als auch am Zielort nicht erhalten bleiben. Eine echte Teleportation ist daher aus wissenschaftlicher Sicht kaum vorstellbar.
In der Grundlagenforschung spielt Teleportation aufgrund der fehlenden Erfolgsaussichten derzeit keine Rolle. Eine Machbarkeitsstudie im Auftrag der United States Air Force (USAF) von 2004[4] fand im Wesentlichen zwei Ansatzpunkte: Die Manipulation der Raumzeitmetrik in der allgemeinen Relativitätstheorie und die Manipulation von Vakuumfluktuationen in der Quantenelektrodynamik. Ein konkreter Vorschlag, wie damit Teleportation ermöglicht werden könnte, wurde allerdings nicht gefunden.
Beamen Bearbeiten
Beamen wird häufig synonym für Teleportation verwendet und bezeichnet die hypothetische Übertragung eines Objekts in Form von Strahlung. Das Objekt muss hierzu am Ursprungsort „dematerialisiert“, also in seine Bestandteile zerlegt werden, die dann als Strahl versendet und am Zielort „materialisiert“, also wieder zusammengesetzt werden. Hierdurch wird erreicht, dass ein Objekt, ähnlich zur Teleportation, am Ursprungsort verschwindet und am Zielort wieder auftaucht. Jedoch gibt es einen durchgehenden Übertragungsweg, entlang dem die Materie (eventuell in umgewandelter Form) den Raum durchquert. Damit ist Beamen strenggenommen keine Teleportation. Das Konzept geht vor allem auf die Science-Fiction Serie Star-Trek zurück, wo mit Hilfe von sogenannten Transportern Gegenstände und Personen zwischen Orten hin- und hergebeamt werden.
In der realen Welt ist es bisher nicht gelungen, Objekte zu beamen. Zum einen gibt es noch keine Technologie, die beliebige Gegenstände Atom für Atom zerlegen oder zusammensetzen könnte, schon gar nicht in Sekundenschnelle. Zum anderen ist die Menge an Information zur vollständigen Darstellung makroskopischer Objekte bei weitem zu groß für die heute verfügbare Informationstechnologie.[5] Als weiteres Hindernis wird in diesem Zusammenhang oft die Heisenbergsche Unschärferelation genannt, die eine beliebig genaue Messung von Ort und Impuls einzelner Teilchen verbietet. Bei Raumtemperatur und auch noch weit darunter stellt dies allerdings keine Einschränkung dar, da Ort und Impuls einzelner Teilchen statistisch fluktuieren und gar nicht präzise bestimmt werden müssen.
In den Science-Fiction-Konzepten zum Beamen wird zudem nicht präzise darauf eingegangen, in welcher Form von Strahlung die Materie versendet wird. Die Physik kennt im Großen und Ganzen zwei Arten von Strahlung: Elektromagnetische Strahlung (Radio, Licht, Röntgen, Gammastrahlung etc.) und Teilchenstrahlung (Alpha- und Betastrahlung, Neutronen, Neutrinos, Atome etc.) (Daneben gibt es noch Gravitationswellen und Schallwellen, die für das Beamen aber nicht in Frage kommen). Elektromagnetische Strahlung allein kann nach heutigem Wissensstand nicht zur Übertragung von Materie verwendet werden, da diese zwar Energie transportiert, nicht aber die zum Aufbau von Atomen erforderlichen Baryonen und Leptonen. Teilchenstrahlung hingegen ist im Grunde nichts anderes als bewegte Materie. Sie bietet deshalb kaum Vorteile gegenüber dem Transport eines Objektes als Ganzes. Einerseits muss die gleiche Energie zum Beschleunigen und Abbremsen der einzelnen Teilchen aufgebracht werden wie für das unzerlegte Objekt. Es ergibt sich also kein Geschwindigkeitsvorteil. Andererseits ist es auch mit Teilchenstrahlen nur sehr beschränkt möglich, materielle Hindernisse auf dem Übertragungsweg zu durchdringen.
Denkbar wäre eine reine Informationsübertragung und die Materialisierung mit Hilfe von am Zielort vorhandener Materie. Dann aber würde es sich praktisch um die Erstellung einer Kopie handeln.
Quantenteleportation Bearbeiten
→ Hauptartikel: Quantenteleportation
Die sogenannte Quantenteleportation ist trotz der begrifflichen Verwandtschaft keine Teleportation im Sinne einer Übertragung von Materie. Stattdessen ermöglicht sie eine Übertragung von Information in Form von Quantenzuständen (z. B. Spin) und deren Realisierung beim Empfänger.[6] In der klassischen Physik ist die Möglichkeit zur Informationsübertragung eine Selbstverständlichkeit. Zum Beispiel kann eine klassische Textnachricht mühelos von einem Mobiltelefon zu einem anderen übertragen werden. Dass es überhaupt der Quantenteleportation bedarf, liegt am No-Cloning-Theorem. Da es unmöglich ist, Quanteninformation zu kopieren, kann sie beim Empfänger erst realisiert werden, sobald sie beim Sender (durch eine Messung) vernichtet wird. Die Quantenteleportation benötigt unter anderem eine Übertragung von klassischer Information und kann deshalb nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit stattfinden.
Im Gegensatz zur echten Teleportation wurde die Quantenteleportation in zahlreichen Laboren realisiert und nachgewiesen, beispielsweise mit Photonen und einzelnen Atomen (Ionen). Nach der theoretischen Erfindung im Jahr 1993 erfolgte die erste Realisierung 1997. Die bisher am weitesten, von Menschenhand ausgeführte Quantenteleportation fand 2017 statt und betrug 1400 km.[7] Medienberichte, in denen von erfolgreich durchgeführten Teleportationen berichtet wird, beziehen sich in aller Regel auf die Quantenteleportation.
Teleportation in Film, Fernsehen, Literatur und Computerspielen
Mythen rund um Teleportation
Weblinks
Einzelnachweise
Zuletzt bearbeitet vor 4 Monaten von Girus
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