Transportertheorie

[David]

Der Transporter gehört mittlerweile zu den "Dingen des Alltagsgebrauchs" in Star Trek.

Er funktioniert nach dem Prinzip Teleportation und kann zu "beamende" Personen und Objekte zerlegen und wieder exakt zusammensetzen.

lebende Materie wird per Quantenauflösung, andere Materie per Molekularauflösung gebeamt.

So viel zu den Grundlagen.

Folgende Probleme gibt es bei Transportern

• bei einem Transport, bei dem Start und Ziel sich mit Warpgeschwindigkeit bewegen (z.B. zwei Schiffe), müssen diese mit nahezu exakter, synchroner Geschwindigkeit bewegen (d.h. die Warpfelder müssen denselben Feldwert haben)
• Beamen durch stabile EM-Barrieren (Kraftfelder, Schilde, etc.) ist nicht möglich
• Für Transporte knapp unterhalb von Warp 1 kann ein Zeitverzögerungseffekt beim Transportobjekt auftreten. Eine Person kann das Gefühl haben, sich bereits in Bewegung gesetzt zu haben, auch wenn der Transportvorgang noch nicht komplett ist
• Es gibt Energiefelder und Arten von Strahlung, die einen Transport (Beamen) unmöglich machen oder das zu beamende Objekt manipulieren, teilweise sogar schwer beschädigen können

Technische Fakten und Wissenschaftliche Probleme

• Musterpuffer verfügt über einen enorm großen Datenspeicher, der im Vergleich zu seiner Größe eine geradezu unglaubliche Datenmenge verarbeiten kann
• Die Heisenberg-Kompensatoren beseitigen die "Heisenbergsche Unschärferelation

Gerade das zweite Problem ist bislang nicht hinreichend erklärt worden.
Wie wir alle wissen, hat der Herr Okuda bei der Nachfrage, wie der Kompensator funktionere, schlicht geantwortet: "Er arbeitet sehr gut, Danke."

Ich frage mich, wie das Teil tatsächlich funktioneren sollte.
Fakten zur Unschärferelation, welche Beamen physikalisch unmöglich machen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unschärferelation

Der Kompensator soll in meinem Roman "Mikrokosmos" wichtig werden.
Ich mag ehrlich gesagt kein "Technobabble" in Romanen und spiele schon mit dem Gedanken, dass Naomi spekulieren soll, wie der Fehler passiert sein könnte, um den es in dem Roman geht.

Sie könnte die Kompensatoren ins Spiel bringen und dann könnte man irgendeinen "Gag" einbauen, z.B. dass Naomi meint, dass die technischen Details einfach zu komplex seinen, um sie einem "Nicht-Ingenieur" zu erklären oder so.

Oder wir finden bis dahin heraus, wie der Kompensator tatsächlich funktionieren könnte.
Da es hier ja um Technik geht,... lasst uns mal schlauer sein, als Hr. Okuda

=A=

Scheinbar spielt auch das Prinzip "Schrödingers Katze" dabei eine Rolle:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schrödingers_Katze

Allerdings:
Das Problem scheint in der Wissenschaft unserer realen Welt anscheinend gelöst zu sein:
http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/quantenoptik-licht-mit-samthandschuhen-angefasst-12724804.html

Kann mir Jemand den Artikel mal laienhaft erklären?
Ich verstehe den Inhalt nämlich in Bezug auf die "Unschärferelation" nicht.

In einem anderen Artikel wurde von Wissenschaftlern folgendes behauptet:
"Die Unschärferelation gilt nach wie vor, aber man kann sie manipulieren"
http://www.gtresearchnews.gatech.edu/squeezing-states-uncertainty/

Okay,... das heißt, es gibt eine mögliche "Hintertür", um das Problem tatsächlich zu umgehen, nur wie?

Evtl. könnten wir damit Herrn Okuda übertölpen.

[Roger van Dyke]

Mir fallen solche Sachen als Techniker ja leicht. Ich bin gespannt auf welche Lösung Du kommst.

[David]

Hab Dir ne PN geschickt und eine einfache Lösung beschrieben.
Nicht sehr originell, aber wenn ich sie noch besser formuliere und irgendeinen guten Gag dazu finde, könnte das sogar recht lustig werden.

Aber bis ich den Roman schreibe, dauert es noch eine Weile.
Evtl. 2016

[Drake]

Scheinbar spielt auch das Prinzip "Schrödingers Katze" dabei eine Rolle:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schrödingers_Katze

So wie ich die Katze verstehe, hat sie mit der Unschärferelation höchstens indirekt zu tun. Die Katze ist ein (AFAIK sowieso überholtes?) Gedankenexperiment um die Probleme aufzuzeigen die sich ergeben wenn man bestimmte Interpretationen der Quantentheorie auf makroskopische Vorgänge anwendet.

Allerdings:
Das Problem scheint in der Wissenschaft unserer realen Welt anscheinend gelöst zu sein:
http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/quantenoptik-licht-mit-samthandschuhen-angefasst-12724804.html

Kann mir Jemand den Artikel mal laienhaft erklären?
Ich verstehe den Inhalt nämlich in Bezug auf die "Unschärferelation" nicht.

Wenn ich den nicht falsch verstehe, geht es da nichmal um die Unschärferelation als solches. Das Experiment das da beschrieben wurde dient nur dazu, Lichtteilchen quasi "im Vorbeiflug" nachweisen zu können, anstatt dadurch dass sie auf eine "Leinwand" auftreffen. Also eher im Sinne von "Da ist gerade ein Photon vorbeigeflogen!" als im Sinne einer genauen Bestimmung der Position.

In einem anderen Artikel wurde von Wissenschaftlern folgendes behauptet:
"Die Unschärferelation gilt nach wie vor, aber man kann sie manipulieren"
http://www.gtresearchnews.gatech.edu/squeezing-states-uncertainty/

Okay,... das heißt, es gibt eine mögliche "Hintertür", um das Problem tatsächlich zu umgehen, nur wie?

Evtl. könnten wir damit Herrn Okuda übertölpen.

Freu dich nicht zu früh, der Artikel liefert leider keine mögliche Hintertür. Die Unschärferelation gilt immer noch, du kannst nicht gleichzeitig und genau bestimmen, wo ein Teilchen ist und wie es sich bewegt. Alles was dieser Artikel aussagt ist, dass man jetzt eine bessere Möglichkeit hat, das eine oder andere besonders präzise zu messen, aber eben immernoch nur eins von Beiden.

Hm, harte Wissenschaft ist in Bezug auf Möglichkeiten der SciFi irgendwie schon ziemlich deprimierend.

[David]

Ja, das ist echt ein "Knausus Knacktus".

Irgendne Ahnung, wie ein fiktives Gerät "erklärbar" das Problem lösen könnte?

[Max]

Mit temporaler Technologie
Zum Zeitpunkt t wird nur der Ort gemessen und gespeichert, dannach, bei t+1, verantstaltet der Heisenberg-Kompensator eine Miniaturzeitreise zurück zum Zeitpunkt t und misst noch mal nur den Impuls, womit beide Informationen vorhanden sind

[Oriane]

Ich glaube, es ist nahezu unmöglich, ein reales Problem zu lösen, indem man mit realen Mittel daran geht. Immerhin scheitern auch die Leute an dem realen Problem, die wirklich Ahnung haben
Das ist ja die Schwierigkeit an SF.

Von daher finde ich die Idee von Max gar nicht mal soo abwegig
Du könntest einfach das Gerät im Gerät neu erfinden und nur erklären, dass dieses Superteil XY im Heisenbergkompensator dafür verantwortlich ist, dass du gleichzeitig bestimmen kannst, wo das Teilchen ist und wie es sich bewegt. Wie genau das Gerät das macht, ist ja wurscht. Für FFs reicht (mir) das eigentlich schon. Man klingt intelligenter als man ist und tut, als hätte man Ahnung von der Sache.

[David]

Du könntest einfach das Gerät im Gerät neu erfinden und nur erklären, dass dieses Superteil XY im Heisenbergkompensator dafür verantwortlich ist, dass du gleichzeitig bestimmen kannst, wo das Teilchen ist und wie es sich bewegt

Das scheint mir der beste Weg.
Danke.

[TrekMan]

Du könntest einfach das Gerät im Gerät neu erfinden und nur erklären, dass dieses Superteil XY im Heisenbergkompensator dafür verantwortlich ist, dass du gleichzeitig bestimmen kannst, wo das Teilchen ist und wie es sich bewegt. Wie genau das Gerät das macht, ist ja wurscht. Für FFs reicht (mir) das eigentlich schon. Man klingt intelligenter als man ist und tut, als hätte man Ahnung von der Sache.

Und die Autoren von Film, Fernsehen und Büchern machen es auch nicht anders. Abner was müssten denn der Heisenbergkompensator wirklich leisten?
Einen Ansatz liefern unsere großen, tiefgekühlten Rastertunnelelektronen und Neutronenmikroskope. Losgelöste Atome lassen sich nun mal nicht wirklich ausbremsen, da selbst ohne direkten Massekontakt innere uns äußere Kräfte immer wirken. Impuls und Ort sind nun mal komplementär zueinander und ein Produkt von ihnen kann niemals kleiner werden als das Planck'sche Wirkungsquantum.

Aber es gibt tricks, wie man Atome trotzdem sehr scharf abbilden kann, möglicherweise kann man sich ja da anleihen nehmen.

http://www.deutsches-museum.de/sammlungen/ausgewaehlte-objekte/meisterwerke-ii/mikroskop/
http://www.physics.uci.edu/~wilsonho/N0100.htm
http://malone.bioquant.uni-heidelberg.de//publications/pdf-files/Rippe_Bioforum_97.pdf
http://www.e-stories.de/view-kurzgeschichten.phtml?27992
http://members.chello.at/karl.bednarik/NANO3.html

[Star]

Aber es gibt tricks, wie man Atome trotzdem sehr scharf abbilden kann

Beispielsweise in dem man ihm einen Bikini anzieht, etwas Lippenstift aufträgt, und für schummriges Licht sorgt. Zack, schon hat man ein sehr scharfes Bild. 

*nobelpreis entgegennehm*

[Suthriel]

Was ich nicht so ganz verstehe, ist, warum es so unsagbar wichtig ist, das man beides zeitgleich erfassen muss. Reicht es nicht, eines nach dem anderen zu erfassen, erst Ort, dann Impuls, und daraus dann die zukünftigen Werte zu berechnen, nämlich wo es sein wird, wenn der eigentliche Beamvorgang startet?


Ansonsten, gab es da nicht so etwas wie die Quantenverschränkung, bei der zB 2 Photonen so miteinander verschränkt (verkoppelt?) werden, das sie eine Einheit bilden und identische Quantenzustände haben? Darauf zielte doch die Quantenkommunikation ab, da die Veränderung auch nur eines der beiden verschränkten Photonen instant auf das zweite verschränkte Photon übertragen wurde.

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/quantenverschraenkung-forscher-teleportieren-licht-ueber-143-kilometer-a-854278.html

So könnte der Heisenbergsche Unschärfekompensator doch erst einmal 1 Kopie des Originalteilchens anlegen und diese beiden Teilchen miteinander verschränken. So hätte man dann zwei Teilchen mit denen die Maschine jeweils einmal Ort (Ort vom Original messen, weil die Kopie sich auch weit weg befinden kann) und mit dem anderen Impuls messen kann. Gut, je nach Messverfahren müsste man dabei eventuell doch die Verschränkung zwischen den beiden lösen, auf eine Art und Weise, die sicherstellt, das beide weiterhin identische Zustände haben.

Gab ja scheinbar schon eine Kamera, die mit der Quantenverschränkung arbeitete und etwas fotografierte:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/physik-neuartige-kamera-nutzt-quantenverschraenkung-a-988400.html

[Drake]

Was ich nicht so ganz verstehe, ist, warum es so unsagbar wichtig ist, das man beides zeitgleich erfassen muss. Reicht es nicht, eines nach dem anderen zu erfassen, erst Ort, dann Impuls, und daraus dann die zukünftigen Werte zu berechnen, nämlich wo es sein wird, wenn der eigentliche Beamvorgang startet?

Das Problem dabei ist, dass Messung auf dem Maßstab quasi bedeutet, den Standort eines Tennisballs in einer Turnhalle zu ermitteln, indem man Medizinbälle danach wirft. Wenn du nicht beides in einer Momentaufnahme erwischt, dann bringt dir deine Messung gar nichts, weil du durch den Vorgang allein schon am zu messenden Objekt rumgepfuscht hast.

Ansonsten, gab es da nicht so etwas wie die Quantenverschränkung, bei der zB 2 Photonen so miteinander verschränkt (verkoppelt?) werden, das sie eine Einheit bilden und identische Quantenzustände haben? Darauf zielte doch die Quantenkommunikation ab, da die Veränderung auch nur eines der beiden verschränkten Photonen instant auf das zweite verschränkte Photon übertragen wurde.

Wenn du das über Quantenverschränkung lösen willst, hast du aber immer noch das Problem, dass du zwar eine exakte Kopie am Zielort des Beamens erzeugen kannst, aber was machst du mit dem Original, das immer noch auf der Transporterplattform steht? Na gut, wobei auch der "herkömmliche" Beamvorgang je nach Betrachtung impliziert, dass am Zielort eine Kopie geschaffen und gleichzitig das Original in einem völlig optionalen Schritt zerstört wird, einfach nur damit dieses Problem nicht auftritt.

[Suthriel]

Das Problem dabei ist, dass Messung auf dem Maßstab quasi bedeutet, den Standort eines Tennisballs in einer Turnhalle zu ermitteln, indem man Medizinbälle danach wirft. Wenn du nicht beides in einer Momentaufnahme erwischt, dann bringt dir deine Messung gar nichts, weil du durch den Vorgang allein schon am zu messenden Objekt rumgepfuscht hast.

Och, solange die Medizinballmethode funktioniert und brauchbare Daten liefert...  Oben wurde ja auch schon ein indirektes Messverfahren für Lichtquanten verlinkt, villt hilft das mit. Man sollte aber auch sagen, das es nicht umsonst keine brauchbaren Erklärungen zum Kompensator gibt, sonst könnte man tatsächlich bei dem Nobelpreis anfragen ^.^

Wenn du das über Quantenverschränkung lösen willst, hast du aber immer noch das Problem, dass du zwar eine exakte Kopie am Zielort des Beamens erzeugen kannst, aber was machst du mit dem Original, das immer noch auf der Transporterplattform steht? Na gut, wobei auch der "herkömmliche" Beamvorgang je nach Betrachtung impliziert, dass am Zielort eine Kopie geschaffen und gleichzitig das Original in einem völlig optionalen Schritt zerstört wird, einfach nur damit dieses Problem nicht auftritt.

Hier ging es ja erstmal NUR um die korrekte Erfassung der jeweiligen Daten und Zustände und Orte der Teilchen, die Zerlegung und Sendung dieser findet ja in einem ganz anderen Bauteil als dem Unschärfekompensator statt
Aber deine Bedenken hinsichtlich Materie vor Ort zerstören und am Ziel neu erschaffen, teile ich.
Die einzigen Transporter, denen ich tatsächlich trauen würde, wären die Iconia Portale oder der Inverter von Rutia IV, welcher allerdings nicht gut für die Gesundheit von biologischen Einheiten ist.

[TrekMan]

Aber es gibt tricks, wie man Atome trotzdem sehr scharf abbilden kann

Beispielsweise in dem man ihm einen Bikini anzieht, etwas Lippenstift aufträgt, und für schummriges Licht sorgt. Zack, schon hat man ein sehr scharfes Bild. 

*nobelpreis entgegennehm*

Ja, das mit dem Bikini ist noch nicht einmal soweit von der Wahrheit entfernt.