Илюзията за празната стая
Всеки учебник по физика обича да повтаря аналогията, че ако атомното ядро беше с размерите на мраморно топче, поставено в центъра на футболен стадион, то електроните щяха да са мушици, обикалящи по най-външните трибуни. Оттук лаиците бързо правят грешния извод, че твърдите тела са изградени от 99.9999999% празно пространство. Този аргумент обаче напълно игнорира природата на полетата. Пространството между ядрото и електроните не е празно в смисъла на абсолютен вакуум, лишен от влияние. То е наситено с интензивни електромагнитни полета и се подчинява на закони, които правят преминаването на друг атом физически невъзможно при нормални условия.
Основната пробойна в теорията за "лесната пропускливост" се крие в два основни стълба на съвременната физика: електростатичното отблъскване (законът на Кулон) и принципа на Паули за изключването. Когато се опитате да доближите ръката си до стена, електронните облаци на атомите във вашите клетки се доближават до електронните облаци на атомите в тухлата или бетона. Тъй като и двата обекта притежават отрицателен заряд по периферията си, те започват да се отблъскват с колосална сила.
Още по-важно е, че електроните са фермиони. Според принципа на Паули, два еднакви фермиона не могат да заемат едно и също квантово състояние едновременно. За да накарате атомите на тялото си да се вмъкнат между тези на стената, вие трябва да принудите техните електрони да преминат на по-високи енергийни нива, което изисква въвеждането на невъобразимо количество външна енергия. На практика това, което възприемаме като "твърдост", е просто съпротивата на квантовите състояния срещу припокриване.
Квантовият изход и математическата реалност на тунелирането
В микросвета преминаването през бариери все пак съществува и се нарича квантово тунелиране. Субатомни частици като електрони или протони могат да преминат през потенциална енергийна бариера, която класическата физика смята за непреодолима. Вероятността за това се описва с вълновата функция на Шрьодингер и коефициента на преминаване T, който зависи експоненциално от дебелината на бариерата L и масата на частицата m.
Където Vе височината на енергийната бариера, E е енергията на частицата, а h е редуцираната константа на Планк. За единичен електрон, преминаващ през бариера с дебелина от няколко нанометра, тази вероятност е напълно реална и измерима – на този принцип работят тунелните микроскопи и съвременните флаш памети.
Когато обаче се опитаме да приложим същата математика за макроскопичен обект като човешко тяло, съставено от приблизително 10^{27} атома, вероятността всички тези частици да тунелират едновременно през стена с дебелина 20 сантиметра клони към абсолютна нула. Изчисленията показват, че времето, необходимо за статистическото реализиране на подобно събитие, надхвърля възрастта на Вселената с десетки порядъци. Опитът да се изчака подобен момент би изглеждал като стоене пред бетонна плоча за вечни времена без никакъв практически резултат.
Разрушаване на връзките и термодинамичният колапс
Ако оставим настрана квантовата статистика и погледнем проблема от гледна точка на класическото материалознание, единственият начин да преминем през стена е временното разрушаване на химичните връзки в самата решетка или в нашето собствено тяло. Кохезионната енергия на кристална решетка (например на силициев диоксид в бетона или желязото в арматурата) се измерва в стотици килоджаули на мол. За да се разкъсат тези връзки локално, е необходимо да се приложи колосално електромагнитно или топлинно въздействие.
Ако хипотетично устройство успее да генерира насочено поле, което неутрализира молекулярните и йонните връзки в стената в рамките на няколко секунди, за да премине човек през нея, този обем от стената вече няма да бъде твърдо тяло. Той ще се превърне в свръхнагрят газ или плазма. Преминаването през такава среда би довело до мигновена термична смърт на субекта.
Дори да разгледаме по-екзотични сценарии от архивното гробище на теоретичната физика – като например локално изкривяване на пространството или въвеждане на атомите в състояние на кохерентен кондензат на Бозе-Айнщайн – технологичните лимити са непреодолими. За да се поддържа такова състояние, са необходими температури, близки до абсолютната нула, което е несъвместимо с биологичния живот. Всяка промяна в енергийното състояние на атомите с цел промяна на позицията им извън кристалната решетка води до необратим структурен разпад.
В крайна сметка, механичното преминаване през стени без промяна на агрегатното състояние на една от двете системи е невъзможно поради фундаменталните закони на електродинамиката. Всеки опит за физическо "притискане" на две твърди тела води до деформация, триене, отделяне на топлина и структурно разрушаване. Природата е запечатала границите между обектите с електромагнитен код, който не може да бъде хакнат с просто засилване срещу преградата.
