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量子世界裡的「花果山」

近來重讀儒勒·凡爾納的科幻名作《海底兩萬里》,萌生了這樣一個想法:過去、現在和未來的讀者面對同一部科幻作品的感受應該是不同的。以《海底兩萬里》為例,無疑,書甫一問世時,讀者會對作者摹想的「鸚鵡螺號」潛艇,及尼摩船長周遊海底的瑰奇經歷感到無比震撼,但隨著時間推移,潛艇等航行器問世,人類穿行海底由幻成真,縱然書的魅力未減,但其所帶來的震撼度會漸行漸弱。時至今日,書中的科幻色彩近乎被時間滌盪殆盡,科幻不再為科幻,而近於寫實;終有一日,人們將擁有更高遠的科技視野,導致寫實淪為對過往的追溯。正所謂「昨日之新乃今日之陳,而今日之新又為明日之陳」,這或許是科幻作品的終極宿命。

恐怕神話作品也不能外。以小說《西遊記》為例,在現代科學視域里,書中一些曾帶有奇異光環的想像已經逐漸被解構。比如說三頭六臂之於器官移植技術,用毛髮變幻出自身之於生物克隆術,任意變形的金箍棒之於形狀記憶合金……但是細究起來,仍有一些技能處於現代科學定律的解釋能力之外,或者說人們對其仍處在認知途中,比如說孫悟空跨越空間障礙的飛行本領。

孫悟空一個筋斗可飛行十萬八千里,一個筋斗須臾間就可完成,因此可以推斷,其速度當為數萬公里每秒,相當於光速的幾分之一,這並不足以讓人驚駭。因為對人體來說,只要是做勻速運動並且沿著一定的方向,所能承受的運動速度並不存在極限,理論上人體可以承受接近光速的飛行。在現實世界中,「阿波羅10號」飛船從月球背面繞過時,其飛行速度就已經達到了39897公里/小時。讓人難以索解的是孫悟空啟動飛行幾乎不需要耗時,瞬間就能由靜止達到光速的幾分之一,並且能在瞬間由運動變為靜止。這在現實世界中是無法實現的,因為快速地加速或減速的這種變化對人體有致命危害。

在物理學上,用g來表示地球表面附近物體受地球引力作用在真空中下落的加速度,g的方向是豎直的,對站立於飛行器中的人體來說,其作用力方向相當於從頭到腳或者相反:當飛行器減速時,加速度為負值,人體將承受過載,此時血液從身體各處向頭部集中,導致頭部產生漲感,航天員會滿臉漲紅,眼球充血。反過來,血液會從人的頭部向腳部集中,航天員將會出現缺氧癥狀,導致視力模糊甚至短暫失明。

劉慈欣先生在科幻小說《三體》中摹想了快速加速過程對未受保護的航天員所造成的傷害:「艙中所有的人都被滑擠到球形的底部,然後,超重的魔鬼之手把他們的身體像揉一堆濕泥人般揉成一團,沒有人來得及發出慘叫,只能聽到血液、內臟被擠出和骨骼被壓碎的聲音,後來,這一堆骨肉被血淹沒了,超重快速沉澱了血液中的雜質,使其變得異常清澈,強大的重力使血泊的液面像鏡面般平整和紋絲不動,像是固態,其中已經完全看不出形狀的一堆骨肉和內臟彷彿被封在晶瑩的紅寶石中……」

據科學研究,人可以較長時間承受的加速度為3g,如果再大則有致命危險,因此航天員在加速或減速飛行過程中通常會採取平躺的姿勢以緩解其造成的傷害。

我們來進行一個計算,假定一艘飛船以相當於3g的加速度加速,那麼由靜止加速到光速的三分之一需要約944小時。即使假定孫悟空因服食了太上老君的金丹以及經過三昧真火的煅煉而擁有了金剛不壞之軀,能承受相當於300 g的重力加速度,也需要加速9小時多才能達到這個速度,和「須臾」相去甚遠。當然我們也可以假定孫悟空能無限地承受加速飛行,比如說3000g乃至30000g,但是這種假設會使答案越發趨近神話的解釋範疇,而離牛頓的經典物理學定律越行越遠。

假如我們執意要以科學的視角來進行解答,或許可以把孫悟空跨越空間障礙的飛行本領置於量子理論範疇來考慮。根據量子力學理論,如果我們把視野縮小到粒子層面,會發現微觀世界的定律與宏觀世界截然不同。在微觀世界裡,兩個粒子靠近就會彼此糾纏,產生聯繫,即使把它們分置於間隔遙遠的位置,比如說地球和月球,還是會產生糾纏作用。

這種作用就是愛因斯坦所認為的十分荒唐的「幽靈般的遠程作用」。但是有報道稱科學家利用這種遠程連帶關係已經完成了對光子的瞬間移動實驗。實驗過程大致如下:首先生成一對糾纏光子,將其一置於實驗室,另一傳送到144公里之外,然後引入第三個光子,也就是研究人員想要瞬間移動的光子,並讓它與留在實驗室中的光子相互作用,此後研究人員比對這兩個光子的量子態,利用「幽靈般的遠程作用」,讓144公里之外的光子的量子態變得和第三個光子一模一樣,這就相當於瞬間實現了對第三個光子的移動。

人體也是由粒子組成的,因此有科學家想像如何利用這一原理實現對人體的瞬間移動:在移動起始處設置一座粒子艙,在終點處設置另一座與其有糾纏關係的粒子艙。人走進艙里接受對粒子的掃描,同時位於終點處的艙接收掃描信息,並用來比對兩組粒子的量子態,通過量子糾纏作用,使艙中的粒子建立起與人體粒子相同的量子態,然後實現對人體的重組。而位於起始處的人體在接受量子態掃描的過程中被摧毀。根據量子理論,無論是瞬間移動粒子還是人體,轉移的都不是物質本身,科學家稱其為「量子態隱形傳物」。當然這一過程僅處於設想階段,在理論和操作層面都面臨巨大障礙。

如果我們細究底里,就會發現《西遊記》中屢屢出現這樣的描述:「那大聖收了如意棒,抖擻神威,將身一縱,站在佛祖手心裡,卻道聲:『我出去也!』你看他一路雲光,無影無形去了。」「他就使一個性子,將身一縱,說一聲:『老孫去也!』三藏急抬頭,早已不見,只聞得呼的一聲……」從中可以看出,孫悟空在進行所謂的飛行啟動時,留給旁觀者的信息只有光和聲,然後就倏忽不見,調侃一點說的話,這幾乎是在暗示一個接受量子態掃描及機體被摧毀的過程。

吳承恩並非是瞬間移動這一想像的始作俑者,我們或許可以從唐傳奇中追溯其源頭。比如在《聶隱娘傳》中,作者用「人莫能窺其用,鬼莫得躡其蹤。能從空虛之入冥,善無形而滅影」來描述妙手空空兒擁有的神術,大意是說「非但人不能看見他是怎樣變化的,鬼神也不能捕捉他的蹤跡,他能以空虛狀態進入幽冥空間,並善於用無形攻擊有影的世界」,這已經是非常接近瞬間移動的描述。此外,《聊齋志異·狐嫁女》一篇中記述了這樣一個故事:山東某書生夜宿荒宅,適逢狐狸嫁女場面,遂藏匿起一隻金爵,多年後始知這是狐狸從河北某富家攝來的,遂有「始知千里之物,狐能攝至」的驚嘆。神話小說、神異故事和民間傳說中給這一想像起了個和「量子態隱形傳物」有些相近的名字,即我們耳熟能詳的「隔空攝物」。

想像是人類在未掌握科學利器前解讀未知世界的一種願望甚至可以說是一種工具。無論是唐傳奇還是吳承恩、蒲松齡的想像,都代表了一種突破認知障礙的意願(比如空間障礙),如同人們利用量子理論摹想「量子態隱形傳物」一樣,縱然不完美,但無疑彌足珍貴。

從用經典物理學解釋宏觀世界的運動規律,到用相對論和黑洞理論解釋宇宙和空間,再到用量子力學嘗試解釋微觀世界,人類對客觀世界的認知永遠在路上。「一千個人眼中有一千個哈姆雷特」,如果說對一部文藝作品的解讀取決於讀者的知識結構、閱歷和藝術感受力,那麼對客觀世界的解讀程度則取決於掌握了怎樣的科學認知工具,它決定了我們眼中的客觀世界是什麼。量子力學仍處在不斷發展完善中,或許終有一天人們將可以用它來更全面深入地認識世界,《西遊記》愛好者也可以用它來更深入地解讀作品,從而營造量子世界裡的花果山,但是它肯定不會是認識未知世界的終極工具。(隋淑光)

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