人類「瞬間轉移」的夢想
無論是科幻電影,還是神話故事,都少不了瞬間轉移的情節——人物突然消失於A點,瞬間出現在B點,頻繁上演。《封神演義》中的土行孫,一頭扎到地里,然後突然又從別的地方冒出來……我們不禁要想如果在現實生活中,有誰能找到這樣的奇妙隧道。
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《聊齋志異》中曾記載了這樣一個故事:嶗山上住著一位道士,據說會不少法術,其中一個法術就是會穿牆一人在牆這邊,瞬間就能轉移到牆那邊。一個叫王七的人非常喜歡法術,就懇求道士收他做徒弟。道士開始不許,後經不住王七再三請求,就答應了。後來,道士將穿牆之術教給了他,但叮囑他要老實做人,否則,法術就不會靈驗。王七回家後,大誇自己的法術。妻子不信,便讓王七演示。王七先念咒語,然後朝牆上奔去。只聽「咣」的一聲,王七倒在了牆邊,一會兒額頭上隆起了一個大疙瘩。這個故事我們一般當作笑話來聽,但想像一下,如果真有一樣技術使我們能夠瞬間轉移,那麼我們出門旅行就再也不用費力地轉乘各種交通工具了。口中只要念幾句咒語,想去哪裡就去哪裡,票錢都省了。
瞬間轉移看起來很難,但在量子物理的世界裡,理論上實現這樣的場景並不難。物理學上有一個所謂的「量子瞬間轉移」。什麼是「量子瞬間轉移」?簡單地說,就是用一種特殊的解讀器將一個物體編成一段信息,編成「光子密碼,收錄入激光中,然後將這束激光信息與量子技術結合,經過掃描步驟將之「毀滅」,但是記錄在激光束中的密碼信息卻保存下來,並利用粒子瞬間感應的效果將信息傳送至另一端的接收站。接收站瞬間讀取和「翻譯」電子信息,然後將剛才那段包含了特定無線電資料的激光束信息「還原」出來。
德國科學家曾經在《自然》雜誌上發表了一篇論文。在論文中,他們稱首次測量到電子通過量子信道「逃離」原子的束縛,這個「逃離」速度十分驚人,接近光速。
我們知道,電子帶負電荷,它被帶正電荷的原子核緊緊地束縛在原子內部。如果電子想「逃離」原子核的束縛,需要在一段時間內獲得足夠的能量。不過,量子力學提供了另一種方法,即遂穿效應。遂穿效應使得電子可以直接通過量子信道逃脫出來。打個比方,這就像在井裡放一隻青蛙,青蛙怎麼跳也跳不出來,除非它的能量很大,大過井壁的能量,才能從井裡跳出來。
我們都見識過量子物理的神秘,不過遂穿效應也有特別之處。以剛才的例子來講,當井壁足夠矮、足夠薄,即便井壁的能量大於青蛙的能量,青蛙也能跳出來。那青蛙究竟是怎麼出來的?難道是因為它強大的後腿肌肉?當然不是。這裡面的秘密就在於量子信道。青蛙實際上是通過量子信道跑出來的。
這種量子信道當然不是肉眼所能看到的,德國科學家利用百億分之一秒的阿秒激光級脈衝攻擊氖原子,成功觀察到隧穿效應的全過程,從而證明了量子信道的存在。
當然,人沒法跟電子相比,電子能從量子信道出入,而人就不能了。科學 家介紹,要實現人的隱形傳送,至少需 要解決以下3個難題。
難題一:我們知道人的身體是由原子組成的,要實現人的隱形傳送,就得先將它「唯物質化」,然後再將這些 物質提高到光速。做到這一步需要多大的能量呢?物理學家計箅,需要把身體加熱到1萬億攝氏度。只有在這一溫度 下,物質才能變為光,進而突破原子核內部的束縛,通過光速輸送到任何一個地點。1萬億攝氏度是什麼概念?它比太陽內部的熱度還要高几百倍。成功輸送一個人需要的能量,要超過迄今為止人類消耗全部能量的1000倍。
難題二:除了能量外,發射儀器 還需要完成另一個看似不可能的任務, 即將人在另一端重新組合起來。重新組合一個人,需要知道所有人體原子結構的精確信息。假設一個原子約為1000位元組,那描述人體所有原子的信息量將高達10的31次方位元組,即使把世界上全部圖書所含有的信息都用上,也僅能描述其中的1億分之一。傳輸這些數據又需要多少時間呢?比宇宙的年齡足足長了
2000倍。
難題三:最後一個難題是,根據海森堡的測不準原理,精確描述人的原子結構是不可能的事情。如果我們測定出一個粒子的位置,那麼我們就不可能知
道它的準確速度,反之亦然。所以,我們既不可能獲得一個粒子的全部信息,更不可能獲得人的全部信息。
雖然實現人的瞬間轉移困難重重,但科學家卻對未來充滿了信心。1993年,美國組織了一個由許多著名物理學家參加的研究小組,進行了大量的研究。最後經研究證實,實現量子瞬間轉移並不難。自1993年以後,科學家又做了大想:的試驗,利用光子多次實現了量子瞬間轉移。2001年,美國的一位物理學家曾做到將光束停止了長達半秒鐘的時間,然後才讓它又以光的速度逃逸了。2003年,澳大利亞的科學家破天荒地利用一種名為「量子牽連」的技術,在光學通信系統的一端把一段物質信息「毀滅」掉,然後又想辦法在另一端將它重新「還原」。在這次試驗中,澳大利亞的科學家共摧毀並還原了幾十億個光子。該項技術實現了電子和通信技術的革命性進步,為未來「瞬間移物」打下了堅實的蕋礎。
科學家認為,實現物體「瞬間轉移」技術,需要新一代「量子超級電腦」。「量子超級電腦」能取代電線和晶元以傳輸信息,其運箅速度遠超今天的電腦。據科學家估計,這種「量子超級電腦」的速度能提髙10億倍。可以預見不遠的將來,當瞬間轉移技術成熟並投人到實際應用的時候,對於人類來說,這將是一件多麼值得慶祝 的大事。到那時,你如果想從北京去華盛頓,根本不需要坐飛機,只要到時光 機器里一坐,一道強光飄過,你就來到白宮了。甚至,即使你想去月球,也是頃刻之間就能辦到的事愔,再也不會在漫長的星際旅途中耗盡你的生命。


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