能把我發(fā)射到度假地嗎？

1、.能把我發(fā)射到度假地嗎？量子物理學(xué)研究的進(jìn)展無(wú)疑為人類(lèi)鋪就了一條讓夢(mèng)想走向現(xiàn)實(shí)的道路。物理學(xué)家已成功地發(fā)送了光子和原子。目前，他們正對(duì)更大的物體和在更過(guò)的間隔 上進(jìn)展傳輸研究。那么，何時(shí)到人呢？最美妙的靈感常常產(chǎn)生于缺錢(qián)的時(shí)候：60年代初，美國(guó)電影劇本作家吉納·羅登貝瑞就因?yàn)槭诸^拮據(jù)而創(chuàng)造了一個(gè)世界性的神話。那時(shí)，他方案拍一部給成人看的科幻系列電影，正在尋找一種適當(dāng)?shù)耐緩剑尪ê絾T在外星球登陸。然而，資金的缺乏不允許他每星期都拍攝一艘宇宙飛船的登陸。這位聰明的作家找到的解決方法是：在一臺(tái)魔術(shù)裝置中，宇航員消失得無(wú)影無(wú)蹤，然后再降落到任何一處希望抵達(dá)的地點(diǎn)。他繪聲繪色地描繪了全部過(guò)程，

2、其中，提到一個(gè)必須調(diào)準(zhǔn)的“輸送焦距，并聲稱(chēng)，宇航員經(jīng)由“掃描和“蜚物質(zhì)化，被暫時(shí)安置在一個(gè)“構(gòu)造儲(chǔ)存器中：關(guān)于輸送裝置，他只是模糊其辭地稱(chēng)之為“環(huán)狀鎖閉發(fā)射器。就這樣，一個(gè)令人驚異的“空間置換的故事被搬上了銀幕；在科幻系列電影?星球旅行?中，空間置換是一件非常普通的事情，除了平淡地說(shuō)一句“發(fā)射我吧，蘇格蘭人！之外，沒(méi)有人會(huì)把它當(dāng)作話題來(lái)議論?！鞍l(fā)射我吧，蘇格蘭人：對(duì)于科幻系列電影?星球旅行?中的探險(xiǎn)隊(duì)來(lái)說(shuō)：“發(fā)射屬于日常發(fā)生的事情。但對(duì)于我們?nèi)缃竦牡厍蛉硕?，這樣一種輸送方式還是空想。但是，用光速“輸送人體的最初試驗(yàn)畢竟已經(jīng)開(kāi)場(chǎng)。可是，對(duì)于我們這些還未實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想的地球人來(lái)說(shuō)，這一天才的靈感不

3、僅給我們留下了深化的印象，而且也喚起了最美妙的夢(mèng)想：誰(shuí)不向往自己有一天會(huì)被發(fā)射出去，或進(jìn)人太陽(yáng)，或去休假，或去任何一個(gè)地方呢？事實(shí)上，許多人已在考慮，可否以某種方式輕而易舉地完成地點(diǎn)變換。其中一個(gè)人就是美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯·克勞斯。他的研究結(jié)果說(shuō)明：在我們發(fā)射自己去休假之前，還有一大堆“家務(wù)活要先一步完成?？藙谒姑鞔_地指出，要把一個(gè)人運(yùn)送出去，還存在著宏大的和幾乎不可解決的問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是：人的身體是由物質(zhì)組成的，假如用光速把人的身體挪動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)，那么，就必須將它“唯物質(zhì)化。經(jīng)這位物理學(xué)家計(jì)算，單單打破原子核內(nèi)部的限定力，就必須把身體加熱到1萬(wàn)億度一這比太陽(yáng)內(nèi)部的熱度還要高幾百倍

4、。只有在這一溫度下，物質(zhì)才能變?yōu)楣猓⑼ㄟ^(guò)光速輸送到任何一個(gè)地點(diǎn)。對(duì)每一個(gè)被輸送的人來(lái)說(shuō)，所使用的能量要超過(guò)迄今為止人類(lèi)全部能量消耗的大約1000倍。第二個(gè)問(wèn)題是：發(fā)射儀器必須在目的地將物質(zhì)重新組合起來(lái)。為了知道如何組合，它就需要獲得人體所有原子構(gòu)造的準(zhǔn)確信息。據(jù)克勞斯估計(jì)，每一個(gè)原子約為1000字節(jié)，諸如原子的位置，原子之間的關(guān)系，原子的能量程度，原子的振蕩狀態(tài)等等，描繪一個(gè)人體的所有原子總共需要1031字節(jié)！這一信息量終究有多大，可進(jìn)展一番比較：世界上全部圖書(shū)所含有的信息為1015字節(jié)，僅是完好描繪一個(gè)人所需要的信息的1億億分之一。僅傳輸這些數(shù)據(jù)，即使對(duì)今天速度最快的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，也會(huì)花去比

5、宇宙年齡還要長(zhǎng)2019倍的時(shí)間。前面兩個(gè)問(wèn)題，也許通過(guò)將來(lái)技術(shù)的開(kāi)展可以得到解決，但第三個(gè)問(wèn)題卻是一個(gè)原那么性的問(wèn)題：準(zhǔn)確描繪人的原子構(gòu)造，從根本上來(lái)說(shuō)是不可能的。理由就是：海森伯測(cè)不準(zhǔn)原理。根據(jù)這一尤其在微觀粒子層面上產(chǎn)生效應(yīng)的原理，我們不可能準(zhǔn)確地確定一個(gè)粒子的特征。例如，假如我們想知道一個(gè)粒子的位置，那么我們就會(huì)失去所有關(guān)于它的速度的信息，反之亦然。?星球旅行?的創(chuàng)作者那么巧妙地將這一問(wèn)題蒙混了過(guò)去。他們創(chuàng)造了一臺(tái)使發(fā)射成為可能的“海森伯補(bǔ)償器。當(dāng)問(wèn)到這臺(tái)補(bǔ)償器是如何進(jìn)展工作時(shí)，該影片的技術(shù)參謀邁克爾·奧庫(kù)達(dá)的答復(fù)便是：“好的，謝謝！科學(xué)家們當(dāng)然不會(huì)如此簡(jiǎn)單地解決問(wèn)題。因斯布魯

6、克大學(xué)的蔡林格教授和他的研究小組成功地解決了上述3個(gè)問(wèn)題中最難的第三個(gè)問(wèn)題。他們制造了一個(gè)根本粒子的模型，并讓它出如今另一個(gè)地點(diǎn)。由此可以說(shuō)，他們發(fā)射了人類(lèi)的第一個(gè)粒子！他們的方法是：放棄測(cè)定所發(fā)射的原粒子的特征即只發(fā)送粒子，而不認(rèn)識(shí)粒子。為了弄清這一方法是怎樣獲得成功的，我們必須稍稍深化奇異的微觀粒子世界。在這里，最有效的是對(duì)我們?nèi)祟?lèi)全部安康理智予以嘲弄的量子力學(xué)的法那么，對(duì)此物理學(xué)大師尼爾斯·玻爾幽默地說(shuō)：“誰(shuí)能考慮量子理論而又沒(méi)被它搞得頭暈?zāi)垦＃l(shuí)就沒(méi)有真正理解量子理論。在量子世界中，粒子不只是對(duì)我們隱蔽它們的特征，而且還可能同時(shí)處于矛盾的狀態(tài)之中：一個(gè)普通的、單色的球要么是紅

7、的，要么是綠的；但一個(gè)量子球卻可能同時(shí)是紅的和綠的，就像一種50紅和50綠的混合。只有在我們?nèi)ビ^察它的時(shí)刻，才會(huì)從各種不同可能性的糾纏中產(chǎn)生出一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的現(xiàn)實(shí)：在一部分情況下，它向我們顯現(xiàn)為紅，在另一部分情況下，向我們顯現(xiàn)為綠。人們無(wú)法事先說(shuō)出將會(huì)看到什么顏色。此外還有一個(gè)值得注意的現(xiàn)象：在某些特定的情況下，一個(gè)單獨(dú)的粒子可能同時(shí)出如今兩個(gè)地點(diǎn)?；蛘哒f(shuō)，兩個(gè)別離的粒子實(shí)際上只是同一個(gè)粒子。物理學(xué)家甚至巧妙地制造出了一種“互逆孿生體：粒子既別離又互相結(jié)合，一個(gè)總是另一個(gè)的對(duì)立面。就彩色量子球而言，這意味著：兩個(gè)球在分開(kāi)的同時(shí)，總是著上相反的顏色，這一個(gè)是綠的，另一個(gè)必然是紅的，反之亦然。但只要

8、沒(méi)有人去觀察，兩個(gè)球就處于顏色糾纏的狀態(tài)中！只有當(dāng)物理學(xué)家去測(cè)定其中一個(gè)球的顏色時(shí)，才不得不做出選擇。而在同一時(shí)刻，另一個(gè)球也失去了其糾纏狀態(tài)，獲得了相反的顏色即使它們之間已是光年的間隔 ！這種“幽靈般的超距作用促使愛(ài)因斯坦認(rèn)為量子力學(xué)是錯(cuò)誤的。然而，在80年代初，法國(guó)的一個(gè)研究小組無(wú)可置疑地證實(shí)這一神秘關(guān)聯(lián)，從那時(shí)起，“糾纏的粒子幾乎成為物理學(xué)的共有財(cái)富。安東·蔡林格教授右和他的同事：在因斯布魯克大學(xué)，他進(jìn)展的試驗(yàn)是把一個(gè)光子的信息從一處輸送到另一處。當(dāng)然，光子與人之間存在著宏大的差異！但假如能把人的信息編成數(shù)碼，他就可能作為信息郵件被“發(fā)射到任何一個(gè)地點(diǎn)。應(yīng)有如下?tīng)顟B(tài)：位于中間的

9、是一個(gè)晶體黃色它產(chǎn)生出兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的永久結(jié)合的光子。假如其中一個(gè)是紅的，另一個(gè)必然是綠的。通過(guò)測(cè)定一個(gè)粒子另一個(gè)的狀態(tài)那么被確定即使相距遙遠(yuǎn)！對(duì)于量子物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，這種“幽靈般的超距作用是一種難以解釋的現(xiàn)象。對(duì)一個(gè)粒子的量子狀態(tài)的描繪包含下述問(wèn)題：觀察者不知道粒子是“紅的還是“綠的而粒子也沒(méi)有決定。正是這些糾纏的粒子成了因斯布魯克發(fā)射試驗(yàn)中的主角在此亦可稱(chēng)紀(jì)纏的光子。為制造光子，研究才把紫外線光子發(fā)射到一個(gè)鋇晶體上，從而得到了兩上別離的紅光子，兩個(gè)“互道孿生體專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)是：“非對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)粒子。假如其中一個(gè)發(fā)生程度偏振，那么，另一個(gè)必然發(fā)生垂直偏振，反之亦然。1993年，IBM的物理學(xué)家查爾斯

10、3;貝尼特就已清楚地知道，如何用這些糾纏的“互逆孿生體進(jìn)展發(fā)射試驗(yàn)。他的想法是：假如人們想發(fā)射一個(gè)原粒子，必須在兩個(gè)糾纏粒子中選用一個(gè)進(jìn)展試驗(yàn)。這樣，原粒子也就失去了它的特征，用來(lái)試驗(yàn)的粒子成了原粒子的“互逆孿生體，而這個(gè)糾纏的伙伴那么成為原粒子的復(fù)制品。由此，人們便發(fā)送出一個(gè)量子狀態(tài)，而不去測(cè)定它。經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)，因斯布魯克的研究者們將這一想法變成了現(xiàn)實(shí)，每小時(shí)成功地發(fā)射了100個(gè)粒子。在制造糾纏粒子的同時(shí)，他們還不得不去解決另一個(gè)難題：糾纏粒子中的一個(gè)如何成為原粒子的互逆的復(fù)制品？對(duì)此，研究者并未簡(jiǎn)單地去測(cè)定原粒子的特征，因?yàn)槿魏螠y(cè)定都不可防止地要破壞原粒子的特征。但他們也正是從這一困境中

11、找到了一條出路：原粒子和試驗(yàn)粒子進(jìn)人一個(gè)儀器中，這個(gè)儀器可以簡(jiǎn)單地確定，兩個(gè)粒子是否以非對(duì)稱(chēng)的方式關(guān)聯(lián)著，他們是否是“互逆孿生體。這種“互逆孿生體的發(fā)生幾率為14，而它是否發(fā)生，不受研究者的任何影響。研究者只是從測(cè)量?jī)x中知道，兩個(gè)粒子處在怎樣的關(guān)系之中；對(duì)相關(guān)粒子的各自特征下任何結(jié)論都是不可能的。從總體上看，以下情況發(fā)生了：在某一確定狀態(tài)下，原粒子從左面進(jìn)入試驗(yàn)裝置中，從而失去其原始狀態(tài)。同時(shí)，另一個(gè)粒子在右邊幾米遠(yuǎn)處突然出現(xiàn)，并在原粒子原有的同一狀態(tài)下分開(kāi)儀器：原粒子向右面被發(fā)射出去幾米遠(yuǎn)。在這里，被輸送的不是物質(zhì)，而是關(guān)于量子狀態(tài)的信息。貝尼特解釋說(shuō)：“這是一種全新的信息傳輸方式。此外，原

12、粒子在這一過(guò)程中失去的原初特征，是不可能事后加以確定的。量子力學(xué)的法那么嚴(yán)格制止制造一個(gè)粒子的準(zhǔn)確復(fù)制品，否那么研究者就會(huì)在這一復(fù)制品上測(cè)定這一特征，在另一復(fù)制品上測(cè)定另一特征，從而違背了海森伯的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。在因斯布魯克的研究中，具有原粒子特征的那一粒子曾是另一個(gè)光子。但在物理學(xué)家看來(lái)，情況并不必然如此。法國(guó)一個(gè)研究小組已經(jīng)致力于把一個(gè)光子的量子特征發(fā)射到某一原子上。這樣，他們也答應(yīng)以通過(guò)一個(gè)原子來(lái)研究稍縱即逝的光子的特征。即使是蔡林格教授，在獲得最初的成果后，也在繼續(xù)從事發(fā)射工程的研究。他想把發(fā)射的間隔 擴(kuò)大：他不僅試圖在試驗(yàn)室里，用一根玻璃纖維將粒子發(fā)射到幾百米以外，而且還試圖在維也納的屋

13、頂上，讓一個(gè)粒子穿越夜空，射到幾公里遠(yuǎn)的地方。除此之外，研究者們也想在更大一些的對(duì)象上試驗(yàn)，例如原子。對(duì)于新型的量子狀態(tài)傳輸裝置，物理學(xué)家希望在量子計(jì)算機(jī)上獲得重要的打破。這是一種將來(lái)的計(jì)算機(jī)，迄今為止，它不過(guò)是紙上談兵罷了，僅僅是存在于物理學(xué)家頭腦里的設(shè)想。這種量子計(jì)算機(jī)不是用單一的數(shù)字，而是用“量子位Qllbit計(jì)算量子世界所獨(dú)有的那些奇異的糾纏狀態(tài)。由于這一糾纏現(xiàn)象，在我們用一個(gè)量子位測(cè)定時(shí)，立即就會(huì)消失掉，因此到目前為止，從一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)向另一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)，似乎是不可能的。但如今卻呈現(xiàn)出了這樣一種可能性：不是傳送數(shù)據(jù)，而是將數(shù)據(jù)發(fā)射過(guò)去。借助于糾纏粒子，量子狀態(tài)可順利地從一臺(tái)計(jì)

14、算機(jī)到達(dá)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。倘假設(shè)量子計(jì)算機(jī)的設(shè)想可以實(shí)現(xiàn)的話，它所顯示出來(lái)的功能將是以往無(wú)法想像的：例如可能出現(xiàn)運(yùn)算速度比如今快幾百萬(wàn)倍的下棋計(jì)算機(jī)，人與之對(duì)奕毫無(wú)勝出的時(shí)機(jī)。即使機(jī)密警察與宏大的量子計(jì)算機(jī)比較起來(lái)，也只能是自嘆弗如：因?yàn)樗稍趲追昼娭畠?nèi)破解最平安的密碼。但另一方面，即便一臺(tái)簡(jiǎn)單的量子計(jì)算機(jī)也能防止竊聽(tīng)，保證絕對(duì)平安的聯(lián)絡(luò)。理論物理學(xué)家們甚至預(yù)言，量子計(jì)算機(jī)可以計(jì)算任何一道物理學(xué)的難題。還是回到“發(fā)射的話題上來(lái)吧：假如要采用在光子上成功使用的方法來(lái)發(fā)射人的話，我們始終都面臨著宏大的問(wèn)題。蔡林格教授成認(rèn)：“如何將這一方法運(yùn)用于人，即使在理論上也并不清楚。但至少有一點(diǎn)是明確的：假如要發(fā)

15、射一個(gè)人，就必須一下子把他發(fā)射出去，而不是一個(gè)原子接一個(gè)原子地發(fā)射。畢竟人體原子的量子狀態(tài)是嚴(yán)密交織在一起的，不可能將個(gè)別原子從其中別離出來(lái)。省錢(qián)的發(fā)射：?星球旅行?的創(chuàng)作者吉納·羅登貝瑞為節(jié)省資金想出一種發(fā)射的方法使昂貴的登陸成為多余。穿梭傳輸：探險(xiǎn)隊(duì)的施?？讼壬腿缁鶢柨岁?duì)長(zhǎng)上圖頻繁使用一種物質(zhì)傳送器遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)?！昂Ｉa(bǔ)償器左圖可防止故障。現(xiàn)實(shí)并非電影：在電影中探險(xiǎn)隊(duì)不存在任何發(fā)射問(wèn)題。在現(xiàn)實(shí)中那么是一個(gè)難題：根據(jù)海森伯的測(cè)不準(zhǔn)原理一個(gè)粒子的特征不可能準(zhǔn)確地確定。然而，這卻是發(fā)射構(gòu)造復(fù)雜的人體的前提。而且在這個(gè)過(guò)程中，所轉(zhuǎn)移的也僅僅是一種量子狀態(tài)，并非原物質(zhì)。任何一個(gè)想發(fā)射自己

16、的人，都必須首先考慮到，在目的地已經(jīng)有了一個(gè)物質(zhì)復(fù)制品，然后原量子狀態(tài)才能發(fā)射到這一復(fù)制品上。如何制作一個(gè)人的物質(zhì)復(fù)本，在今天還是一個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題。在此，我們又遇到了另一個(gè)問(wèn)題：描繪人體中的原子，需要宏大的信息量。也許，將來(lái)量子計(jì)算機(jī)可以通過(guò)其難以想像的功能幫助我們找到解決的方法。此外尚不清楚的是，何種糾纏粒子可以同時(shí)發(fā)送人身上大約1031字節(jié)的量子狀態(tài)信息。唯一可確定的是：即使極小的外在影響也足以摧毀粒子的糾纏，其后果是不可預(yù)見(jiàn)的。蔡林格研究小組的同事哈拉爾特·瓦因福爾特坦言：“反正我不會(huì)把自己裝進(jìn)我們的儀器。而且還有一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，即物質(zhì)復(fù)制品與原物終究怎樣區(qū)分開(kāi)來(lái)？我那個(gè)

17、原子連原子的準(zhǔn)確復(fù)制品是本來(lái)的那個(gè)我嗎？他有同樣的記憶同樣的性格嗎？假如我們只是在我們的量子狀態(tài)中互相區(qū)別，那么，是什么把他與我區(qū)別開(kāi)來(lái)的呢？記憶的奧秘研究者始終未能確定記憶在大腦中的區(qū)域能被置人量子狀態(tài)中嗎？而靈魂又會(huì)如何呢？它存在于量于狀態(tài)中嗎？一旦我的量子狀態(tài)被發(fā)射出去，它能獲得我的靈魂嗎？我原來(lái)的身體會(huì)出現(xiàn)什么情況，它在物質(zhì)上完好無(wú)損嗎？它獲得一個(gè)新的靈魂了嗎？所有這些問(wèn)題在今天都是無(wú)法答復(fù)的。只有一點(diǎn)確定無(wú)疑：假如發(fā)射是以這樣的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，那么，在另一端，我原來(lái)的身體仍然保存在一個(gè)不可想像的狀態(tài)中。蔡林格解釋說(shuō)：這是“所有由同一物質(zhì)組成的人的糾纏。這個(gè)糾纏的身體與我本人具有怎樣的一種關(guān)系，尚不非常清楚，而且糾纏狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間也極為短暫。一旦有人對(duì)它進(jìn)展測(cè)定哪怕只是打量一下，糾纏狀態(tài)就會(huì)崩潰，保存下來(lái)的是一個(gè)完全普通的、單一的狀態(tài)。終究是何種狀態(tài)呢？它與原狀態(tài)如何區(qū)別？另一個(gè)困難在于，在對(duì)量子力學(xué)的理解上，甚至連物理學(xué)家們也不是一致的。涉及到計(jì)算，一般不存在任何的分歧。假如是關(guān)乎意義，爭(zhēng)論便發(fā)生了：神秘的糾纏狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況？一旦人們進(jìn)展測(cè)定，它真的會(huì)選擇一種單一的狀態(tài)嗎？或者，在每一次測(cè)定時(shí)，世