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    瞬間移動真的可行嗎?或要忍受光速傳輸的延遲

    發布時間:2021-12-15 11:32:16 來源:科技日報 責任編輯:caobo

    瞬間移動已經在科幻小說中存在了100多年。而且,誰沒幻想過閉上眼睛或是進入某個儀器,就能瞬間到達目的地呢?

    但是,瞬間移動真的可行嗎?如果可行,為什么到現在都沒能實現瞬間移動呢?

    幾種瞬間移動的方式

    如果你想象中的瞬間移動是此刻你在這里,下一瞬間你就到了另一個地方——那很遺憾,這是不可能的。

    對于任何瞬時發生的事件,物理學上都有一些非常嚴苛的規則。為了讓兩件事有因果聯系,兩者之間必須有信息交流。然而任何事物,包括信息的傳遞,都有速度限制。事實上,光速應該被稱為“信息傳遞速度”或“宇宙的速度極限”。

    因此,從這里消失并立刻在別處出現是幾乎不可能的。好在大多數人對“瞬間移動”的定義沒那么死板。“幾乎瞬間”“眨眼間”或“物理定律允許范圍內的最快速度”就能滿足大多數人對瞬間移動的需求。如果是這樣,有兩種選項可以實現瞬間移動:以光速把你運輸到目的地,或是縮短出發地和目的地之間的距離。

    選項2類似于動畫或電影中的“任意門”。理論上我們可以利用蟲洞連接相距很遠的兩處。遺憾的是,人類還沒實際觀測到蟲洞,也不知道怎么打開蟲洞或控制它通向的地方。并且,你也不能像微觀粒子一樣,進入額外維。

    當你成為信息

    如果不能瞬間出現在別處,也不能縮短旅程距離,那我們能否以最快的速度——光速到達那里?這個方法有個大問題:你太重了。首先,僅是將你體內的所有粒子加速到接近光速,就需要消耗大量的時間和能量。其次,任何有質量的物體都不能以光速移動,所以無論多么努力地節食或健身,你都無法達到光速。

    但仍然有一種辦法能讓你實現瞬間移動,那就是把“你”的定義放寬。

    一種可行的辦法是,掃描你并將你以光子的形式傳遞出去。光子沒有質量,因此能以光速移動,這種方法可簡單分為三步:掃描身體,記錄你身上所有分子和粒子的位置;通過一束光子,將這些信息傳輸到目的地;在目的地接收信息,并用新的粒子重塑你的身體。

    這是有可能實現的。人類在掃描和3D打印技術領域已經取得了極大進步。如今,用磁共振成像(MRI)掃描人體,分辨率可達0.1毫米,相當于一個腦細胞的尺寸。科學家利用3D打印能打印出越來越多復雜類器官。我們不難想象,有一天或許真的能夠掃描并打印出整個人體。

    而真正的制約來自倫理方面。畢竟,如果有人重塑了一個你,那你還是原來的你嗎?要知道,構成你身體的粒子并無特殊之處。同一類型的粒子都是相同的。那么,重塑品有幾分仍然是你?重塑品要達到什么精度才仍然是你?

    量子重塑的你

    你體內的每個粒子都有一個量子態,量子態表示粒子可能在何處、在做什么,以及它和其他粒子的連接方式。由于只能知道每個粒子可能的狀態,因此存在不確定性。

    乍看之下,每個粒子的量子信息似乎不會影響你究竟是誰。例如,你的記憶和反射儲存在神經元和它們的連接中,它們比粒子大得多。在這個尺度上,量子漲落和不確定性趨于平均。如果巧妙地變換你體內一些粒子的量子值,你會感受到變化嗎?

    如果你體內粒子的量子態對構成你的影響不大,僅僅重建你的細胞或分子排列就足以讓重建品能像你一樣思考和行動,那么瞬間移動就容易得多。只需記錄下你細胞或分子的位置,并在另一個地方以完全相同的方式組裝它們就可以了。

    當然,重建品并不會和你一模一樣。當你在另一個地方被重塑后,或許會覺得自己的邊緣有點模糊,或是有點失真。而想更快地到達目的地,就要接受更高的失真度。

    但如果決定“你是你”必須依賴于量子信息呢?如果你的不可替代性,來源于你體內每個粒子的量子不確定性呢?如果你真的希望瞬間移動后的你還是完全的你,整個過程都需要量子化。然而這會讓瞬間轉移變得更加困難。

    從物理角度來說,沒有技術能同時確定單個粒子的所有信息,唯一能確定的是量子在某處出現的概率。如果堅持要光速瞬間移動儀器制作的重塑品和現在的你一模一樣,唯一的選擇是制作量子重塑品。

    在量子層面記錄一個粒子的信息,意味著需要知道它的量子態。量子態不是一個數字,而是一組可能性。要獲得單個粒子的量子信息,就得以某種方式觀測它,也就會對它產生干擾。但量子“不可克隆”原理表明,在不破壞原始數據的情況下讀取量子信息是不可能的。

    有一種辦法是利用量子糾纏,其能讓兩個粒子的概率互相聯系。例如,如果兩個粒子互相作用,就能知道它們自旋方向相反,如果其中一個粒子自旋向上,另一個必然自旋向下。

    讓兩個粒子互相糾纏,并像使用電話傳真線一樣,分別在起點和終點使用它們,就可以實現量子瞬間轉移。如你可以讓兩個電子互相糾纏,并將其中一個電子放在比鄰星。這兩個電子會在兩地繼續糾纏,直到你準備好開始在比鄰星重塑你自己。

    我們已經能完成單個粒子或是一小堆粒子的“瞬間移動”。目前,在兩地間進行量子復制的距離記錄是1400千米。

    總的來說,在眨眼間將自己瞬間移動到別處是切實可行的。只要你能忍受光速傳輸的延遲,并且認為經過掃描和重建后的“你”還是你,那么或許你能在未來體驗瞬間移動。

    標簽: 瞬間移動 光速傳輸 延遲 量子態

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