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科技的頂點是科幻,交通的終點是傳送嗎

堵在路上的你是否也會有過一瞬間想要直接傳送到目的地?就像遊戲、電影中,往傳送機面前一站瞬間就到達了萬里之外。正所謂科學的頂點是科幻,在科幻電影中傳送這種物理層面的位移雖然沒有穿越時間這種時空層面更受歡迎,但也有不少作品表達其對傳送“技術”的設想。

科技的頂點是科幻,交通的終點是傳送嗎

在電影《Stargate》中,傳送是需要透過星際之門(一種圓環形的外星人裝置,它允許人被遠端傳送到配對的宇宙級距離外的裝置);在《星際迷航》中傳送裝置則變成了一個傳送陣,用高能粒子束將物品或生物體分解成亞原子粒子並將其傳送到目標區域;而福克斯的電影《The Fly》中,人類要實現傳送則需要進入一個傳送倉中……

事實上,傳送這種技術並不只存在於科幻電影中,而在現實世界也已經存在了。

愛因斯坦和他的兩位同事波多爾斯基和羅森在1935年的一篇論文中提出了這個理論,後來在20世紀90年代的實驗中證明了這一點。幾十年來,我們知道在量子水平上,將粒子從一個位置傳送到另一個位置是可能的。沒有任何物理定律可以阻止人類和物體在一個地方的超現實的粒子云中去物質化,並在非常遙遠的地方再物質化,比如北極光滑皎潔的冰原或歐洲鄉村佈滿花粉的花叢中,大自然不會阻止我們在短時間內旅行到太空中的另一個地方。

其實,關於傳送技術的最大難題並非是科學層面上的,而是其與穿越時空所需面對的祖父悖論類似的哲學問題。

傳送後的你還是原來的你嗎?

人們對傳送的美好源於其對空間規則的打破,在人類數百萬年的文明中從一個地方到另一個地方,即便是交通工具越來越發達也未發生質的改變,均是低速位移,即便是最快的火箭要到達離人類最近的地外星球月球也需要以天計算,於是能夠以秒計算的傳送技術被人們寄予期待。

但本質上傳送技術是一項謀殺技術,即磨滅原來的你,將你的物質資訊完美複製到另一個地點,但這個過程就像大家在抄班裡學霸作業時一樣,有的人在傳抄的過程中會正確的將X寫成X,而有的人則會把X抄成“+”號,在許多電影中也有有因傳送至樹木中、牆體內而命喪黃泉的。

不過這並非是最可怕的,如果你知道你所愛的人的原始身體會被摧毀,而在另一端卻被一個無法分辨的複製品所取代,你會沒事嗎?傳送的想法要求我們首先回答是什麼讓我們成為我們自己的問題。

我們中的一些人相信我們的個性和記憶,我們的整個身份,都與我們的大腦結構息息相關。只要我們有一個完美的大腦複製品,那麼我們當中就有同樣的人。但是我們中的一些人相信人類有一些無形的東西,我們不能複製一個人,因為我們不能複製靈魂。我們的內心是這種飄渺的、幽靈般的薄霧,我們稱之為人的精神,它不受我們的原子或身體的束縛。

那麼哪個是事實呢?只要你的複製品有相同的化學性質,它還是你嗎?還是你的複製品只是一個有臉但沒有靈魂的存在?

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傳送技術的兩條路

起初,量子力學定律似乎禁止隱形傳態。為了完美複製一個人,我們需要知道他們原子的確切位置和能量,但海森堡測不準原理告訴我們這是不可能的。你不可能既知道粒子的位置又知道粒子的能量,這樣就不可能有原始人的完美副本,但是有辦法繞過這一定律。

量子隱形傳態涉及粒子的糾纏,當粒子糾纏在一起時,它們有一種特殊的聯絡。無論他們相距多遠,他們都在繼續相互影響。改變糾纏對中的一個粒子,也會改變對中的第二個粒子。換句話說,它們的波函式是同步的。這正是愛因斯坦、波多爾斯基和羅森1935年論文的主題。

這一猜想在1993年的實驗證明得到了證明。透過擁有三個獨立的粒子,並利用糾纏現象,研究人員能夠將一個粒子的資訊傳遞給另一個粒子,本質上是對原始粒子的完美複製,不過這種方法破壞了原始粒子(通常是光子),換句話來說傳送的不少物質本身,而是資訊被遠距離傳送。這就相當於將一個粒子的資料被貼上到作為畫布的另一個粒子上,用這種量子技術進行瞬間移動,你最初的自我就會被抹去,只有你是誰的資料才會穿越空間,重新組合成你自己。

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我們從粒子A和B開始,在加入粒子C後,我們將其與粒子B糾纏在一起,這樣它們現在可以相互影響。粒子A和C接觸,粒子A的資訊轉移到粒子C上。然而,由於B和C之前已經糾纏在一起,這意味著當A的資訊轉移到C上時,它也會自動轉移到B上。原件被銷燬了,所以我們只剩下一個粒子A。

物理學家史蒂文·布魯姆的這個方程顯示了將一個人分解到原子水平進行傳送需要一個城市一年消耗的能量。

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量子隱形傳態這條路要完成人體如此規模的原子數精確傳送是十分困難的,當然除此之外還有一種更為精確的傳送方法——經典隱形傳態。它不是量子糾纏,不會涉及到粒子,不過它很複雜,需要大量的能量。

經典隱形傳態利用了物質的第五種狀態——玻色-愛因斯坦凝聚(Bose–Einstein condensate,簡稱BEC)。BEC是在實驗室裡發現的,1938年彼得·卡皮查、約翰·艾倫和冬·麥色納(Don Misener)發現氦-4在降溫到2。2 K時會成為一種叫做超流體的新的液體狀態,而這便是玻色-愛因斯坦凝聚。玻色-愛因斯坦的主要特點是非常冷,甚至比太空還冷,在那裡原子被冷卻到絕對零度以上幾十億分之一度(約等於絕對零度)。

原理大致如下:把銣原子放在BEC狀態下,當一束物質(由更多的銣原子組成)與BEC接觸時,它會想要降低它的能量以匹配BEC的能量,任何多餘的能量都被轉換成包含物質束資訊的爆發光,然後這種光沿著光纖電纜傳播到達另一個BEC,原始的物質束再次產生。

一團原子被冷卻到接近絕對零度。尖峰顯示了BEC的形成。它們非常難製造,但是麻省理工學院的一個實驗室在1995年成功做到了這一點。美國宇航局/JPL-加州理工學院拍攝的影象。

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雖然隱形傳態技術比量子方法更有前途的方向,但由你體內所有萬億和萬億原子的狀態都不會被準確記錄,機器在掃描你的身體並記錄後並不會產生一個完美的副本,於如果將經典隱形傳態應用在傳送技術上結果可能更糟。

迄今為止,人類已經能夠傳送光子、鈣原子和鈹原子,下一步是運輸活的有機體,如病毒或類似的複雜分子。但是隨著尺寸的增大難度也隨之增加,一些科學家認為不可能傳送像人類一樣複雜的宏觀物體,因為僅要掃描一個人體原子資訊就至少需消化10000倍於全球資料總儲量的資料,以2011年全球的資訊流量速度運轉需要1080萬年才能解構人體、資訊傳送與重構人體。

更悲觀的是,生命就像是一條連綿不斷的意識溪流,有且只有你自己才能感受到生命所帶來的喜怒哀樂,而傳送的可怕之處在於讓這條意識溪流斷流了一瞬,那麼透過重構軀體你還是此前的你嗎?或許物品、物質才是傳送技術的最佳歸宿。