A8号

如何实现瞬间移动?

蔺琬凝370

没有人喜欢路上的旅程,无论是去国外度假还是上下班。有没有更好的方法到达目的地?如果不用经历起点和终点之间的旅程,直接出现在目的地不是更好吗?

作者|豪尔赫查姆,丹尼尔怀特森

翻译|谢如玉

评论|二七

心灵遥控在科幻小说中已经存在了100多年。另外,谁没梦想过闭上眼睛或进入仪器就能瞬间到达目的地?想想你节省了多少时间!上下班不需要再挤一个小时的地铁,不需要坐几个小时的火车去旅行,甚至可以更轻松的到达其他星球。——不需要几十年的旅行就能到达距离我们4光年的最近的宜居星球——比邻星半人马座B。

但是瞬移真的可行吗?如果可能,为什么到目前为止还没有实现瞬移?让我们进入隐形传态背后的物理学。

瞬间移动的几种方式

如果你想象的瞬间是此刻你在这里,下一刻你就会在另一个地方——,这是一种遗憾,也是不可能的。

物理学中对任何瞬时事件都有一些非常严格的规则。想象一下:为了让两件事有因果联系,比如你在这里消失,在其他地方出现,它们之间必须有信息交流。然而,在整个宇宙中,一切事物,包括信息的传递,都是有速度限制的。世界上最快的速度是光。其实光速应该叫做“信息传递速度”或者“宇宙速度极限”。

因此,从这里消失并立即出现在其他地方几乎是不可能的。幸运的是,大多数人对“瞬移”的定义并没有那么死板。“几乎瞬间”、“一眨眼”或“物理定律允许的最快速度”可以满足大多数人对瞬间运动的需求。如果是这样,有两种方法可以实现瞬间移动:以光速将你运送到目的地,或者缩短出发和目的地之间的距离。

选项2类似于动画或电影中的“任意门”。理论上,我们可以用虫洞把相距很远的两个地方连接起来。不幸的是,人类并没有真正观察到虫洞,也不知道如何打开它或控制它通向哪里。你不能像微观粒子一样进入额外的维度。

当你成为信息

如果我们不能瞬间出现在别处,缩短行程距离,至少能以——的最快速度——的光速到达那里吧?不幸的是,这种方法有一个大问题:你太重了。首先,仅仅是将你体内的所有粒子加速到接近光速就需要大量的时间和精力。其次,因为没有任何质量物体可以以光速运动,无论你如何努力节食或运动,都无法达到光速。

但这是否意味着瞬间移动是不可能的?不完全是!还有一种方法可以让你瞬间移动,那就是放宽“你”的定义。

一种可能的方法是扫描你,然后以光子的形式传送你。光子没有质量,所以它们可以以光速运动。该方法的简单过程如下:

第一步:扫描身体,记录你体内所有分子和粒子的位置;

第二步:用一束光子把信息传送到目的地;

第三步:在目的地接收信息,用新粒子重塑身体。

这是可能的。人类在扫描和3D打印技术方面取得了巨大的进步。如今,磁共振成像(MRI)可以以0.1毫米的分辨率扫描人体,这相当于一个脑细胞的大小。科学家可以使用3D打印来打印出越来越复杂的器官。不难想象,有一天,扫描并打印出整个人体也许是可能的。

然而,真正的约束不是来自技术方面,而是来自伦理方面。毕竟,如果有人重塑了你,你还是那个人吗?

你知道,组成你身体的粒子没有什么特别的。同类型的粒子都是一样的。每个电子都完全一样,每个夸克也是一样。那么,有多少改造还是你的?重塑产品要达到什么样的精度,才算还是你?事实上,这是一个悬而未决的问题,答案可能取决于你对自己的了解程度。

量子重塑了你

你身体里的每一个粒子都有一个量子态,这表明粒子可能在哪里,它可能在做什么,以及它是如何与其他粒子连接的。因为只能知道每个粒子的可能状态,所以存在不确定性。

乍一看,每个粒子的量子信息似乎并不影响你到底是谁。例如,你的记忆和反射储存在比粒子大得多的神经元及其连接中。在这个尺度上,量子波动和不确定性趋于平均。如果你熟练地改变身体中一些粒子的量子值,你会感觉到变化吗?

如果你体内粒子的量子态对构成你的因素影响不大,仅仅重构你的细胞或分子排列就足以让重构的产物像你一样思考和行动,那么瞬间移动就容易多了。只需记录下你的细胞或分子的位置,然后在另一个地方以完全相同的方式组装它们。

当然,改造后的产品不会和你完全一样。就像传输jpeg格式而不是原始图像格式的图片一样,当你在另一个地方被重塑时,你可能会觉得你的边缘有点模糊或扭曲。如果你想更快到达目的地,你必须接受更高的失真。

完全量化

但是,如果你决定“你就是你”,你必须

依赖于量子信息呢?如果你的不可替代性,就来源于你体内每个粒子的量子不确定性呢?如果你真的希望瞬间移动后的你还是完完全全的你,整个过程都需要量子化。然而这会让瞬间转移变得更加困难。事实上,任何量子化的东西都很麻烦,复制量子信息更是难上加难。

  因为从物理角度来说,没有技术能同时确定单个粒子的所有信息,唯一能确定的是量子在某处出现的概率。如果坚持要光速瞬间移动仪器制作的重塑品和现在的你一模一样,唯一的选择是制作量子重塑品。

  先来思考制作单个粒子的量子复制品问题。在量子层面记录一个粒子的信息,意味着需要知道它的量子态。量子态其实不是一个数字,而是一组可能性。问题是,要获得单个粒子的量子信息,就得以某种方式观测它,也就会对它产生干扰。并不是因为我们不够聪明,也不是因为还没有开发出足够好的探测器。量子“不可克隆”原理表明,在不破坏原始数据的情况下读取量子信息是不可能的。

  有一种办法是利用“量子纠缠”。量子纠缠是一种特殊的量子效应,能让两个粒子的概率互相联系。例如,如果两个粒子互相作用,没法知道它们的自旋状态,但是能知道它们自旋方向相反,那么如果其中一个粒子自旋向上,那另一个必然自旋向下。

  让两个粒子互相纠缠,并像使用电话传真线一样,分别在起点和终点使用它们,就可以实现量子瞬间转移。比如你可以让两个电子互相纠缠,并将其中一个电子放在比邻星。这两个电子会在两地继续纠缠,直到你准备好开始在比邻星重塑你自己。

  事实上,我们已经能完成单个粒子,或是一小堆粒子的“瞬间移动”。目前,在两地间进行量子复制的距离记录,是1400千米。虽然这没法让你瞬间移动到比邻星,但至少是个开始。

  总的来说,在眨眼间将自己瞬间移动到别处是切实可行的。只要你能忍受光速传输的延迟,并且认为经过扫描和重建后的“你”还是你,那么或许你能在未来体验瞬间移动。

  不过一切的前提条件是:为了如上述般瞬间移动到别处,目的地必须有一台能接受信号并重建你的仪器。这意味着,如果有一天你想瞬间移动到其他行星,得先有人通过传统的移动方法将仪器带过去。

  有人想做这个先行者吗?

  原文链接:https://www.wired.com/story/why-cant-people-teleport/

  本文转自《环球科学》

TAG: 量子 虫洞

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