圖片來(lái)源：阿爾托大學(xué)
不論是去異國(guó)他鄉(xiāng)度假，或是日常上班通勤，沒(méi)有人喜歡在路上的過(guò)程。有更好的辦法到達(dá)目的地嗎？如果不用經(jīng)過(guò)起點(diǎn)和終點(diǎn)間的路程，就能直接出現(xiàn)在目的地，不是更棒嗎？
撰文 | 豪爾赫·卡姆（Jorge Cham）、丹尼爾·惠特森（Daniel Whiteson）
翻譯 | 謝汝雨
審校 | 二七
瞬間移動(dòng)已經(jīng)在科幻小說(shuō)中存在了100多年。而且，誰(shuí)沒(méi)幻想過(guò)閉上眼睛或是進(jìn)入某個(gè)儀器，就能瞬間到達(dá)目的地呢？想想看你省了多少時(shí)間！上下班不需要再在地鐵上擠上一小時(shí)，旅行時(shí)不用坐幾小時(shí)的火車(chē)，甚至想要去往其他星球也能變得更加容易——不需要經(jīng)過(guò)幾十年的旅程，就能到達(dá)最近的宜居行星——距我們4光年遠(yuǎn)的比鄰星b（Proxima Centauri b）。
但是，瞬間移動(dòng)真的可行嗎？如果可行，為什么到現(xiàn)在都沒(méi)能實(shí)現(xiàn)瞬間移動(dòng)呢？讓我們走進(jìn)瞬間移動(dòng)背后的物理學(xué)。
幾種瞬間移動(dòng)的方式
如果你想象中的瞬間移動(dòng)是此刻你在這里，下一瞬間你就到了另一個(gè)地方——那很遺憾，這是不可能的。
對(duì)于任何瞬時(shí)發(fā)生的事件，物理學(xué)上都有一些非常嚴(yán)苛的規(guī)則。試想一下：為了讓兩件事有因果聯(lián)系，比如你在這里消失，并在其他地方出現(xiàn)，這兩者之間必須有信息交流。然而縱觀宇宙，任何事物，包括信息的傳遞，都有速度限制。世界上速度最快的是光，事實(shí)上，光速應(yīng)該被稱(chēng)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(xiàn)是幾乎不可能的。好在，大多數(shù)人對(duì)“瞬間移動(dòng)”的定義沒(méi)那么死板?！皫缀跛查g”、“眨眼間”或“物理定律允許范圍內(nèi)的最快速度”就能滿(mǎn)足大多數(shù)人對(duì)瞬間移動(dòng)的需求。如果是這樣的話(huà)，有兩種選項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)瞬間移動(dòng)：以光速把你運(yùn)輸?shù)侥康牡?，或是縮短出發(fā)地和目的地之間的距離。
選項(xiàng)2類(lèi)似于動(dòng)畫(huà)或電影中的“任意門(mén)”。在理論上，我們可以利用蟲(chóng)洞連接相距很遠(yuǎn)的兩處地點(diǎn)。但遺憾的是，人類(lèi)還沒(méi)實(shí)際觀測(cè)到蟲(chóng)洞，也不知道怎么打開(kāi)蟲(chóng)洞或控制它通向的地方。并且，你也不能像微觀粒子一樣，進(jìn)入額外維（extra dimension）。
當(dāng)你成為信息
如果不能瞬間出現(xiàn)在別處，也不能縮短旅程距離，那我們能否至少以最快的速度——光速——到達(dá)那里？不幸的是，這個(gè)方法有個(gè)大問(wèn)題：你太重了。首先，僅是將你體內(nèi)的所有粒子加速到接近光速，就需要消耗大量的時(shí)間和能量。其次，因?yàn)槿魏斡匈|(zhì)量的物體都不能以光速移動(dòng)，所以無(wú)論多么努力地節(jié)食或健身，你都無(wú)法達(dá)到光速。
但這就意味著瞬間移動(dòng)不可能實(shí)現(xiàn)嗎？不完全是！仍然有一種辦法能讓你實(shí)現(xiàn)瞬間移動(dòng)，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(méi)有質(zhì)量，因此能以光速移動(dòng)，這種方法簡(jiǎn)單流程如下：
第1步：掃描身體，記錄你身上所有分子和粒子的位置；
第2步：通過(guò)一束光子，將這些信息傳輸?shù)侥康牡兀?/span>
第3步：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(shí)現(xiàn)的。人類(lèi)在掃描和3D打印技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步。如今，用磁共振成像（MRI）掃描人體，分辨率可達(dá)0.1毫米，相當(dāng)于一個(gè)腦細(xì)胞的尺寸?？茖W(xué)家利用3D打印能打印出越來(lái)越多的復(fù)雜類(lèi)器官（organoids）。我們不難想象，有一天或許真的能夠掃描并打印出整個(gè)人體。
然而，真正的制約不是來(lái)自技術(shù)方面，而是倫理方面。畢竟，如果有人重塑了一個(gè)你，那你還是原來(lái)的你嗎？
要知道，構(gòu)成你身體的粒子并無(wú)特殊之處。同一類(lèi)型的粒子都是相同的。每個(gè)電子都是完全相同的，每個(gè)夸克也是。那么，重塑品有幾分仍然是你？重塑品要達(dá)到什么精度才仍然是你？事實(shí)上，這是一個(gè)開(kāi)放的問(wèn)題，答案可能取決于你對(duì)自己的認(rèn)知有多量子。
量子重塑的你
你體內(nèi)的每個(gè)粒子都有一個(gè)量子態(tài)，量子態(tài)表示粒子可能在何處、可能在做什么，以及它和其他粒子的連接方式。由于只能知道每個(gè)粒子可能的狀態(tài)，因此存在不確定性。
乍看之下，每個(gè)粒子的量子信息似乎不會(huì)影響你究竟是誰(shuí)。例如，你的記憶和反射儲(chǔ)存在神經(jīng)元和它們的連接中，它們比粒子大得多。在這個(gè)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(nèi)一些粒子的量子值，你會(huì)感受到變化嗎？
如果你體內(nèi)粒子的量子態(tài)對(duì)構(gòu)成你的影響不大，僅僅重建你的細(xì)胞或分子排列就足以讓重建品能像你一樣思考和行動(dòng)，那么瞬間移動(dòng)就容易多。只需記錄下你細(xì)胞或分子的位置，并在另一個(gè)地方以完全相同的方式組裝它們就可以了。
當(dāng)然，重建品并不會(huì)和你一模一樣。像是以jpeg格式而不是原圖格式傳輸圖片一樣，當(dāng)你在另一個(gè)地方被重塑后，或許會(huì)覺(jué)得自己的邊緣有點(diǎn)模糊，或是有點(diǎn)失真。而想更快地到達(dá)目的地，就要接受更高的失真度。
完全量子化
但如果，決定“你是你”必須依賴(lài)于量子信息呢？如果你的不可替代性，就來(lái)源于你體內(nèi)每個(gè)粒子的量子不確定性呢？如果你真的希望瞬間移動(dòng)后的你還是完完全全的你，整個(gè)過(guò)程都需要量子化。然而這會(huì)讓瞬間轉(zhuǎn)移變得更加困難。事實(shí)上，任何量子化的東西都很麻煩，復(fù)制量子信息更是難上加難。
因?yàn)閺奈锢斫嵌葋?lái)說(shuō)，沒(méi)有技術(shù)能同時(shí)確定單個(gè)粒子的所有信息，唯一能確定的是量子在某處出現(xiàn)的概率。如果堅(jiān)持要光速瞬間移動(dòng)儀器制作的重塑品和現(xiàn)在的你一模一樣，唯一的選擇是制作量子重塑品。
先來(lái)思考制作單個(gè)粒子的量子復(fù)制品問(wèn)題。在量子層面記錄一個(gè)粒子的信息，意味著需要知道它的量子態(tài)。量子態(tài)其實(shí)不是一個(gè)數(shù)字，而是一組可能性。問(wèn)題是，要獲得單個(gè)粒子的量子信息，就得以某種方式觀測(cè)它，也就會(huì)對(duì)它產(chǎn)生干擾。并不是因?yàn)槲覀儾粔蚵斆?，也不是因?yàn)檫€沒(méi)有開(kāi)發(fā)出足夠好的探測(cè)器。量子“不可克隆”原理表明，在不破壞原始數(shù)據(jù)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”。量子糾纏是一種特殊的量子效應(yīng)，能讓兩個(gè)粒子的概率互相聯(lián)系。例如，如果兩個(gè)粒子互相作用，沒(méi)法知道它們的自旋狀態(tài)，但是能知道它們自旋方向相反，那么如果其中一個(gè)粒子自旋向上，那另一個(gè)必然自旋向下。
讓兩個(gè)粒子互相糾纏，并像使用電話(huà)傳真線(xiàn)一樣，分別在起點(diǎn)和終點(diǎn)使用它們，就可以實(shí)現(xiàn)量子瞬間轉(zhuǎn)移。比如你可以讓兩個(gè)電子互相糾纏，并將其中一個(gè)電子放在比鄰星。這兩個(gè)電子會(huì)在兩地繼續(xù)糾纏，直到你準(zhǔn)備好開(kāi)始在比鄰星重塑你自己。
事實(shí)上，我們已經(jīng)能完成單個(gè)粒子，或是一小堆粒子的“瞬間移動(dòng)”。目前，在兩地間進(jìn)行量子復(fù)制的距離記錄，是1400千米。雖然這沒(méi)法讓你瞬間移動(dòng)到比鄰星，但至少是個(gè)開(kāi)始。
總的來(lái)說(shuō)，在眨眼間將自己瞬間移動(dòng)到別處是切實(shí)可行的。只要你能忍受光速傳輸?shù)难舆t，并且認(rèn)為經(jīng)過(guò)掃描和重建后的“你”還是你，那么或許你能在未來(lái)體驗(yàn)瞬間移動(dòng)。
不過(guò)一切的前提條件是：為了如上述般瞬間移動(dòng)到別處，目的地必須有一臺(tái)能接受信號(hào)并重建你的儀器。這意味著，如果有一天你想瞬間移動(dòng)到其他行星，得先有人通過(guò)傳統(tǒng)的移動(dòng)方法將儀器帶過(guò)去。
有人想做這個(gè)先行者嗎？
原文鏈接：https://www.wired.com/story/why-cant-people-teleport/
《環(huán)球科學(xué)》11月新刊預(yù)售中
聯(lián)系客服
