第一次想要瞬间移动,是在我小学的时候。睡过头的我为了避免受到老师的责罚,非常希望自己能有一种瞬间移动的能力,可以出现在教室里。
于是我学着《七龙珠》里的孙悟空,将手指抵着额头,默念瞬间移动,结果什么都没有发生。尝试了几次后,我骑着自行车老老实实上学去了。
从那以后,瞬间移动的想法就一直在我脑海中挥之不去。
每次上学要迟到了,我都会想,要是我有瞬间移动的能力就好了。但从来没有一次成功过,我也渐渐接受了“瞬间移动是不可能的”这个事实。
直到我看到了美剧《星际迷航》。
生命传输机
在《星际迷航》中,一个船员进入了一台叫做“生命传输机”的机器,随着一声“Energize”的启动口令,船员的身体迅速分解成了一团粒子,与此同时,在另一个星球上,一团粒子神奇般地出现了,在短短几秒钟内,就合成出了那个船员。
这不就是瞬间移动吗?
于是我上网搜寻了一下“生命传输机”背后的理论基础。
结果没想到找到这么一条信息,据说《星际迷航》的剧组之所以设计这么一个机器,是因为他们的经费不足以拍摄飞船登陆星球表面所需要的特效。
“What?”难道他们是瞎编的,这玩意儿现实中根本不可能?
看了一些的资料后,我发现并不是瞎编的,这东西背后还真有理论基础。
最重要的一条是量子力学的基本原理:同一类型的基本粒子之间是完全相同的,所以我们没有必要将组成人体的这堆粒子从空间上转移。
只要我们获得了一个生命体微观结构的完整信息,我们完全可以在另一个地方就地取材,组成一个新的生命体。
但问题是,我们对生命并不是那么了解。我们不知道意识依赖于哪一个物质层次上的结构。
一般的理解是细胞层次,但细胞本身就是一个生命结构,在更微观的层次,比如分子、原子甚至基本粒子层面进行生命传输,是否会破坏生命体的意识?
意识依赖于物质,也就是大脑,所以如果我们能够获得完整的微观结构上的信息,完全可以复制出一个拥有相同意识的大脑。
问题只剩下了微观结构上的完整信息,这个可以获得吗?
人体大约有一万亿亿亿(1后面28个0)个原子组成,要储存这海量原子的完整信息,我想目前人类的所有硬盘都用上可能也装不下。
但是储存信息还不是最困难的事,真正的问题在于如何获取微观结构上的完整信息。
不可能的测量
量子力学测量理论的一个结论是:有一些可观测量是相互排斥的,你不可能在一次测量中同时获得精确结果。
也就是说:对一个量子体系的单次测量所能得到的信息注定是不完整的。我们的测量会对量子体系造成影响。
所以一般会构建一个系综(Ensembel),一个系综包含多个相同的量子体系。通过独立测量相同的多个量子体系就能得到一个统计上的波函数。波函数一旦确定,我们就获得了这个量子体系的完整信息。
但是如果我们想要获得生命体微观层次的完整信息,我们必须先得到这个生命体的系综,也就是复制多个生命体,但复制生命的前提就是获得微观结构的完整信息,所以我们就掉入了一种类似“先有鸡还是先有蛋”的循环之中。
看来想要获得人体微观结构的完整信息是不太可能的。
而且即使我们获得了微观结构的完整信息,我们也很难真的进行生命传输的操作。假设这个生命传输机可以把一个人体分解到亚原子水平(质子、中子、电子),那么人体会被分解成10万亿亿亿个亚原子粒子,平均每个亚原子的结合能为1兆电子伏特,那么分解一个人体所需要的能量大概是1亿亿焦耳,相当于100万吨TNT炸药爆炸的能量。
假设这个分解是在夸克水平,如果想让夸克失去结合能,那我们需要将人体加热至太阳核心温度的100万倍才能做到,这相当于需要330兆吨的能量。
当然分解需要吸收多少能量,合成的时候就会释放多少能量,所以我也不可能用这个方法来瞬移,因为我的一次瞬移,说不定会把学校给炸了。
为了避免迟到,可能我需要换个“瞬间移动”的方法。
于是我想到了虫洞。
虫洞
之所以会想到虫洞是因为我以前看过的一部电影《超时空接触》。
在电影中,人类收到了一份来自外星智慧生物的信息,这份信息里面包含了一个星际旅行设备的建造方法。
经过不懈的努力,影片中的人类终于造出了这台设备,主人公艾丽通过这台设备跨越了26光年的距离,到达了织女星的附近,人类和外星人实现了一次亲密接触。这台星际旅行设备利用的方法就是虫洞。
为什么虫洞能够进行瞬移?
如果你把茶壶的“柄”想象成弯曲的空间,那么壶柄和壶面的两个接触点之间的连线就是虫洞。
在弯曲的空间中,沿着空间运动就意味着沿着“壶柄”运动,而虫洞是起点和终点之间的捷径。
但并不是所有的虫洞都是捷径,比如壶面可能才是我们的空间,壶柄反而是一个虫洞,这样的虫洞就绕了远路。
当然我们只是为了不要迟到,所以只需要讨论第一种虫洞就可以了。
我们的宇宙中有这样的虫洞吗?
很遗憾的是,到目前为止还没有发现任何虫洞存在的证据。但是这不代表虫洞就不存在,很可能只是我们还没有发现。
假如有一天我们发现了一个虫洞,就可以进行“瞬间移动”了吗?
负质量和张力
也不一定,因为物理学家们发现,要维持一个虫洞稳定,在这个虫洞的中央就必须要有足够的负能量物质(质量是负的,不是反物质,也不是暗物质)。
负质量的物体有多奇怪呢?
如果你开着一辆负质量的车,你会发现你越踩刹车,它反而跑得越快,这是因为负质量的物体总是会获得与受力反方向的加速度(a=F/-m)。你把它往东推,它反而往西运动。
如果一个负质量的物体出现在地球上会发生什么?
正质量的物体受到的是向下的引力,负质量的物体会受到一个向上的力,还记得我们前面说的吗,负质量的物体总是会获得与受力反方向的加速度,所以负质量的物体也会往下掉,这一点和一般的物体是一样的。
但是当它掉到地球表面时,它不会向上弹起,因为它受到一个向上的反作用力,所以它反而会加速冲进地下,越加速,受到的反作用力就越大,它向下的加速度就越快,最后以惊人的速度从地球另一端穿过。
我们谁都没有见过这么古怪的物质,不过在微观世界中,我们已经发现了负能量存在的证据。
真空并不是空荡荡的,在微观世界,发生着量子涨落。卡西米尔效应为负能量的存在提供了证据,在真空中两个平行导体板之间会出现负的能量密度。
但是这种负能量是由量子效应产生的,所以数量级是非常小的。
而根据物理学家们估算,要维持一个稳定的半径1厘米的虫洞,需要相当于地球质量级别的的负能量物质。
如果想让一个人能够通过,需要半径1米的虫洞,这就需要相当于土星质量级别的负能量物质。
那么如果有这样一个虫洞,我们是否可以进行瞬移了呢?
还不行,因为负能量物质是非常危险的,它造成的张力会破坏物质的结构。
好在负能量物质的张力大小与虫洞的半径平方成反比,也就是半径越大,张力越小。
根据计算,只有半径大于一光年的虫洞(球对称)才能保证物质不受到张力的破坏。
而要维持一个半径1光年的虫洞稳定需要相当于10万亿个太阳系的负能量物质。
如果负能量的积累是可能的,我们或许要耗费很长的时间,才能收集足够的负能量,在这期间,如果我们能够有幸发现一个虫洞的话,我们或许就能够实现瞬移的梦想了。
好消息是可穿越虫洞没有违反任何一条物理定律,它确实可以瞬间移动,坏消息我可能不能用它来上学,因为1光年的半径可能无法准确定位到我的教室。