當心你會突然消失! 創造超時空轉移世界

《封神演義》中的土行孫會突然消失,一眨眼已從別處冒了出來……這些本來只在科幻電影和神話傳說裏才會出現的情節,在不遠的未來亦有機會成為我們生活的一部分。現代量子物理學的發展,正一步步為人類鋪出一條從幻想走向現實的道路。若想得更異想天開,或許有一天,人類就算帶自己的一個喜悅或痛苦,甚至只要打一個噴嚏,就可以瞬間傳輸到遙遠的外太空!

發現無形的量子信道
最近有德國科學家在英國《自然》(Nature) 雜誌上發表論文,稱他們首次測量到通過量子信道「逃離」原子的電子,與此同時,更發現每個電子逃離的速度極為驚人……
量子信道普遍在微觀世界中存在。而所謂的量子信道是指量子在裏面傳輸不受影響的通道。量子信道在量子物理學中相當於光學裏,光纖這類的光學信道以及通信中一般的電線。但電線是有形的;量子信道迄今為止卻是從未被觀測到的微觀範疇。
電子本身都帶負電極,在帶正電極的原子核的吸引下,它被束縛在原子內部。如果電子沒有在一段時間內獲得足夠的能量,它就無法「逃離」原子核的束縛。但量子力學可以提供另一種方法,令電子可以直接通過量子信道逃脫出來,這在物理學中叫「隧穿效應」。
這就像在大碗中放一塊小石子,假如石子的能量很大,大過碗壁的能量時,它就會從碗的上面跳出來。然而量子物理學上有一個非常奇怪的效應,譬如當碗壁足夠矮、非常薄;即使碗壁的能量依然大於石子的能量,石子也會莫名其妙地跑出來,但誰也不知道究竟它是怎麼出來的?簡直就像變魔術一樣!而這個跑出來的石子實際上是通過一個隧道跑出來的,這個通道就是量子信道。

突破時空的可能性
有些德國科學家做出了最新的實驗成果,就是利用百億分之一秒的阿秒激光級脈沖來攻擊氖原子,從而觀察到了「隧穿效應」的全部過程,而且證明了量子信道的存在。
通過量子信道,電子能瞬間逃離原子,小石子莫名其妙就穿過了碗壁。如果掌握了這項技術,人類就可以突破時間及空間的障礙,做到有如土行孫般突然消失,再一轉眼從別的地方冒出來,並非不可能。物理學上叫這做「量子態隱形傳物」。從物理學角度,可以這樣來想像隱形傳物的過程,先提取原物的所有信息,然後將這些信息傳送到接收地點,接收者依據這些信息,選取與構成原物完全相同的基本單元,製造出與原物一樣的複製品。
早在2004年,美國和奧地利的一些物理學家已通過實驗成功實現了隱形傳物,並以論文發表在《自然》上,引起國際學術界的極大興趣。
而美國國家標準與技術研究所的一些科學家亦通過激光,將三個帶有正電極的鈹原子的量子態複製到8微米外的另一個原子上。整個過程由計算機控制,僅耗時4毫秒,傳輸成功率達到78%。
奧地利因斯布魯克大學的一些科學家領導的另一個研究小組則採用鈣原子,同樣實現了量子態隱形傳輸,成功率為75%。基本原理也是利用第三個原子為輔助,用激光將一個原子的量子態傳遞給另一個原子。
隱形傳物雖然理論上可行,但要真正實現人的隱形傳送,目前還有許多技術的難題尚待解決。

隱形傳物的兩大難題
難題一
人的身體是由物質組成的,如果用光速把人的身體移動到另一個地點,那麼,就必須將它「唯物質化」。經物理學家計算,單單突破原子核內部的限定力,就必須把身體加熱到攝氏1萬億度,這比太陽內部的熱度還要高幾百倍。只有在這一溫度下,物質才能變為光,並通過光速輸送到任何一個地點。而對每一個被輸送的人來說,所使用的能量要超過迄今為止人類全部能量消耗的大約1000倍。

難題二
發射儀器必須在目的地將人重新組合起來,為了知道如何組合,它就需要獲得人體所有原子結構的精確信息。如果每一個原子約為1000字節,描述人體的所有原子總共需要10的31次方的字節,傳輸這些數據對於今天速度最快的電腦來說,也會花去比宇宙年齡還要長2000倍的時間。