有生之年,人類能實現遠距離傳輸嗎?看看物理學家是怎麼說的

在古代的神話和現在的科幻小說中,傳送是一種常見的交通方式。而且,對於大多數人來說,遠距離傳輸也是一種夢寐以求的最佳出行方式。想象一下,只要你踏上傳輸儀器,設置好相關數據後就可以忽略速度的影響,到達數十公里外的地方,這是多麼令人嚮往啊。在《星際迷航》和其他科幻作品中,我們也看到了相關的畫面,因此,我們不禁會想,人類能夠掌握這種技術嗎。對此,很多科學家持悲觀態度。他們認為在現實世界中,人類的遠距離傳送可能永遠無法實現,其原因在基礎物理學中就可以發現。


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瞬時傳送真的瞬時嗎?

人類將任何東西從地球帶入太空,最大的考驗就是質量。物資是具有重量的,而人類為了在太空生存卻又需要大量的物資:空氣,水,食物。除了物資外,為了將宇航員的送入太空所需要的所有設備也是種類龐多的。即使什麼也不運輸,運載火箭也具有很大的質量。因此,就有人想到了瞬間遠距離傳送,要實現這個技術有什麼困難呢?


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在此,我們不考慮“瞬間”這個要求:相對論告訴我們,任何物質所形成的運動都不會比光速快。即使人類已經實現了遠距離傳送,在傳送過程中也需要花一些時間的。比如,光線從地球上到達月球僅需約一秒多一點的時間,這是因為兩者之間的距離僅為38萬公里。而太空中各星系間的距離動不動就是上百光年,由此可見,傳送物質所花費的時間絕對是不菲的。但是,如果我們不考慮太空中的傳送,而是實現將物品傳送到地球上的任意一個地點,這有可能實現嗎?

能量!至關重要

實際操作下來,我們會發現真正的問題沒那麼簡單。在傳送過程中,人們不僅需要考慮運輸的是什麼東西,還需要解決如何運輸的問題。我們看到,影視、小說作品中的傳送器可以通過堅固的障礙物運送乘客,但實際上,我們無法使物質的基本粒子通過大多數材料。因為這些材料的原子在傳送過程中的相互作用是一個巨大的考驗,這也是人類掌握任何形式的遠距離傳送技術中的一個關鍵問題:組成我們身體的基本粒子如何能避開這些相互作用,且沒有違背現有的物理學說。


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此外,還有能量的問題。假設一個人要從廣場的一側運動到另一側,即使在兩側中間沒有任何障礙物,無論使用哪種方法,都會產生能量的消耗:無論是走路時肌肉產生的化學能或者是其他能量。遠距離傳送的部分優勢在於,傳送只在旅程即將結束時消耗能量,而不是在旅程的過程中產生耗能。就像是我們在電影《星際迷航》中看到的那樣,傳送儀器將物體分解成基本物質,然後在到達目的地之後重新組裝。即使是這樣,能量的消耗也不會小。


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如果傳送的是人類或者是其他生命的話,還需要考慮將他們分解後如何能將其完整的還原,且不會對身體造成傷害甚至是死亡。可以想象,這個過程耗費的能量絕對是很難提供的。換句話說,如果我們要實現這種傳送技術,我們必須找到解決能源問題的方法。否則,它將會比使用常規火箭更加昂貴,更不用說性價比了。因此,到目前為止這種方式只存在於科幻作家的作品中。

人體傳送的複雜性

物體無法實現傳輸,那麼作為信息載體的粒子呢?物理學家們已經發現了一種傳送技術,他們可以利用這種技術傳遞信息,而不是人類或是其他物體。量子傳送可以將粒子(通常是光子或光粒子)把量子系統“狀態”所帶有的物理資訊進行計算、編碼,這在將來有望成為一種安全的信息傳輸形式。從量子力學的角度來看,這項技術的關鍵是所有相同類型的粒子都必須是相同的。例如,在質量,電荷等方面,每個電子都彼此完全相同。因此,如果將一個電子的配置複製到另一個電子上,則這個電子與傳送電子完全相同。


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與人體相比,電子顯得十分簡單。一個普通的人大約包含10的28次方個原子(一個1後面跟28個0)。而且,人體的整體量子構型還要包括這些原子的排列方式,從生物學的角度又要涉及到從DNA結構到骨骼和皮膚的所有事物。這其中包含的信息是無法全部實現傳輸的,因此沒有人期望量子傳送能夠實現載人。

倫理問題不可忽視

上面所述的僅僅是複製單個原子的配置,為了實現傳輸,還必須到達目的地之後以某種方式從所有信息中還原出一個完整的人。一些研究人員認為,僅對我們大腦的內容進行編碼,就是一個不小的工程。而且,這還涉及到倫理和哲學問題,因為在傳送所有量子信息的過程可能會殺死正在被傳送的人。就算是成功了,也會引發一個問題,即被傳送的人恢復人形後,他是同一個個體還是一個新個體。


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所有的這一切都說明了一個悲觀的事實:如果沒有新發現來推翻我們對宇宙的現有理論,我們就無法實現遠距離傳送。


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