海量信息存儲問題瞬間轉移的科學基礎是有的

《星際迷航》系列影片中有一個經典鏡頭：某個角色進入“光波傳送系統(tǒng)”，在很短的時間內人體漸漸淡化，直至消失。與此同時，在遙遠地方的接受裝置里，這個角色毫發(fā)無缺地冒出來，還保持著被傳送時的表情和動作。

瞬間轉移的技術難題

20 世紀 60 年代吉恩·羅登伯里創(chuàng)作《星際迷航》電視劇時曾經考慮：“從行星軌道降落到行星上，如果乘坐飛船著陸，會占用電視劇中太多的時間，我們必須想一個很簡單的方法來解決這個問題?！彪m然許多在《星際迷航》中首次出現(xiàn)的技術已經成為現(xiàn)實，如翻蓋式手機、通信徽章、皮下注射器、機械臂、激光手術刀等，但“光波傳送系統(tǒng)”仰賴的瞬間轉移技術可能永遠都不會實現(xiàn)，因為它不但違反物理規(guī)律 ， 超越自然的極限 ， 更會引發(fā)難解的社會問題。他想到一種把人分解后再組合的方法，即“瞬間轉移”，這個過程在片中只需要 5 秒鐘。

可以想見，如果瞬間轉移技術在現(xiàn)實中真的出現(xiàn)，將堪稱交通工具的革命。想象一下，在磁懸浮列車和噴氣式飛機的時代，誰還會選擇乘牛車長途旅行呢？同樣，如果未來真有瞬間轉移系統(tǒng)，那些宇航員為什么還要費力乘飛船上太空，瞬間轉移到另一個星球不就萬事大吉了么？

海量信息的存儲問題瞬間轉移的科學基礎是有的。1997 年，奧地利科學家在實驗室內首次成功把一個光子的任意極化態(tài)完整地傳輸?shù)搅硪粋€光子上，完成了量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑硇詫嶒烌炞C。量子態(tài)隱形傳輸就是指利用“量子糾纏”技術，借助衛(wèi)星網絡、光纖網絡等經典信道，傳輸量子態(tài)攜帶的量子信息。你可以這樣理解：就是把 A 光子的“樣子”瞬間傳遞給了遠處的 B 光子，B 和 A 一模一樣，從某種意義上說，就像是在遠處“復制”了A 光子一樣。

但是，由原子組成的人可不比單個的光子。要轉移一個人，務必保證組成人體的每個部分都在正確的位置上。對物理學家來說，這個問題可以簡化為“轉移海量的原子，并保證每個原子都在合適的位置上”。不幸的是，構成一個人的原子數(shù)高達10的28次方 個。

為了保證傳輸過去還是本人，需預先測定每個原子所在的位置——而每個原子至少需要三個維度的坐標——還要知道電子占有的能量位、原子之間的結合強度和分子的運動狀態(tài)等附加信息。這樣算來，要存儲所有這些信息，每個原子就大約需要 1 千字節(jié)，一個人的信息量更是天文數(shù)字 。為了對這個天文數(shù)字有些感性認識，讓我們用天文單位來衡量它：如果把這些信息儲存進普通的 500G 臺式機硬盤，再把這些硬盤一塊一塊摞起來，我們將看到一條長達 70 光年的硬盤長城——相當于地球到織女星距離的3倍！

沖擊波出沒，注意！

好吧，我們假設摩爾定律（芯片上可容納的晶體管數(shù)目，每隔 18 個月便會增加一倍，性能也將提升一倍）一直在發(fā)揮作用，未來電腦的存儲器已經可以輕松存入這么多信息，但把船員轉移回飛船還是有可能發(fā)生毀滅性的爆炸。想想看，原本空無一物的“轉移室”瞬間多出一個物體，這個物體必然要排開它占有空間原有的空氣，這就形成了可怕的沖擊波。

之所以說“可怕”，是因為普通炸藥的爆炸沖擊波傳播速度一般在 2000~9000 米 / 秒，而如果物體“瞬間”出現(xiàn)，那么物體排開空氣的速度將是無窮大！由于反應速度太快，瞬間釋放出的能量來不及散失而高度集中，會產生極大的破壞作用。說起來，避免內爆的唯一辦法是將“轉移室”抽成真空，人類要穿起宇航服才能在這樣的環(huán)境中生存。

違背測不準原理瞬間轉移真正挑戰(zhàn)的是宇宙的極限。在劇情中，瞬間移動是將人體或物質分解為海量的量子，并將這些量子傳送到終點后依照原樣組合起來。這就違反了量子力學中的測不準原理：一個微觀粒子的位置和動量不可能同時具有確定的數(shù)值，其中一個量被測量得越準確，另一個量的不確定程度就越大。也就是說我們無法精確測定一個微觀粒子的狀態(tài)，更不用說組成人體的那么多粒子了。因此在電視劇版《星際迷航》中，采用了一種虛構的“海森堡補償器”來回避其對測不準原理的違背。套用《星際迷航》中的格言：瞬間轉移是一個“前人所未至的領域”，風險與機遇并存。而且由于理論和技術的限制，這很可能將是一個“無人能至的領域”。

瞬間轉移的倫理問題即便在技術上得以實現(xiàn)，瞬間轉移還要面臨倫理問題。瞬間轉移可以分為兩種方式：“依照信息復制物體”和“依照信息還原物體”?？刹灰】础皬椭啤焙汀斑€原”之間的微妙差異，它們代表了完全不同的技術路徑。一旦用于活人的傳送，兩種方式的棘手程度則難分伯仲。“依照信息復制物體”即把位于 A 點的人體信息傳遞到 B 點，然后在 B 點根據這些信息復制出一模一樣的人。這時就出現(xiàn)了問題：位于 A 點的人依然存在，如何對待這個活生生的人？消滅他，于情于法都不合理；讓他繼續(xù)存活，則在宇宙中同時存在兩個一模一樣的人，他的財產、權利、社會關系……該如何分享？

“依照信息還原物體”是指位于 A 點的人體物質被全部轉化為量子化信息，將這些信息發(fā)送到 B 點后再進行人體的精確還原。這里的重點在于“轉化”。物質轉化量子態(tài)的過程也就消滅了人體的實物化存在。組成人體的所有粒子被拆散，發(fā)到 B 點的接收端后再重新組裝。其過程類似于先用碎紙機把寫有文字的紙張粉碎，然后根據紙張、油墨的化學組成以及每個碎片的相對位置關系，再復原出一張與原來的紙一模一樣的新紙來。上面的文字、紙的質地、油墨的濃度……絲毫沒有改變。這種“異地還原”的傳送效果類似于《機器貓》中的“任意門”或在科幻作品里經常出現(xiàn)的“蟲洞”。

乍看起來，“還原式”的瞬間轉移技術免除了兩個互為鏡像的活人共同存在的尷尬，仿佛更具優(yōu)越性（這也是《星際迷航》里采用的方式）。其實不然。傳遞信息存在風險：如果數(shù)據流出現(xiàn)丟失、中斷、干擾怎么辦？沒有人希望經過瞬間轉移后少了點什么身體零件。如果因為失誤或者敵方破壞，在其中加入“病毒”數(shù)據，難以保證不“還原”出一個身體或精神與原型迥異的怪物。如此迅捷但危險的旅程，恐怕只有大無畏的星艦隊員才敢嘗試吧。話說回來，假如瞬間轉移技術真的跨越了各種技術障礙，得到廣泛應用，那么“人體冷凍”之類的技術也可以休矣。瞬間轉移的前提是能夠掃描出人體的全部信息，并根據這些信息復制人體及其精神。這樣任何人都可以不斷給自己“存盤”。

萬一遇到重傷、意外死亡等不幸事件，就可以重新“讀取進度”，根據原有信息復制一個原來的自己出來。也許人人都愿意過這樣“糾錯性”很強的生活：感情失敗，沒關系，消滅自己再還原一個未墜入愛河的我；債臺高筑，消滅自己再復制一個尚未舉債的我；甚至有人只是為了嘗試不一樣的人生道路就不斷自殺并復活自己……可這會導致什么呢？我們?yōu)榭寺∪藥淼膫惱韱栴}爭論不休，而這種強糾錯性的生活將導致的問題，只多不少。

來源：《不敢問希區(qū)柯克的，問S先生吧：論一部電影的科學修養(yǎng)》

作者：趙洋

原文標題：利用量子糾纏技術就能實現(xiàn)“瞬間移動”？你敢體驗嗎？

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責任編輯：haq